Lektion 5.3

Wirkungen und Grenzen der Automatisierung

16 min Lesezeit

Am Morgen weckt dich das Handy, das Navigationssystem wählt die Route, im Supermarkt scannst du selbst, und ein Programm bestimmt, welche Videos du siehst. Vieles davon war vor dreißig Jahren Handarbeit oder gar nicht möglich.

Wenn eine Bank einen Kredit ablehnt und die Entscheidung von einem Programm kommt, wird es ernster. Wo hilft Automatisierung, wo schadet sie, wo stößt sie an Grenzen? Und wer ist verantwortlich, wenn etwas schiefgeht?

Definition

Automatisierung und Informatiksysteme in Lebens- und Arbeitswelt

Automatisierung heißt: Ein technisches System erledigt eine Aufgabe ganz oder teilweise selbstständig, die vorher Menschen erledigt haben. Informatiksysteme, also vernetzte Hardware, Software und Daten, sind heute in fast allen Bereichen im Einsatz:

BereichBeispielWirkung
VerkehrNavigationssystem, Ampelsteuerungkürzere Wege, Staus werden umfahren
HandelSelbstbedienungskasse, Empfehlungen im Onlineshopweniger Wartezeit, Tätigkeiten verändern sich
IndustrieRoboter in der Fertigunggleichbleibende Qualität, weniger gefährliche Arbeit
GesundheitAuswertung von Röntgenbildernschnellere Befunde, sehr sensible Daten
Definition

Folgen der Digitalisierung

Digitalisierung bezeichnet die Umstellung von Arbeit, Kommunikation und Dienstleistungen auf digitale Daten und vernetzte Systeme. Ihre Folgen sind gemischt:

  • Arbeitswelt: Manche Tätigkeiten fallen weg oder verändern sich, besonders gleichförmige. Neue entstehen, etwa in Wartung, Betreuung und Datenanalyse. Wie sich die Zahl der Stellen insgesamt entwickelt, hängt vom Beruf ab und wird diskutiert.
  • Alltag: Dienste sind rund um die Uhr erreichbar, dafür werden mehr Daten über uns gesammelt.
  • Gesellschaft: Wer Zugang und Kenntnisse hat, profitiert mehr als andere. Man spricht von einer digitalen Kluft.
Definition

Bedeutung von Algorithmen früher und heute

Ein Algorithmus ist eine eindeutige Schrittfolge zur Lösung eines Problems. Algorithmen gab es lange vor dem Computer: Der euklidische Algorithmus für den größten gemeinsamen Teiler ist über 2000 Jahre alt, und auch das schriftliche Rechnen ist einer.

Heute laufen Algorithmen millionenfach pro Sekunde und meist unsichtbar. Sie ordnen Suchergebnisse, berechnen Routen und Preise, wählen Beiträge in sozialen Netzwerken aus und treffen eine Vorauswahl bei Bewerbungen. Neu ist ihre Reichweite: Sie entscheiden über viele Menschen, und oft sieht niemand genau hin.

Definition

Meilensteine der Informatik

Einige Schritte, die die Informatik geprägt haben (die Jahre sind Richtwerte, vieles entstand in mehreren Schritten):

JahrMeilensteinBedeutung
1843Ada Lovelace beschreibt ein Programm für Babbages Analytical Engine, eine nie fertig gebaute mechanische Rechenmaschinegilt vielen als erstes Programm
1936Alan Turing beschreibt die TuringmaschineModell dessen, was ein Rechner berechnen kann
1941Konrad Zuse baut den Rechner Z3gilt als erster funktionsfähiger programmgesteuerter Rechner
1969ARPANET verbindet in den USA erste RechnerVorläufer des Internets
um 1990World Wide Web am Forschungszentrum CERNWebseiten mit Verweisen für alle
1997Der Schachcomputer Deep Blue schlägt Schachweltmeister KasparowMaschinen übertreffen Menschen in klar begrenzten Aufgaben
2016Das Programm AlphaGo schlägt Go-Meister Lee Sedolein lernendes System meistert ein sehr schwieriges Spiel
Definition

Grenzen automatisierter Systeme und Turing-Test

Automatisierte Systeme sind schnell und genau, aber nur innerhalb ihrer Aufgabe:

  • Sie kennen nur, was programmiert wurde oder in den Trainingsdaten vorkam. Bei Unvorhergesehenem entscheiden sie oft falsch.
  • Sie verstehen Bedeutung nicht wie Menschen. Ihnen fehlen Gespür für den Einzelfall und ein Gewissen.
  • Sie sind nur so gut wie ihr Ziel. Ein Empfehlungssystem, das nur die Verweildauer maximiert, erfüllt sein Ziel perfekt, auch wenn es Nutzern schadet.
  • Verantwortung lässt sich nicht an die Maschine abgeben.

Alan Turing schlug 1950 einen Test für die Frage "Können Maschinen denken?" vor. Beim Turing-Test führt eine Prüferin schriftliche Gespräche mit zwei Gegenübern, die sie nicht sieht: einem Menschen und einer Maschine. Kann sie nicht zuverlässig sagen, wer die Maschine ist, hat die Maschine den Test bestanden. Der Test misst, ob eine Maschine menschliches Verhalten nachahmen kann. Ob sie versteht, was sie sagt, misst er nicht: Eine Maschine kann überzeugende Antworten aus Mustern in sehr vielen Texten erzeugen, ohne je erlebt zu haben, wovon sie schreibt.

Definition

Maschinelle Entscheidungsprozesse

In einem maschinellen Entscheidungsprozess leitet ein System aus Daten eine Entscheidung oder Empfehlung ab, zum Beispiel bei der Kreditwürdigkeit, bei der Vorauswahl von Bewerbungen oder bei der Notbremse eines Autos. Man unterscheidet:

  • Entscheidungsunterstützung: Das System schlägt vor, ein Mensch entscheidet.
  • Vollautomatische Entscheidung: Das System entscheidet ohne Mensch.

Je größer die Folgen für einen Menschen sind, desto wichtiger ist, dass jemand eingreifen kann und die Entscheidung begründet und anfechtbar ist. Die Datenschutz-Grundverordnung sieht deshalb vor, dass niemand grundsätzlich allein einer automatisierten Entscheidung mit erheblicher Wirkung unterworfen sein soll. Es gibt Ausnahmen.

Beispiel

Ein Punktesystem entscheidet über einen Kredit

Ein ausgedachtes Programm vergibt Punkte: Einkommen ab 2000 Euro im Monat 3 Punkte, unbefristeter Arbeitsvertrag 2 Punkte, Wohnort in einem Postleitzahlgebiet mit angenommen höheren Zahlungsausfällen 2 Punkte Abzug. Ein Kredit wird ab 4 Punkten bewilligt. Person A verdient 2400 Euro, hat einen unbefristeten Vertrag und wohnt in einem solchen Gebiet. Person B ist gleich, wohnt aber woanders. Was entscheidet das Programm, und was fällt auf?

Person A: 3 + 2 - 2 = 3 Punkte, weniger als 4: abgelehnt. Person B: 3 + 2 + 0 = 5 Punkte, mindestens 4: bewilligt.

Beide haben dasselbe Einkommen und denselben Vertrag, aber die Wohnadresse entscheidet. Sie ist ein Stellvertretermerkmal: Sie sagt etwas über die Gegend aus, nichts über Person A. Man braucht Transparenz und die Möglichkeit, eine solche Entscheidung überprüfen zu lassen.

Definition

Abhängigkeit, ökologische und ökonomische Effekte

Abhängigkeit: Je mehr Abläufe an Informatiksystemen hängen, desto größer der Schaden bei einem Ausfall, etwa durch Stromausfall oder einen Angriff auf ein Krankenhaus. Auch Fähigkeiten gehen verloren, zum Beispiel Orientierung ohne Navigationssystem. Dagegen helfen Notstrom, Datensicherungen und geübte Notfallverfahren ohne Rechner.

Ökologisch: Rechner, Netze und Rechenzentren brauchen Strom, die Herstellung braucht Rohstoffe, alte Geräte werden zu Elektroschrott. Digitales kann auch Ressourcen sparen, etwa Videokonferenzen statt Reisen. Wird ein System pro Vorgang sparsamer, aber viel häufiger genutzt, kann der Gesamtverbrauch trotzdem steigen.

Ökonomisch: Automatisierung senkt Kosten und steigert die Produktion. Es entstehen neue Geschäftsmodelle wie Plattformen, und wenige große Anbieter gewinnen viel Marktmacht.

Beispiel

Was braucht ein Server?

Ein Server läuft rund um die Uhr mit 400 Watt. Wie viel Energie verbraucht er pro Jahr (365 Tage), und was kostet das bei angenommen 30 Cent je Kilowattstunde?

400 Watt sind 0,4 Kilowatt. Pro Tag: 0,4 kW mal 24 h = 9,6 kWh. Pro Jahr: 9,6 kWh mal 365 = 3504 kWh. Kosten: 3504 mal 0,30 Euro = 1051,20 Euro. Ein Rechenzentrum mit 1000 solchen Servern braucht das Tausendfache, dazu kommt die Kühlung. Jede digitale Dienstleistung hat einen Energie- und Kostenpreis, auch wenn man ihn nicht sieht.

Definition

Gesellschaftliche Konsequenzen und ethische Fragen

Wenn Entscheidungen automatisiert werden, entstehen Fragen, die Technik allein nicht beantwortet:

  • Verantwortung: Wer haftet bei einem Fehler: Entwickler, Betreiber oder Nutzerin?
  • Fairness: Benachteiligt das System Gruppen, etwa durch Stellvertretermerkmale?
  • Transparenz: Können Betroffene nachprüfen, warum so entschieden wurde?
  • Macht und Teilhabe: Wer legt die Ziele fest, wer profitiert, wer verliert?

Ethik fragt, was richtig ist, nicht nur, was möglich ist.

Häufige Fehler

Automatisierung vernichtet nur Arbeitsplätze

"Computer und Roboter nehmen den Menschen die Arbeit weg, mehr passiert nicht."

Richtig ist

Automatisierung verändert Arbeit. Manche Tätigkeiten fallen weg, andere entstehen, viele wandeln sich. Wie sich das auswirkt, hängt vom Beruf und von der Zeit ab. Sicher ist nur, dass Weiterlernen wichtiger wird.

Zusammenfassung

  • Informatiksysteme verändern Arbeit, Alltag und Gesellschaft mit Chancen und Risiken. Algorithmen gab es schon lange, heute entscheiden sie unsichtbar über viele Menschen.

  • Automatisierte Systeme sind auf Aufgabe, Daten und Ziel begrenzt und verstehen nichts im menschlichen Sinn. Der Turing-Test prüft Nachahmung, nicht Verständnis.

  • Bei maschinellen Entscheidungen sind Eingriffsmöglichkeit, Begründung und Anfechtbarkeit wichtig, besonders bei vollautomatischen Entscheidungen über Menschen.

  • Abhängigkeit von Systemen, Energiebedarf und ungleich verteilte Gewinne sind Folgen der Automatisierung. Ethische Fragen nach Verantwortung, Fairness und Transparenz müssen Menschen beantworten.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Was wird beim Turing-Test geprüft?

Aufgabe 2Numerisch

Ein Gerät mit 250 Watt läuft 10 Tage lang Tag und Nacht. Wie viele Kilowattstunden verbraucht es?

Aufgabe 3Multiple Choice

Welche Maßnahme verringert die Abhängigkeit eines Krankenhauses von seinen Rechnern am meisten?

Aufgabe 4Numerisch

Ein Punktesystem gibt 3 Punkte für ein Einkommen ab 2000 Euro, 2 Punkte für einen unbefristeten Vertrag und 2 Punkte Abzug für ein ungünstiges Wohngebiet. Eine Person verdient genau 2000 Euro, hat einen unbefristeten Vertrag und wohnt in einem ungünstigen Gebiet. Wie viele Punkte bekommt sie?

Aufgabe 5Freitext

Ein Kreditprogramm bewertet Antragstellende auch nach ihrer Postleitzahl. Nenne zwei Probleme.