CS50 Introduction to AI

Was eine Ehrendoktorwürde mit spannenden IT Kursen zu tun hat und warum das TicTacToe Spiel gegen eine KI keinen Spaß macht.

Über den Autor: Ich bin einer der Gründer von LG4ML und studiere nach meinem Bachelor in Wirtschaftsinformatik seit Oktober 2022 an der Leuphana im Master Management & Data Science. Zum einen bin ich als Tutor im DATAx Projekt beschäftigt, zum anderen arbeite ich als Werkstudent im Consulting bei der Erason GmbH. Neben Studium und Arbeit bin ich zudem als Leistungssportler auf der Mittel- und Langstrecke unterwegs und regelmäßig bei überregionalen Wettbewerben am Start. Bei LG4ML bin ich dabei, weil mich insbesondere Deep Learning sehr interessiert und ich sowohl meine Begeisterung als auch mein Wissen mit anderen teilen möchte.

Nils

Nils

LG4ML Gründer & Team Lead

Kurse im Bereich der IT und insbesondere Einsteigerkurse ins Programmieren gibt es auf diversen Lernplattformen wie Sand am Meer – aus der großen Auswahl den einen richtigen Kurs zu erwischen ist dabei aber gar nicht so einfach. Was hat jetzt also eine Ehrendoktorwürde mit spannenden IT Kursen zu tun? Anfang Juli wurde der Harvard Professor David J. Malan von der Leuphana die Ehrendoktorwürde verliehen – damit wäre das eine schon mal geklärt, fehlt also nur noch der Bezug zu spannenden IT Kursen. Malan ist im Wesentlichen für seine CS50 (Computer Science) Kurse bekannt, die sich mit innovativen Lehrmethoden an Studierende aller Fachrichtungen richten und keinesfalls nur für Informatiker ausgelegt sind. Etwas Ähnliches probiert die Leuphana aktuell ja ebenfalls mit dem DATAx Projekt umzusetzen, bei dem allen Erstsemestern grundlegende Kenntnisse in Python sowie der Datenanalyse beigebracht werden. CS50 geht dabei sogar noch einen Schritt weiter und bietet neben dem Einstiegskurs „CS50 Introduction to Computer Science“ themenspezifische Anschlusskurse an. Darunter fällt auch der Kurs „CS50 Introduction to Artificial Intelligence“, um den es in diesem Artikel gehen soll. Nach dem Vortrag von Malan war ich vom Konzept derart überzeugt, dass ich kurzerhand im Sommer über mehrere Wochen den Kurs auf EDX durchgearbeitet habe und dabei den einen oder anderen Insight gewinnen konnte.

David J. Malan

David J. Malan

Gordon McKay Professor of the Practice of Computer Science

Kursstruktur

„TicTacToe gegen die KI macht keinen Spaß. Mal verliert man und mal gibt es ein Unentschieden – Gewinnen ist leider nicht möglich!“

Der Kurs ist in 7 verschiedene Abschnitte unterteilt, die verschiedene Themengebiete rund um Künstliche Intelligenz abdecken. Zu jedem Thema gibt es eine Vorlesung von knapp 2 Stunden Länge mit anschließenden kleinen Projektaufgaben und Fragen zu den Inhalten. Die Abgaben können zur Bewertung eingereicht werden, um nach Abschluss des Kurses ein Zertifikat zu erhalten (geht natürlich auch ohne, aber sowas nimmt man natürlich gerne mal mit).

Wesentliche Inhalte

Zu den Aufgaben zählen unter anderem auch bekannte Spiele, wie etwa TicTacToe, Minesweeper oder Nim. Mit den eingeführten Prinzipien des jeweiligen Themas wird eine künstliche Intelligenz implementiert, die das Spiel spielen kann. Wer schon mal ein paar Runden TicTacToe gespielt hat weiß, dass bei optimalem Spiel von beiden Seiten immer ein Unentschieden herauskommt. Da die KI immer optimal spielt, kann man ausschließlich verlieren, sobald man einen Fehler macht. Das höchste aller Gefühle ist ein Unentschieden, mehr ist gegen die KI nicht drin.

Tic Tac Toe
Minesweeper
Nim

Dass die KI aber auch nicht in jedem Spiel nicht verlieren kann, zeigt sich jedoch bei Minesweeper. Auf Basis der bisher aufgedeckten Zellen und den daraus bekannten Informationen leitet die KI weitere Informationen ab und legt fest, welche Zellen eine Miene enthalten müssen und welche nicht. Jedoch gibt es Situationen, in denen keine sichere Entscheidungsgrundlage vorhanden ist (wie etwa zu Beginn des Spiels) und die KI zufällig eine Zelle aufdecken muss. Mit ein wenig Pech wird dabei eine Miene getroffen und das Spiel ist vorbei – trotzdem ist die KI in der Lage die meisten Spiele zu gewinnen.

"Bei dem Begriff „künstliche Intelligenz“ denkt man meist direkt an Deep Learning – es gibt jedoch noch viele weiteren Arten der künstlichen Intelligenz."

Eine wesentliche Erkenntnis von mir liegt zudem darin, dass es neben den bekanntesten Varianten der künstlichen Intelligenz (Machine Learning & Deep Learning) noch viele weitere Methoden gibt, künstliche Intelligenz zu implementieren. Gerade wissensbasierte Systeme (wie etwa bei Minesweeper) sind durch simple Programmierung dazu in der Lage, die gegebenen Informationen zu verarbeiten und Neues daraus abzuleiten. Im Gegensatz dazu ermöglicht etwa das Q-Learning, dass Spiele bzw. allgemein gesagt Problemstellungen von Null auf gelernt und gemeistert werden. Was ist also meine zusammenfassende Einschätzung des Kurses?

Fazit

Ich hatte viel Spaß beim Durcharbeiten der Materialien und Aufgaben. Trotz meiner bisherigen Vorerfahrung habe ich viel neues gelernt. Insgesamt kann ich den Kurs wirklich empfehlen, wenn ein grundlegendes Interesse an Künstlicher Intelligenz besteht und man den Drang verspürt, die eine oder andere „Blackbox“ öffnen zu wollen. Zur erfolgreichen Teilnahme ist jedoch zumindest eine gute Basis in Python erforderlich, da der Kurs keine grundlegenden Konzepte der Programmierung vermittelt. Falls Interesse besteht jedoch noch keine Erfahrung im Programmieren, empfiehlt sich zunächst „CS50 Introduction to Computer Science“ als Einstieg in die Programmierung mit Python.

Harvard Seite zu CS50 AI
Kursseite auf EDX