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Künstliche Intelligenz SI - Tools

Daniel Garmann

Lehrpläne NRW2

Lehrplan 5/6

  • Inhaltliche Schwerpunkte:
    • Aufbau und Wirkungsweise einfacher Automaten
    • Maschinelles Lernen mit Entscheidungsbäumen
    • Maschinelles Lernen mit neuronalen Netzen
  • Die Schülerinnen und Schüler
    • erläutern die Funktionsweise eines Automaten aus ihrer Lebenswelt (A),
    • stellen Abläufe in Automaten graphisch dar (DI),
    • benennen Anwendungsbeispiele künstlicher Intelligenz aus ihrer Lebenswelt (A),
    • stellen das Grundprinzip eines Entscheidungsbaumes enaktiv als ein Prinzip des maschinellen Lernens dar (DI),
      - beschreiben die grundlegende Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze in verschiedenen Anwendungsbeispielen (KK).

Lehrplan WP

  • Inhaltliche Schwerpunkte:
    • überwachtes Lernen
    • unüberwachtes Lernen
    • bestärkendes Lernen
  • Die Schülerinnen und Schüler
    • beschreiben Anwendungsbeispiele künstlicher Intelligenz zum überwachten, unüberwachten und bestärkenden Lernen (KK),
    • beschreiben die grundlegende Funktionsweise maschinellen Lernens (überwacht, unüberwacht, bestärkend) in verschiedenen Anwendungsbeispielen (KK),
    • ordnen begründet die Methoden des maschinellen Lernens (überwachtes Lernen, unüberwachtes, bestärkendes Lernen) verschiedenen Anwendungsbeispielen zu (A),
    • analysieren den Einfluss von Trainingsdaten auf die Ergebnisse eines Verfahrens maschinellen Lernens (A).

KI 5/6 - Entscheidungsbäume3

Apfel oder Popcorn - OFFLINE/ONLINE

  • Ein Entscheidungsbaum, ob Lebensmittel gesund oder ungesund sind, wird basierend auf den Nährwerte der Lebensmittel aufgebaut.

Insekten klassifizieren - ONLINE

  • Ziel ist es, aufgrund der Merkmale eines Insekts einschätzen, ob es eher eine Raupe oder ein Marienkäfer ist. Der Entscheidungsbaum wird online entwickelt.

Affen beißen/beißen nicht - ONLINE/OFFLINE

  • Affengesichter werden entsprechend selbst erstellter Regeln, mit denen entschieden werden kann, welches Äffchen beißt und welches nicht beißt, klassifiziert. Ein Entscheidungsbaum wird schrittweise aufgebaut.

KI 5/6 - Neuronale Netze4

Neuronales Netz mit Tennisbällen - ONLINE

  • Einfache Muster werden mithilfe eines Neuronalen Netzes in Form einer Kugelbahn erkannt.

Sandwich klassifizieren - ONLINE

  • Die Kinder sollen für ein Sandwich einschätzen, ob es lecker ist oder nicht. Dafür wird ein stark vereinfachtes neuronales Netz entwickelt und schrittweise über die Einstellung der Gewichte verbessert.

Boolesche Funktionen mit Neuronalen Netzen

Zeichenerkennung mit Neuronalen Netzen im Rollenspiel oder Simulation

KI - WP - Überwachtes Lernen3

Brain in a bag - OFFLINE

  • Ein neuronales Netz zur Erkennung von Spielkarten wird mithilfe der Studierenden aufgebaut und simuliert.

Google Quick Draw - ONLINE

  • Jeder kann mithelfen, das Netzwerk zur Erkennung von Zeichnungen zu trainieren, indem man seine Zeichnungen der weltweit größten Datenbank für Zeichnungen hinzufügt. Die Datenbank ist öffentlich zugänglich und dient der Forschung im Bereich maschinelles Lernen.

Gradientenabstiegsverfahren - ONLINE

  • Die Studierenden entwickeln eine Idee, wie die Fehlerminimierung in einem neuronalen Netz mithilfe des Gradientenabstiegverfahrens funktionieren kann.

KI WP - unüberwachtes Lernen2

Goldsucher / k-Means - OFFLINE

  • Die Kinder erläutern, wie Cluster durch Unsupervised Learning Verfahren gefunden werden können und grenzen Unsupervised Learning von anderen Paradigmen maschinellen Lernens ab.

Goldrausch / k-Means - ONLINE

  • Die Kinder lernen spielerisch den k-Means-Algorithmus zur Clusterbildung kennen.
    Verschiedene Anwendungsszenarien (optiimale Position von Bushaltestellen, Lebensmittel-Clustering, etc.) können gewählt werden.

KI WP - verstärkendes Lernen4

Mensch Maschine Spiel (Bauernschach) - OFFLINE

  • Die Kinder spielen Bauernschacht und trainieren dabei eine KI. Ziel ist es, zu verstehen, wie Computer durch Erfahrung lernen können, indem sie aus gespielten Partien Daten sammeln und sich so auf eine optimale Spielweise “trainieren”.

Schlag das Krokodil (Bauernschach) - ONLINE

Summe maximieren - ONLINE

  • Ziel des Spiels ist es, eine möglichst hohe Summe zu erreichen. Dafür decken die Kinder Zahlenkarten auf und müssen innerhalb von 10 Zügen so viele Punkte wie möglich erzielen.

NIM-Spiel - ONLINE

  • Die Kinder trainieren eine KI, welche das NIM-Spiel gewinnen soll. Durch Versuch und Irrtum werden schrittweise die Zugmöglichkeiten der KI verringert und verbessert.

KI - Informatik, Mensch, Gesellschaft3

The Moral Machine - ONLINE

  • Die Studierenden sind für die Programmierung eines selbstfahrenden Autos zuständig. Wie soll sich die KI in verschiedenen Situationen entscheiden?

Better than Human (Film) - ONLINE

  • Seit Ende 2022 ist Chat GPT frei zugänglich und hat den Menschen gezeigt, wie stark Künstliche Intelligenz die Welt verändern könnte. Aber kann KI auch unsere emotionalen Bezugspersonen ersetzen?
    Es wird sehr anschaulich gezeigt, welche "Menschlichkeit" eine KI annehmen kann.

Klickarbeiter (Film) - ONLINE

  • 14-Stunden-Tage mit ungeregelter Bezahlung: Als sogenannte Klickarbeiter trainieren Menschen in Billiglohnländern Anwendungen Künstlicher Intelligenz.
    Der Film zeigt eindrucksvoll die gesellschaftlichen Auswirkungen des Trainings von KI.

KI 5/6/WP - Überblickswissen2

Arten des Maschinellen Lernens

Überblick über den Begriff "Machine Learning"