Roboter können operieren, Rasen mähen, Autos bauen. Können sie auch einen Riecher für eine Mordsgaudi entwickeln? Die Tübinger Kognitionswissenschaftlerin Franziska Brändle arbeitet daran.
Tübingen - Stefan hat gewisse Vorlieben. Er marschiert gern durch rosarote Zuckerwatteberge und kämpft gegen Pfeilgiftfrösche. Ihm selbst ist das gar nicht so bewusst. Seiner Software schon. Die weiß genau, worauf Stefan steht. Deshalb schleust sie ihn pausenlos durch virtuelle Welten, die voll von rosaroten Zuckerwattebergen und Pfeilgiftfröschen sind. Hurra für Stefan.
Zukunftsmusik? Ja. Stefan und seine Software sind erfunden. Irgendwann könnte es aber Computerspiele geben, die sich individuell an Spieler anpassen und exakt auf deren Faibles reagieren. Franziska Brändle tüftelt an den Grundlagen. Die 26-Jährige erforscht am Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik das Sahnehäubchen menschlicher Alltage: „Ich will wissen, was Spaß ist“, sagt Brändle. Und sobald sie es weiß, könnten es auch Künstliche Intelligenzen lernen.
Bisher fand das Thema Spaß in der Forschung wenig Beachtung. Brändle hat Kognitionswissenschaften studiert. Das Fach zählt zu den Naturwissenschaften, speist sich aber aus einem bunten Disziplinenstrauß von Psychologie, Neurobiologie, Informatik, Philosophie, Linguistik und Anthropologie und untersucht, wie Gehirn und Geist funktionieren. Brändle will mit ihrem Promotionsprojekt eine „Theory of fun“ entwickeln, eine „Spaßtheorie“. Sie soll beantworten, in welchen Umgebungen Menschen am meisten Spaß empfinden, in welchen Situationen, wie Spaß ihre Entscheidungen beeinflusst.
Digitale Plattform statt Labor
Dafür lässt Brändle Menschen spielen. Rosarote Zuckerwatteberge und Pfeilgiftfrösche kommen in den Versuchsreihen nicht vor. Die Studienteilnehmer klicken vor Computerbildschirmen auf kleine Quadrate, die sich innerhalb großer Quadrate befinden. Dafür bekommen sie Punkte. Die Spieler sitzen irgendwo in Amerika. Brändle arbeitet mit „MTurk“, einer in den USA ansässigen Plattform des Amazon-Konzerns. Wissenschaftler können Aufgaben hochladen, Teilnehmer sie zuhause online ausführen. Das geht fixer und hat eine größere Reichweite, als Leute ins Labor zu bestellen.
Ein alter Bekannter im Blaumann hilft ihr ebenfalls: Super Mario, Klempner und Held des gleichnamigen Videospiels. Schon in den 1990er Jahren ließen Teenies ihn auf ihren Gameboys durch unterschiedliche Spielwelten hopsen. Inzwischen können Daddler im Spiel „Super Mario Maker“ eigene Spielwelten für die Figur designen. Andere Spieler können diese Welten ausprobieren – und bewerten. Brändle verfügt über Datensätze von mehr als 850 000 Spielern. Sie dokumentieren, wie lange sich Spieler in einer Welt aufhielten, welche Levels sie erreichten, ob ihr Urteil „cool“ oder „nicht cool“ hieß. Franziska Brändle schließt daraus: Sie hatten Spaß. Oder eben nicht.
Was Franziska Brändle bislang herausgefunden hat: „Lernen macht Spaß.“ Das Bild vom nölend über Hausaufgaben brütenden Zwölfjährigen will sie damit nicht widerlegen. Ihre Forschungen verfolgen keinen pädagogischen Ansatz, der zehn Seiten Englisch-Vokabeln für die Zielgruppe irgendwie fetziger aussehen lassen soll. Brändle will Computerspiele verbessern. Und ihren Auswertungen nach treiben sich Computerspieler am liebsten in Spielwelten herum, die ihnen den meisten Lernfortschritt bringen. Rätsel können sie dort gerade so knacken, Aufgaben mit einer gewissen Anstrengung bewältigen. Spielwelten mit völlig wirr und undurchschaubar scheinenden Herausforderungen wirken dagegen wenig vergnügungsförderlich. Auch babyeierleichte Aufgaben sind mehr Spaßbremse. Ein mittlerer Schwierigkeitsgrad ist deshalb Voraussetzung für Spaß.
Das innere Belohnungssystem
Eine Theorie des Informatikers Jürgen Schmidhuber stützt diese Erkenntnis. Laut Schmidhuber besitzen Menschen ein inneres Belohnungssystem. Es springt an, wenn sie Rätsel lösen, Neues erkennen, sich ihnen plötzlich Muster erschließen – und ruft: Weitermachen! Aha-Effekt gleich Spaß. Mehr Aha-Effekt, mehr Spaß im Spiel. Nach Brändles Analysen kommt es auf Belohnungen von außen aber schon auch an: Punkte einheimsen und Goldmünzen scheffeln könne für Spieler ebenso ziemlich spaßig sein.
Franziska Brändle stammt aus Esslingen, ist in Regensburg aufgewachsen, hat in Stuttgart und Osnabrück studiert. Seit Februar ist sie Doktorandin in Tübingen. Ihr Arbeitsplatz liegt auf einer Anhöhe über der Stadt. Unten im Tal wabert Poesie aus jeder Fachwerkritze. In Tübingen lehrte Uhland, dichtete Hölderlin, philosophierte Hegel. Sprachkünstler und Literaten bestimmten über Jahrhunderte den Nimbus der Universitätsstadt. Oben auf dem Berg wird an der Zukunft gebastelt. Die Max-Planck-Gesellschaft betreibt hier drei ihrer weltweit 86 Institute, sie gehört zu den größten außeruniversitären Forschungseinrichtungen in Deutschland. Auf dem Campus steht Laborgebäude an Laborgebäude. In direkter Nachbarschaft suchen die Mitarbeiter der Biotechfirma Curevac einen Impfstoff gegen das Coronavirus, nebenan lässt Amazon ein neues Forschungszentrum bauen. Seit 2016 ist der Hügel Sitz des Forschungsverbunds „Cyber Valley“. Neben dem Land Baden-Württemberg, den Universitäten Stuttgart und Tübingen, Max-Planck-Gesellschaft und Fraunhofer Gesellschaft gehören auch Industriegiganten wie Amazon, Porsche und Bosch zu den Partnern. Auf kurzen Wegen soll hier ein Tummelplatz für internationale Spitzenwissenschaftler und ein Zentrum der Künstlichen-Intelligenz-Forschung von weltweiter Strahlkraft wachsen.
Franziska Brändle ist am Max-Planck-Institut Teil einer Forschungsgruppe, die mit Methoden der Informatik der menschlichen Intelligenz auf den Grund geht. Ihre Kollegen kommen aus China, Kanada und Indien. Sie arbeiten fachübergreifend an der Schnittstelle von Psychologie und KI-Forschung. Dieser Job rettet Brändle im Privatleben vor peinlichen Gesprächspausen. Wenn sie davon erzählt, ist ihr das Echo gewiss. KI ist ein Reizwort. „Egal, mit wem ich rede, dazu hat jeder eine Meinung. Da gibt es immer Diskussionen.“ Super spannend fänden es die einen, sagt sie. Andere fürchten eine Weltherrschaft der Roboter und betrachten KI als Teufelszeug.
Ein Fachgebiet für Nerds?
Franziska Brändle hat ein naturwissenschaftliches Gymnasium besucht und ihr Abitur in Informatik gemacht. Im Kurs war sie das einzige Mädchen. „Wenn bei einem Programm etwas nicht funktioniert, weiß ich genau, dass es einen logischen Fehler gibt“, sagt sie und klingt wie jemand, der von einer Gigaportion Schokoladeneis spricht. Vom Forschen und Herausfinden, vom Theorien Aufstellen und Testen kann sie Schwärmen wie die Helden der US-Sitcom „The Big Bang Theory“. Die schaffte es als erste Fernsehserie, so blitzgescheite wie nerdige junge Naturwissenschaftler zu Mainstreamlieblingen zu machen. Franziska Brändle findet sie amüsant – und total überzeichnet. Derart verschroben wie die Protagonisten seien sie und ihre Kollegen auf keinen Fall. Dass sie beim regelmäßigen Computerspielen mit Freund und Freunden beginnt, Insider-Witze über wissenschaftliche Begriffe zu reißen, die sonst kein Mensch kapiert, kommt aber vor.
Auf der Suche nach dem wahren Spaß grübelt sie schon über neuen Experimenten. Ihr Ziel sind Virtual-Reality-Versuche. Teilnehmer nehmen dabei über spezielle Brillen die Perspektive einer Spielfigur ein. Das vermittelt den Eindruck, eine Spielwelt selbst zu durchlaufen und zu erleben. „Die Menschen verhalten sich da wie in der richtigen Welt. Dadurch bekommen wir natürlichere Daten.“ Und was steckt man in eine virtuelle Welt, um Spieler zu bespaßen? Brändle hat Ideen. Ihr schwebt vor, die Spieler Melonen kaputt dreschen zu lassen. Versuche in der realen Welt wären ihr noch lieber. Ohne Computerbildschirm, ohne Mausklicks, mit echten Melonen. Möglichkeiten gibt es. Man könnte Spielern beispielsweise sogenannte EEG-Geräte aufsetzen, die mit Elektroden die Aktivität der Hirnrinde messen – und damit Spaß in Zahlen ausspucken. Andere Labore haben Kindern Kameras auf den Kopf gebaut. Aber es ist schwierig, Experimente für das echte Leben zu entwerfen. Die klassisch analoge Version von Spielen taugt für Brändles Vorhaben nicht. Das Problem bei Halma, Mühle und Co sind die Mitspieler, die mitmischen und sich gegenseitig beeinflussen. Für aussagekräftige Daten braucht sie Solo-Player.
Franziska Brändle geht davon aus, dass die Lernerfolge von Spielern einem berechenbaren Muster entsprechen. Auf Grundlage solcher Muster könnte man Software-Algorithmen entwickeln – und mit beständig neuen Lernmustern füttern, um ihr Spaßverständnis zu perfektionieren. Denn im Idealfall soll Software nicht mehr nur Alternativen vorschlagen, nach dem Motto: Wenn Ihnen das gefällt, mögen Sie auch dies. Software soll Prophet spielen. „Dann könnte man eine Künstliche Intelligenz darauf trainieren, dass sie selbst Spielwelten kreiert, die perfekt zum Spieler passen und ihm am meisten Spaß machen“, sagt Franziska Brändle. Durch ständigen Abgleich könnten Spiele selbst ihre Spieler so davor bewahren, dass ihnen schnarchlangweilig wird.
Eine Schwachstelle im System
Die Vorstellung gefällt nicht nur Gamern und der Gaming-Industrie. Wenn Roboter Spaß verstünden, ließen sich Konsum und ganze Alltage durchpersonalisieren. Stefan würde durch rosarote Zuckerwatteberge marschieren und gegen Pfeilgiftfrösche kämpfen, Tante Hildes intelligente Küche ahnte deren Gelüste nach schlesischer Gurkensuppe voraus und hielte just passende Rezepte parat, Petras Filmhelden hechteten 90 Minuten am Stück über brennende Autos, weil sie einen Heidenspaß an Stuntszenen hat. „Davon sind wir aber noch unfassbar weit weg“, sagt Franziska Brändle. Im Max-Planck-Institut betreibt sie Grundlagenforschung. Die Anwendung liegt in anderen Händen.
In der eigenen Freizeit wird ihr auch ohne orakelnde Computerspiele nicht fad. Franziska Brändle hat Spaß am Jonglieren, Tischkickern, Klavierspielen, Tanzen. Und sie hat dabei bemerkt: Ihre Thesen greifen noch nicht ausnahmslos. Die Forscherin selbst ist eine Schwachstelle im System. Sie spielt gern mit einem Zauberwürfel. Das Problem: „Ich weiß, wie es geht – aber es macht mir immer noch Spaß.“ Lerneffekt: null. „Das passt in unsere Theorie nicht rein.“