Was sind Generative Adversarial Networks?

Generative Adversarial Networks wurden 2014 von Ian Goodfellow und seinem Team vorgestellt. Der Clou an GANs liegt in ihrer Struktur: Sie bestehen aus zwei neuralen Netzwerken, einem Generator und einem Diskriminator, die gegeneinander antreten.

• Der Generator: Dieses Netzwerk erzeugt neue Daten, die so realistisch wie möglich sein sollen. Ziel ist es, den Diskriminator zu überlisten.
• Der Diskriminator: Dieses Netzwerk bewertet, ob die Daten echt (aus einem echten Datensatz) oder vom Generator erzeugt wurden. Ziel ist es, zwischen echten und generierten Daten zu unterscheiden.

Die beiden Netzwerke stehen in einem ständigen Wettbewerb. Der Generator verbessert sich, indem er lernt, realistischere Daten zu erzeugen, während der Diskriminator immer besser darin wird, generierte Daten zu entlarven. Dieses Zusammenspiel wird als „adversarial“ bezeichnet und treibt die Verbesserung beider Netzwerke voran.

Wie funktionieren GANs?

Der Trainingsprozess von GANs lässt sich in drei Schritten zusammenfassen:

1. Der Generator erzeugt eine Reihe von Daten, z. B. Bilder, die zunächst oft recht zufällig wirken.
2. Der Diskriminator bewertet diese generierten Daten im Vergleich zu echten Daten aus einem Trainingsdatensatz.
3. Basierend auf dem Feedback des Diskriminators passt der Generator seine Parameter an, um realistischere Daten zu erzeugen. Gleichzeitig verbessert der Diskriminator seine Fähigkeit, gefälschte Daten zu erkennen.

Dieser Prozess wiederholt sich, bis der Generator so gut wird, dass die erzeugten Daten kaum mehr von echten Daten zu unterscheiden sind.

Anwendungen von GANs

GANs haben in den letzten Jahren eine Vielzahl von Anwendungsbereichen eröffnet. Hier sind einige der beeindruckendsten Einsatzmöglichkeiten:

1. Bildgenerierung und -bearbeitung: GANs können hochrealistische Bilder erstellen, von der Generierung von Porträts nicht existierender Menschen bis hin zur Restaurierung alter oder beschädigter Bilder.
   • Beispiel: Die Plattform „This Person Does Not Exist“ generiert Bilder von Menschen, die nicht existieren.
2. Kunst und Kreativität: GANs werden eingesetzt, um Kunstwerke zu schaffen, die von menschlichen Künstlern kaum zu unterscheiden sind. KI-generierte Kunstwerke haben bereits auf Auktionen hohe Summen erzielt.
3. Medizinische Bildgebung: In der Medizin können GANs verwendet werden, um hochauflösende Bilder zu generieren, die bei der Diagnose von Krankheiten helfen, oder um verrauschte medizinische Bilder zu verbessern.
4. Gaming und Virtual Reality: GANs helfen bei der Erstellung von realistischer Grafik und Simulationen, was immersive Spielerlebnisse und realitätsnahe virtuelle Welten ermöglicht.
5. Datenaugmentation: GANs können neue Daten generieren, um Trainingsdatensätze zu erweitern, insbesondere in Bereichen, in denen Daten knapp sind.

Herausforderungen und Risiken

Trotz ihrer beeindruckenden Fähigkeiten sind GANs nicht ohne Herausforderungen:

• Instabiles Training: Der Wettkampf zwischen Generator und Diskriminator kann dazu führen, dass das Training instabil wird oder ins Stocken gerät.
• Mode Collapse: Der Generator konzentriert sich manchmal darauf, nur eine begrenzte Vielfalt an Daten zu erzeugen, was die Qualität der Ergebnisse einschränkt.
• Missbrauchspotenzial: GANs können verwendet werden, um Deepfakes zu erstellen, also manipulierte Videos oder Bilder, die schwer von echten zu unterscheiden sind. Dies birgt ethische und gesellschaftliche Risiken.

Fazit

Generative Adversarial Networks haben die Möglichkeiten der KI auf eine neue Ebene gehoben. Ihre Fähigkeit, realistische Daten zu erzeugen, hat das Potenzial, Branchen zu transformieren und kreative Prozesse neu zu definieren. Dennoch ist es wichtig, sich der Herausforderungen und Risiken bewusst zu sein, die mit dieser Technologie einhergehen.

Mit der weiteren Entwicklung von GANs können wir gespannt sein, welche bahnbrechenden Anwendungen und Innovationen die Zukunft bringen wird.

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Optimale Herangehensweise an Virtual Reality

Um das Beste aus VR-Erlebnissen herauszuholen, ist die Auswahl des richtigen Equipments entscheidend. High-End-VR-Headsets wie Oculus Rift, HTC Vive oder Valve Index bieten eine hohe Bildqualität und präzise Bewegungserfassung. Auch gibt es individuelle Industrie Headsets. Diese sind jedoch oft teurer und benötigen einen leistungsstarken PC. Alternativ bieten eigenständige VR-Headsets wie Oculus Quest 2 eine erschwinglichere und benutzerfreundlichere Option. Eine gute Internetverbindung und ausreichend Platz für die Bewegungsfreiheit sind weitere wichtige Faktoren für ein optimales VR-Erlebnis.

Anwendungsbeispiele von Virtual Reality

1. Gaming: VR-Gaming bietet eine völlig neue Ebene der Immersion. Spiele wie „Beat Saber“, „Half-Life: Alyx“ und „The Elder Scrolls V: Skyrim VR“ sind herausragende Beispiele. Sie zeigen, wie Spieler direkt in die Spielwelten eintauchen können.
2. Bildung und Training: VR wird zunehmend in Bildungs- und Trainingsprogrammen eingesetzt. Beispielsweise ermöglichen VR-Simulationen Medizinstudierenden, chirurgische Eingriffe in einer risikofreien Umgebung zu üben.
3. Virtuelle Touren: Museen und historische Stätten bieten VR-Touren an, die es Benutzern ermöglichen, Orte von überall auf der Welt zu besuchen, ohne physisch anwesend sein zu müssen.
4. Unternehmensanwendungen: Unternehmen nutzen VR für Produktdesign, Architekturvisualisierung und Mitarbeiterschulungen, um nur einige Beispiele zu nennen.

Fazit

Virtual Reality ist eine bahnbrechende Technologie, die das Potenzial hat, unser Verständnis von digitaler Interaktion zu revolutionieren. Von Gaming über Bildung bis hin zu geschäftlichen Anwendungen. VR bietet vielfältige Möglichkeiten, die Grenzen der realen Welt zu überschreiten und in neue Erfahrungswelten einzutauchen. Mit der richtigen Ausrüstung und Herangehensweise kann jeder die faszinierende Welt der Virtual Reality erkunden.

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Die Kids sind in Roblox unterwegs und bauen sich ihre eigenen Spielwelten auf. Facebook nennt sich nur noch Meta. Microsoft bastelt an Mesh & Co.. Und aus der Blockchain-Ecke sprießen weiterhin die Projekte nach wie vor aus dem Boden, die sich mit dem Begriff „Metaverse“ rühmen und ihre NFTs teilweise mit horrenden Preisen zum Verkauf anbieten. Ja, selbst meine Kollegen und ich arbeiten derzeit an einer Blockchain bzw. Metaverse Anwendung.

Doch viele kommen ins Stottern, wenn es um die Definition oder um eine Erklärung des Metaverse geht. Oder aber jeder hat eine andere Vorstellung und Erwartungshaltung. Befürworter von Nischen-Startups bis hin zu Tech-Giganten argumentieren, dass dieser Mangel an Kohärenz darauf zurückzuführen ist, dass sich das Metaverse noch im Aufbau befindet. Und möglicherweise haben sie recht und es ist zu „neu“, um es zu definieren oder erklären zu können. Das Internet gibt es auch schon seit den 70er Jahren. Aber nicht jede Vorstellung davon, wie es einmal funktionieren und aussehen sollte, hat sich bewahrheitet. Klar ist, heute ist es mächtiger denn je und eine Welt ohne Internet ist nicht mehr vorstellbar. Auf der anderen Seite wird die Idee des Metaverse mit viel Marketing, Hype und Geld vermarktet.

Was ist das Metaverse?

Im Prinzip kann man sich unter dem Begriff Metaverse eine Art Cyberspace vorstellen. Ein Cyberspace bei der eine Verschmelzung der Realität mit virtuellen Umgebungen, Welten, Assets bzw. Gütern stattfindet.

Persistent

Gekennzeichnet durch persistente virtuelle Welten, die auch dann weiterbestehen, wenn man nicht gerade online ist bzw. sich nicht in der Metaverse befindet.

In der Informatik versteht man Persistent die Eigenschaft eines Systems, den Zustand seiner Daten, seines Objektmodells und/oder seiner logischen Verbindungen über lange Zeit – insbesondere über einen geplanten oder ungeplanten Programmabbruch oder Beendigung hinaus – bereitzuhalten bzw. beizubehalten.

Bildlich dargestellt, stellt man in einer virtuellen Anwendung mit seinem Avatar zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Becher, gefüllt mit einem Getränk, auf einen Tisch und verlässt das Metaverse. Man geht seinem Alltag in der Realität nach. Und wenn man sich wieder einloggt, ist der Becher immer noch auf dem Tisch. Lediglich ist der Inhalt zu 50 % aufgebraucht, da sich in der Zwischenzeit die Freundin eingeloggt und den Durst ihres Avatars mit diesem spezifischen Becher gestillt hat.

Dies schließt auch den Einsatz weiterer Technologien nicht aus. Neben Virtual- und Augmented-Reality können auch andere Hardwarekomponenten zum Einsatz kommen, die eine intensivere Immersion ermöglichen.

Dies können Anzüge oder Peripheriegeräte sein, die eine Erfahrung durch haptische Feedbacks, Gerüche oder andere Sinneswahrnehmungen erweitern können. Man kann sich darunter auch eine Art digitaler Wirtschaft vorstellen, in der Benutzer Waren herstellen, kaufen und verkaufen. Und im Best-Case ist das Metaverse interoperabel. Folglich kauft oder erstellt man virtuelle Gegenstände, wie Kleidung oder Autos auf einer Plattform. Diese kann man dann auf eine andere transferieren und dort ebenfalls benutzen. Hierzu muss sich dies alles selbstverständlich im selben Universum/Multiversum zutragen – In unserem Fall – In der Metaverse.

Im kleineren Maßstab funktioniert dies bereits ganz gut. Aus eigener Erfahrung kann ich bestätigen, dass der Kauf eines NFT-Profilbildes, welches auf einer spezifischen Plattform als Avatar Einsatz findet, gleichzeitig durch eine Kooperation mit einem anderen Spielestudio bzw. in einem Spieleprojekt als Avatar eingesetzt werden kann. Bis auf die Tatsache, dass die Game-Assetssowohl für die eine als auch für die andere Plattform separat und individuell erstellt werden müssen, um die Entitäten gleichermaßen in verschiedenen Plattformen bzw. Umgebungen nutzen zu können. Eine krasse Inkompatibilität kann z.B. sein, dass während die eine Plattform den NFT Avatar in 2D nutzt, die andere Plattform einen 3D Avatar benötigt.

Um eine Plattformunabhängige, persistente Interoperabilität zu gewährleisten, braucht es globale Standards, die nicht nur die Schnittstellen bedienen. Es müssen auch alle Assets und die Art und Weise der Kommunikation sowie Dateiformate vereinheitlicht werden. Dies Bedarf noch einiges an Engagement und Arbeit seitens der Industrie als auch von den individuellen Entwicklern. Realistisch betrachtet ist dies allein aufgrund der Finanzierungsaspekte und Profitabsichten der Unternehmer vorerst ein Ding der Unmöglichkeit. Aber was noch nicht ist, kann ja noch werden.

Für viele ist es schlicht schwierig, sich darunter etwas fassbares vorzustellen. Vor allem, weil die große Masse noch keine Vorstellung davon hat, was die Virtuelle- oder Augmentierte-Realität eigentlich ist, solange sie noch keine VR- oder AR-Brille benutzt haben. Zumal sich selbst diese Technologien noch nicht ausreichend in die breite Masse haben etablieren lassen.

Dies mag an der unkonventionellen Art liegen, wie man die Brillen bzw. Hauben zu benutzen hat oder aber auch an den nicht so ganz erschwinglichen Preisen der Brillen selbst. Auch für die Systeme, die für einen reibungslosen Ablauf erforderlich sind, erfordern eine saftige Initialinvestition. Und selbst wenn Menschen die Erfahrung in AR oder VR gemacht haben, fehlt den meisten die Vorstellungskraft, wie diese Technologien eingesetzt werden und noch weiterentwickelt werden könnten. Bereits jetzt sind enorm effektive Einsatzmöglichkeiten und Potentiale gegeben und nicht vollkommen ausgeschöpft.

Glücklicherweise arbeiten viele Tech-Giganten wie Microsoft und Meta an der Entwicklung von Technologien für die Interaktion mit virtuellen Welten. Damit sind sie auch nicht die Einzigen. Viele andere große Unternehmen, darunter auch NVIDIA, Epic, Unity und Roblox, sowie eine Vielzahl vieler kleinerer Unternehmen und Start-ups bauen die Infrastruktur mit auf. Um in der Zukunft bessere virtuelle Welten zu schaffen, die unserem realen Leben immer ähnlicher werden.

Darunter fällt auch das umstrittene Spielprojekt Star Citizen von Roberts Space Industries. Welches ich durchaus in einem der kommenden Beiträge thematisieren werde. Epic hat beispielsweise auch eine Reihe von Unternehmen übernommen bzw. aufgekauft, die bei der Erstellung oder Verbreitung digitaler Inhalte helfen. Um damit natürlich auch die leistungsstarke Unreal Engine weiter zu stärken.

Unreal ist zwar eine Game-Engine, wird mittlerweile aber auch in der Film- und herstellenden Industrie verwendet. Beispielweise für virtuelle Studios und/oder Konzepte, sowie für die Produktion. Ich selbst habe als Unternehmer einen Konfigurator und eine Virtual Reality Applikation darin und damit programmiert.

Die Tatsache, dass die Erstellung von Anwendungen durch diverse Game-Engines immer einfacher wird, kann den Einstieg neuer Entwickler und Content Producer in Zukunft begünstigen. Folglich werden daraus mehr virtuelle Erfahrungen geschaffen. Ganz unabhängig davon, ob es sich in oder außerhalb der Metaverse abspielt. Es gibt durchaus greifbare und aufregende Entwicklungen im Bereich des Aufbaus digitaler Welten.

Trotzdem ist die Idee eines einzigen, einheitlichen Ortes, der als „Metaverse“ bezeichnet wird, ähnlich wie bei dem Film „Ready Player One“, der in diesem Zusammenhang gerne genannt wird, immer noch nicht ganz umsetzbar. Das liegt neben den fehlenden Standards und Normen zum Teil auch daran, dass eine solche Welt von den Unternehmen eine nahtlose Zusammenarbeit erfordert. Dies ist nach dem heutigen Kenntnisstand der Menschen nicht profitabel oder wünschenswert.

Fortnite verfolgt beispielsweise keine Ambitionen, den Spielern ein Portal zu bieten, über den die Nutzer zu Roblox, GTA oder World of Warcraft springen können. Selbst wenn eine Umsetzung verhältnismäßig einfach wäre. Diese unangenehme Tatsache hat zu einer leicht veränderten Terminologie geführt. Heute bezeichnen viele Unternehmen oder Befürworter daher ein einzelnes Spiel oder eine Plattform als „Metaverse“.

Nach dieser Definition würde alles, von einer VR-Konzert-App bis zu einem Videospiel, als „Metaverse“ definiert werden können. Manche gehen noch weiter und bezeichnen die Sammlung verschiedener Metaversen als „Multiversum“. Ich persönlich glaube ja, dass wenn heute jeder einfach darauf los entwickelt und immer mehr Menschen daran teilnehmen bzw. teilhaben, ein solches Vorhaben durchaus Raum für Kollaborationen und Synergien schaffen kann. Die wiederum können, wie auch beim Internet oder bei Open Source geschehen, später zu einem weitaus bedeutenderen und fundamentalen Resultat führen.

Es gibt jedoch Grenzen, die derzeit möglicherweise nicht zu überwinden sind. Wenn Technologieunternehmen wie Microsoft oder Meta fiktionalisierte Videos ihrer Zukunftsvisionen zeigen, neigen sie häufig dazu, zu beschönigen, wie die Menschen mit dem Metaverse interagieren werden. VR-Headsets sind immer noch sehr klobig und die meisten Menschen leiden unter Motion-Sickness (Kann vorkommen, wenn die Bewegung, die man sieht, sich von dem unterscheidet, was das Innenohr wahrnimmt) oder körperlichen Schmerzen, wenn sie sie zu lange tragen.

Mein längster Aufenthalt in Virtual Reality im Selbsttest beträgt ca. 14 Stunden. Glücklicherweise ohne Neben- oder Nachwirkungen ;). Augmented-Reality-Brillen haben ein ähnliches Problem, ganz zu schweigen von der nicht unerheblichen Tatsache, wie dies bzgl. des Datenschutzes gehandhabt werden wird. Zumal die Brille zu jedem Zeitpunkt die Umgebung analysieren und hierfür permanent Bilddaten von dem, was man sieht, übertragen werden müssen.

Wie sieht das Metaverse im Moment aus?

Das Paradoxe an der ganzen Sache ist, dass wir bereits MMORPGs haben, die im Grunde ganze virtuelle Welten sind. Digitale Konzerte, Videogespräche mit Menschen aus der ganzen Welt, Online-Avatare, Kriege und Handelsplattformen.

Was bedeutet MMORPG

Die Abkürzung MMORPG steht für Massively Multiplayer Online Roleplaying Games und ist die bekannteste Variante von MMOs. In diesen Online-Rollenspielen erkundet man mit einem Avatar/Charakter eine virtuelle Welt, in der man auf andere Spieler oder NPCs trifft, die entweder der eigenen oder einer feindlichen Fraktion angehören.

Was sind NPCs

Der Nicht-Spieler-Charakter, auf Deutsch (NSC) oder oft englisch Non-Player-Character (NPC) ist eine Klasse von Spielfiguren. Die aus dem Englischen entlehnte Bezeichnung Nicht-Spieler-Figur. Der Begriff findet sich primär im Bereich der Rollenspiele, fasst aber grundsätzlich alle in Spielen vorkommenden Figuren zusammen, die nicht unmittelbar von einem Spieler geführt bzw. bespielt werden.

Schlusswort

Dies sind an sich alles Dinge, die wir bereits heute nutzen können. Hierzu aber bei zukünftigen Beiträgen mehr.

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