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Wissen & Umwelt

Schachspielen allein durch Gedankenkraft

Jeder Gedanke ist in unserem Gehirn durch elektronische Signale repräsentiert. Wer sie entziffern kann, guckt dem Menschen quasi direkt beim Denken zu. Forscher der TU Berlin nutzen das zum Schachspielen.

Thorsten Dickhaus spielt Schach gegen einen Schachcomputer. Alle Züge des menschlichen Spielers werden allein durch Gedankenkraft gesetzt (Foto: Thomas Gith)

Den Schachcomputer mit Gedankenkraft schlagen

Der Mittdreißiger Thorsten Dickhaus sitzt regungslos in einem breiten Kippstuhl. Armlehnen, Fußstützen und weiche Polster sollen es ihm körperlich so angenehm wie möglich machen, damit er sich ganz auf seinen Geist konzentrieren kann. Denn auf ihn wartet eine Weltpremiere: Erstmals wird er ein Computer-Schachspiel allein mit Gedanken steuern.

Um das zu ermöglichen, muss sich der junge Mann zunächst einmal eine EEG-Kappe aufsetzen. Es ist eine weiße Stoffhaube mit zahlreichen kleinen Löchern. EEG steht dabei für Elektroenzephalografie. Es ist eine Methode zur Messung der elektrischen Gehirnströme. Die natürlichen Spannungsschwankungen der Gehirnrinde werden vom Computer erfasst und ausgewertet.

Versuchsleiter Michael Tangermann schmiert vorsichtig ein Kontaktgel in die Öffnungen und befestigt dann 14 Elektroden an der Kappe. Sie messen die elektronische Aktivität der Hirnströme, eine Software soll sie anschließend entschlüsseln und in entsprechende Befehle umcodieren.

In einem Labor der Klinik für Neurologie am Universitätsklinikum Jena trägt die Probandin Christin Lemke am 04.12.2008 eine mit vielen Elektroden versehene Haube zur Messung vor Hirnströmen. Dieses Prinzip des Elektroenzephalogramms (EEG) ist 1924 vom Jenaer Psychologen Hans Berger (1873-1941) erfunden worden (Foto: dpa)

Ein EEG dient in der Alltagsmedizin zur neurologischen Diagnostik

Extrem schwache Hirnsignale

Für die Informatiker vom Fachgebiet Maschinelles Lernen der TU Berlin ist das eine gewaltige Herausforderung, die der Suche nach der berühmten Nadel im Heuhaufen gleicht. "Die Signale, die wir messen wollen, sind gerade mal einige Millionstel Volt stark", sagt Michael Tangermann, "aufspüren und filtern können wir sie nur mit sehr intelligenten Algorithmen."

Und es gibt sehr viel zu filtern, denn jeder Gedanke, aber auch jede Wahrnehmung, erzeugt im Hirn von Thorsten Dickhaus elektrische Signale. Dabei geht es in seinem Kopf zu wie in einer riesigen Gruppe von Menschen, die alle durcheinander sprechen. Wer hier aus der Entfernung eine ganz spezifische Stimme erkennen soll und dann auch noch verstehen möchte, was sie sagt, der hat in etwa eine Vorstellung davon, wie schwierig es ist, mit einer Software die Gedanken zu entschlüsseln, die eine bestimmte Absicht oder eine bestimmte Handlung repräsentieren.

Computer lernt Gedankenlesen

Bevor die Software aus diesem Wirrwarr an elektrischen Signalen einen sinnvollen Inhalt entschlüsseln kann, muss der Computer daher erst angelernt werden. Der PC ist dabei sowohl ausführende als auch analysierende Maschine und Schachgegner von Thorsten Dickhaus in einem. Um die Software zu trainieren, zeigt das Schachprogramm zunächst einmal diverse Züge aus historischen Schachpartien.

Der Schachspieler mit einer EEG-Kappe mit zahlreichen Elektroden. (Foto: Thomas Gith)

Der Computer muß die richtigen Signale erkennen

Nach jedem Zug blinken neben der gesetzten Figur nach und nach auch zahlreiche weitere Figuren - Bauer, Dame oder Läufer leuchten dann einen kurzen Augenblick lang auf. Thorsten Dickhaus soll sich nur auf die tatsächlich gezogene Figur konzentrieren. Sobald sie aufleuchtet, erzeugt sein Gehirn ein besonders starkes EEG-Signal, das die Software erkennen muss.

Nach einer halben Stunde ist diese Lernphase abgeschlossen und Versuchsleiter Michael Tangermann ist zufrieden: Das Programm hat in 83 Prozent der Fälle die Figuren erkannt, auf die sich Thorsten Dickhaus konzentriert hat.

Der passionierte Schachspieler Dickhaus hat während dieser Zeit ruhig und hochkonzentriert in seinem Stuhl gesessen. "Ich fühle mich noch genauso fit, wie am Anfang", antwortet er auf die Frage nach seiner Befindlichkeit und die Wissenschaftler sind erleichtet. Denn erst jetzt geht es richtig los.

Schachmatt in 22 Zügen

Noch einmal wird der Sitz der Elektroden geprüft, dann wird das Schachprogramm gestartet. Der Computer eröffnet die Partie, anschließend gibt es einige Sekunden Bedenkzeit für Thorsten Dickhaus. Danach leuchten hintereinander all die Figuren auf, die der menschliche Herausforderer setzen kann.

Sobald Thorsten Dickhaus eine Figur ausgewählt und der Computer sie richtig erkannt hat, zeigt das Programm alle Felder an, auf die sich die entsprechende Figur setzen lässt. Für jeden erfolgreichen Zug vom menschlichen Spieler muss das Programm also zwei Gedanken richtig erkennen und umsetzen: Figur auswählen und Figur setzen.

Nach und nach treibt Thorsten Dickhaus den Schachcomputer in die Enge, und das, ohne auch nur einmal den Arm oder die Hand zu bewegen. Körperlich völlig regungslos nimmt er seinem maschinellen Gegner einige Bauern, einen Läufer und einen Turm ab, anschließend bedrängt er den König. Nur 22 Züge dauert diese erste Gedankenschachpartie, dann hat Thorsten Dickhaus den Computer besiegt – allein Kraft seiner Gedanken.

Hilfe für gelähmte Menschen

Professor Stephen Hawking von der Universität Cambridge ist einer der Berühmtesten ALS Patienten (Foto: AP)

Hoffnung für ALS-Patienten, wie den gelähmten Forscher Stephen Hawking?

Was auf den ersten Blick wie eine Spielerei wirkt, könnte nach Aussagen der Entwickler künftig einmal vollständig gelähmten Menschen helfen. Personen etwa, die an Amyotropher Lateralsklerose ALS, leiden, einer degenerativen Erkrankung des motorischen Nervensystems. Solche Patienten können sich wegen des fortschreitenden Nervenleidens kaum noch oder gar nicht mehr selbst bewegen. Geistig sind sie aber oft noch voll leistungsfähig.

Die Steuerung von Geräte mittels Gedanken könnte ihnen ermöglichen auch andere Geräte zu bedienen. Aber selbst das Schachspiel ist keine reine Spielerei für sie. "Durch das Gedankenschach könnten sie ihrem Gegenüber zeigen, was sie noch auf der Pfanne haben", erklärt Michael Tangermann die Bedeutung des Experiments. Umfragen unter Betroffenen hätten ergeben, dass ein großes Interesse an einer entsprechenden Anwendung besteht, auch aus Unterhaltungsgründen.

Bis zu einer möglichen kommerziellen Anwendung ist es allerdings noch ein weiter Weg, auch deshalb, da das Programm bisher nicht fehlerfrei arbeitet. Thorsten Dickhaus hat das bei seinem ersten Gedankenschach-Match ein paar Mal zu spüren bekommen. "Am Anfang der Partie hat das Programm einige Züge falsch detektiert", erzählt er, "für den weiteren Verlauf der Partie war das allerdings nicht schlimm."

Ärgerlich und nervtötend kann so etwas aber schon werden, wenn der Computer nicht das macht, was man von ihm will. Thorsten Dickhaus ist dennoch zufrieden. "Einen Schachcomputer zu schlagen, ist immer toll", sagt er, "und wenn einem das allein durch Gedankenkraft gelingt, dann ist das nochmal ein wesentlich erhebenderes Gefühl", so sein Fazit.

Autor: Thomas Gith
Redaktion: Fabian Schmidt