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Wie man mit Künstlicher Intelligenz Dame spielt

Mechatronik und Maschinenbau (FB M)

BO-Student mit DGM Mechatronik-Preis 2020 ausgezeichnet.

Master-Absolvent Henning Knauer freut sich gemeinsam mit Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg über die Auszeichnung.

Henning Knauer wurde im Dezember 2020 von der „Deutschen Gesellschaft für Mechatronik e.V.“ für seine Masterarbeit „Entwicklung eines Q-Learning basierten Agenten am Beispiel eines „Checkers-Bot““ mit dem DGM Mechatronik-Preis 2020 ausgezeichnet. Die Arbeit fertigte er am Institut für Robotik und Mechatronik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg an.

Inhalt der Masterarbeit ist die Entwicklung und Programmierung eines Demonstrators zum Thema des maschinellen Lernens. Der Demonstrator umfasst zwei kleine fünf-achs Roboter, welche im Brettspiel Dame (auch Checkers) gegeneinander, sowie gegen einen menschlichen Gegenspieler antreten sollen. Die Anwendung wurde ausschließlich in „Python“ programmiert, mit Ausnahme der roboterinternen Bewegungssteuerung, bei welcher auf eine entsprechende Firmware des Roboterherstellers zurückgegriffen wurde. Bei der Programmierung in Python wurden unter anderen die Module „opencv“ für die Bildverarbeitung, „tkinter“ für die Gestaltung der graphischen Oberflächen und „tensorflow“ für die Umsetzung des maschinellen Lernens verwendet.

Zur Realisierung einer möglichst anspruchsvollen Künstlichen Intelligenz (KI) wurden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt: Einerseits eine KI auf Basis des „Minimax“-Algorithmus, welcher einen Spielbaum, basierend auf der aktuellen Spielsituation, auswertet und daraus den beim optimalem Spiel beider Parteien bestmöglichen nächsten Zug ermittelt. Der zweite Ansatz basiert auf Methoden des maschinellen Lernens. Dabei wird eine „Deep Neural Network“ in Kombination mit einem Algorithmus des „Reinforcement Learning“ (bestärkendes Lernen) eingesetzt, um Erfahrungen aus Trainingsspielen zu sammeln und daraus, auf Grundlage von Belohnungen und Bestrafungen, eine geeignete Spielstrategie abzuleiten.