Was Daten zu guten Daten macht

1 1
Bild: Brandmauer AI Solutions

Bei den aktuellen Entwicklungen im Bereich der großen Sprachmodelle (Large Language Models, LLMs) scheint das Thema Datenqualität oft weniger im Fokus zu stehen. Das liegt daran, dass diese Sprachmodelle mit einem in finanzieller Hinsicht enormen Aufwand trainiert werden. Mithilfe des sogenannten self-supervised Pretrainings und großer (und damit kostspieliger) Rechenleistung können gigantische Textmengen für das Training verwendet werden. Das Verfahren ermöglicht es, aus den Daten automatisiert ein sogenanntes Label zu generieren – ohne menschliches Eingreifen. Beispielsweise wird ein einzelnes Wort aus einem Satz ausgeblendet und das Modell muss anschließend rekonstruieren, welches Wort die entstandene Lücke füllen könnte. Mit dieser Kombination aus großen Datenmengen, großer Rechenleistung und einem Trainingsansatz, der quasi eine Vollautomatisierung des Trainings ermöglicht, spielt Datenqualität tatsächlich nur noch eine untergeordnete Rolle. Denn grundsätzlich gilt, dass die Bedeutung der Datenqualität mit steigender Datenmenge abnimmt.

Mit dem Blick auf spezifischere Use Cases mit kleineren Datensätzen, die aufgrund wesentlich geringerer Trainingskosten gerade für kleine und mittlere Unternehmen hierzulande attraktiv sein können, gewinnt das Thema Datenqualität an Bedeutung. Da hier weniger Daten zur Verfügung stehen, um eine gute Performance zu erzielen, ist zu beachten, dass der Mangel an Daten von der Datenqualität ausgeglichen wird. Wenige Daten in einer schlechten Qualität sind eine wenig aussichtsreiche Kombination für Machine Learning.

Daten als Ausschnitt der Realität

Die Bedeutung der Datenqualität nimmt mit steigender Datenmenge ab, da zugleich die Wahrscheinlichkeit steigt, dass die Realität besser abgebildet wird. Datensätze sind jedoch immer nur ein Ausschnitt der Realität. Die Idee von Machine Learning ist, ein Modell mit einem Datensatz zu trainieren, der einer realen Wahrscheinlichkeitsverteilung möglichst nahe kommt. Leider ist diese Anforderung in den vielen Fällen nicht ganz haltbar, denn Machine-Learning-Anwendungsfälle sind oft zu komplex, als dass ein Datensatz die reale Verteilung wirklich abbilden kann.

Das Ziel eines Datensatzes, der für den KI Einsatz genutzt werden soll, muss also sein, mit der begrenzten Menge an Trainingsbeispielen möglichst nah an die reale Verteilung zu kommen. Bei enorm großen Trainingsdatensätzen ist das wahrscheinlicher, weil hier in der Regel sehr viele verschiedene Trainingsbeispiele enthalten sind. Bei kleineren Datensätzen hingegen besteht ein höheres Risiko, dass nicht genügend verschiedene Trainingsbeispiele enthalten sind oder bestimmte Trainingsbeispiele fehlen. Dann kann es sein, dass das Modell während des Trainings nicht das lernt, was es für den realen Einsatz benötigt, und die Performance unter den Erwartungen bleibt.

Drei Bausteine machen einen Datensatz zu einem guten bzw. sehr guten Datensatz.
Drei Bausteine machen einen Datensatz zu einem guten bzw. sehr guten Datensatz. – Bild: Brandmauer AI Solutions

Was Datenqualität bedeutet

Im Grunde basieren die Anforderungen an die Qualität eines Datensatzes darauf, dass die reale Verteilung möglichst gut im Datensatz abgebildet wird. Dazu braucht es in erster Linie eine Übereinstimmung der Daten und des Use Cases. Vereinfacht formuliert bringt es nichts, etwa ein KI-Modell mit Katzenbildern darauf zu trainieren, Hunderassen zu erkennen. In der Übereinstimmung von Daten und Use Case liegt somit die Basis für die Datenqualität in den meisten Machine Learning Anwendungen.

Der Informationsgehalt der Daten ist ein weiterer wichtiger Baustein einer guten Datenqualität. Denn die müssen auch die Informationen enthalten, mit denen dann etwa eine Vorhersage oder Entscheidung mit entsprechender Konfidenz getroffen werden kann. Im Beispiel der Hunderassenerkennung würde es wahrscheinlich wenig bringen, wenn auf den Hundebildern nur ein Ausschnitt des Kopfes zu sehen wäre. Andere wichtige Informationen wie beispielsweise das Fell, Fellfarbe, Körperbau oder der Schwanz fehlen.

Zu einem guten Datensatz gehört darüber hinaus auch gewisse Balance. Wenn etwa 90 Prozent der Hundebilder die Rasse ‚Schäferhund‘ abbilden und nur die restlichen 10 Prozent andere Hunderassen, dann wird das Modell auch hier vermutlich in vielen Fällen schlecht performen. Es gilt, den Datensatz so ausgewogen wie möglich zu gestalten. Gleichzeitig müssen jedoch genügend Trainingsbeispiele der einzelnen Hunderassen enthalten sein. Ein fiktiver Trainingsdatensatz mit einem Bild pro Hunderasse ist zwar balanciert, wird aber dennoch nicht weit führen.

Zuletzt sollte man noch ein paar allgemeine Anforderungen an einen Datensatz stellen, um von guter Datenqualität sprechen zu können. Und zwar sollten die Daten konsistent z.B. in Bezug auf Format oder Sprache, möglichst aktuell und weitestgehend vollständig sein. Auch sogenannte Outlier oder Biases können zum Problem werden und sollten daher im Idealfall vermieden werden. Da sich dies jedoch nicht immer beeinflussen lässt, machen diese Faktoren eher den Unterschied zwischen sehr guten und guten Daten, stellen aber in der Regel keine großen Hindernisse dar. Lediglich der Aufwand während des sogenannten Preprocessings (Vorbereiten der Daten für das ML Modell) wird erhöht.

Fazit

Ohne gute Datenqualität wird es kaum gelingen, eigene Machine Learning Modelle effektiv und profitabel einzusetzen. Daher ist es umso wichtiger, dass die Datengrundlage stimmt. Auch wenn die Anforderungen an die Datenqualität auf den ersten Blick zahlreich und komplex scheinen, bietet eine gute Datengrundlage zumindest die Möglichkeiten, die Datenqualität zu verbessern. Es gibt Möglichkeiten, Outlier oder fehlende Werte im Datensatz zu behandeln. Zudem ist es möglich, dass Menschen zusätzliche Trainingsbeispiele erstellen oder vorhandene erweitern. Es gilt, eine solide Datengrundlage oder zumindest Datenquellen zu schaffen, um überhaupt Möglichkeiten für den KI Einsatz ergreifen zu können.



  • Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

    Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

    Im Mittelpunkt des Achema-Auftakts am 10. Juni steht die Frage, wie sich die Prozessindustrie in einer Welt im Wandel erfolgreich positionieren kann. An allen fünf Messetagen sollen zudem zahlreiche Angebote…

    mehr lesen: Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

  • Weniger deutsche Unternehmen abhängig von Vorprodukten aus China

    Weniger deutsche Unternehmen abhängig von Vorprodukten aus China

    Im Vergleich zu einer Untersuchung kurz vor Beginn Kriegs in der Ukraine, geben in einer aktuellen Untersuchung des Ifo Instituts weniger Unternehmen an, auf Vorprodukte aus China angewiesen zu sein.

    mehr lesen: Weniger deutsche Unternehmen abhängig von Vorprodukten aus China

  • Nachhaltigkeitsthemen im Datenmanagement abbilden

    Nachhaltigkeitsthemen im Datenmanagement abbilden

    Technologien wie Robotic Process Automation (RPA) oder künstliche Intelligenz (KI) können Unternehmen beim Management von ESG-Daten unterstützen. Der Softwarespezialist Blue Prism beleuchtet die Möglichkeiten.

    mehr lesen: Nachhaltigkeitsthemen im Datenmanagement abbilden

  • Ein Stück näher am Quanteninternet

    Ein Stück näher am Quanteninternet

    Das Quanteninternet verspricht signifikante Verbesserungen in verschiedenen technologischen Schlüsselbereichen. Um dieses jedoch im bestehenden Glaserfasernetz zu realisieren, sind Quantenfrequenzkonverter nötig, die die Wellenlänge von Photonen an das Telekomband (1.550nm) anpassen…

    mehr lesen: Ein Stück näher am Quanteninternet

  • BlackBerry und AMD kooperieren

    BlackBerry und AMD kooperieren

    Im Rahmen einer Kooperation haben sich BlackBerry und AMD zum Ziel gesetzt, Präzision und Steuerung von Robotersystemen zu verbessern.

    mehr lesen: BlackBerry und AMD kooperieren

  • Gaia-X Hub: neue Arbeitsgruppe für vernetzte Lieferketten

    Gaia-X Hub: neue Arbeitsgruppe für vernetzte Lieferketten

    Am Gaia-X Hub wurde eine neue Branchenarbeitsgruppe ins Leben gerufen, die sich mit digital vernetzten Lieferketten beschäftigt.

    mehr lesen: Gaia-X Hub: neue Arbeitsgruppe für vernetzte Lieferketten

  • MVTec eröffnet Niederlassung in Taiwan

    MVTec eröffnet Niederlassung in Taiwan

    Bereits seit 2020 unterhält MVTec ein Vertriebsbüro in Taiwan. Dieses wertet der Bildverarbeitungsspezialist nun zu einer eigenen Niederlassung, der MVTec Taiwan, auf.

    mehr lesen: MVTec eröffnet Niederlassung in Taiwan

  • Lohnt sich ein Retrofit?

    Lohnt sich ein Retrofit?

    Oft ist unklar, ob es sich lohnt, ältere Maschinen mit neuen Sensoren auszustatten. Im Projekt ‚DiReProFit‘ wollen Forschende dieses Problem mit künstlicher Intelligenz lösen.

    mehr lesen: Lohnt sich ein Retrofit?

  • Digital Future Congress nimmt Techniktrends in den Blick

    Digital Future Congress nimmt Techniktrends in den Blick

    Der zweitägige virtuelle Digital Future Congress stellt im April die Potenziale aktueller Technologietrends in den Mittelpunkt. Per Video-Chat können sich die Teilnehmer untereinander sowie mit Spezialisten vernetzen.

    mehr lesen: Digital Future Congress nimmt Techniktrends in den Blick

  • Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

    Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

    Mit der Zusammenlegung von Marketing und Channel-Organisation stellt Schneider Electric die Kommunikationsarbeit in der DACH-Region neu auf.

    mehr lesen: Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

  • Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

    Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

    Rund die Hälfte der vom Branchenverband Bitkom befragten Erwerbstätigen würde Routineaufgabe an eine KI abgeben. Die andere Hälfte lehnt dies jedoch ab. Zudem sehen nur wenige der Befragten keinerlei Nachteile…

    mehr lesen: Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

  • Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

    Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

    Fraunhofer IAO und IPA sowie das IAT und EEP der Universität Stuttgart haben gemeinsam mit der Umwelttechnik BW in Stuttgart eine Studie vorgestellt: Die ’Roadmap Klimaneutrale Produktion’ soll Unternehmen in…

    mehr lesen: Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion