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.



  • MGM Technology Partners übernimmt Clientis

    MGM Technology Partners übernimmt Clientis

    MGM Technology Partners übernimmt die Clientis AG aus dem bayerischen Moosburg. Der SAP-Spezialist arbeitet für Großunternehmen sowie Mittelständler u.a. aus dem Maschinenbau und der Bekleidungsindustrie.

    mehr lesen: MGM Technology Partners übernimmt Clientis

  • AIM-Trendbarometer: AutoID auf gutem Weg

    AIM-Trendbarometer: AutoID auf gutem Weg

    85 Prozent der im AIM-D organisierten AutoID-Anbieter haben für das 1. Halbjahr 2021 eine verbesserte oder gleichgebliebene Geschäftsentwicklung ihrer Märkte gegenüber dem vorangegangenen Halbjahr gemeldet. Das hat der Branchenverband AIM-D…

    mehr lesen: AIM-Trendbarometer: AutoID auf gutem Weg

  • Wenn Roboter Batterien recyceln

    Wenn Roboter Batterien recyceln

    Ausgediente Batterien von Elektroautos enthalten Rohstoffe, die weiterhin nutzbar sind. Um sie recyceln zu können, entwickelt ein Forschungsteam vom Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) am Fraunhofer IPA eine Roboterzelle mit…

    mehr lesen: Wenn Roboter Batterien recyceln

  • Industrie Informatik ernennt Andreas Brinks zum Head of Consulting

    Industrie Informatik ernennt Andreas Brinks zum Head of Consulting

    Als Head of Consulting ist Andreas Brinks seit Oktober für die Abwicklung von Kundenprojekten verantwortlich.

    mehr lesen: Industrie Informatik ernennt Andreas Brinks zum Head of Consulting

  • Eine Organisation für herstellerunabhängige Automatisierung

    Eine Organisation für herstellerunabhängige Automatisierung

    Mit der UniversalAutomation.Org hat eine neue Non-Profit-Organisation ihre Arbeit aufgenommen. Zielsetzung der Organisation ist es, eine herstellerunabhängige Automatisierung zu ermöglichen.

    mehr lesen: Eine Organisation für herstellerunabhängige Automatisierung

  • USA sind Top-Angriffsziel, Deutschland auf Platz 5

    USA sind Top-Angriffsziel, Deutschland auf Platz 5

    Deutschland gehört weltweit zu den Top-5-Zielen, wenn es um Ransomware-Angriffe geht. Dies hat eine Analyse des Verschlüsselungsclouddienstes NordLocker ergeben. Der Großteil der untersuchten Angriffe richtet sich allerdings gegen US-Unternehmen.

    mehr lesen: USA sind Top-Angriffsziel, Deutschland auf Platz 5

  • Etwas weniger Materialmangel in der Industrie

    Etwas weniger Materialmangel in der Industrie

    70,4 Prozent der Industrieunternehmen in Deutschland haben nach Angaben des Ifo Instituts im Oktober über Materialmangel geklagt. Im Vergleich zum Vormonat hat sich dieser Wert leicht verbessert, doch die Unternehmen…

    mehr lesen: Etwas weniger Materialmangel in der Industrie

  • Führungswechsel bei SAS Deutschland

    Führungswechsel bei SAS Deutschland

    Helene Lengler tritt die Nachfolge von Annette Green an und wird Managing Director bei SAS Deutschland. Mit dem Führungswechsel sollen auch die Organisationen im DACH-Raum neu strukturiert werden.

    mehr lesen: Führungswechsel bei SAS Deutschland

  • Wieder mehr Kurzarbeit in der Industrie

    Wieder mehr Kurzarbeit in der Industrie

    Gegen den allgemeinen Trend hat die Kurzarbeit in der Industrie wieder zugenommen. Grund dafür sind die aktuellen Lieferengpässe bei den Vorprodukten.

    mehr lesen: Wieder mehr Kurzarbeit in der Industrie

  • SPS findet als 2G-Veranstaltung statt

    SPS findet als 2G-Veranstaltung statt

    Nachdem die Corona-Ampel in Bayern auf rot gesprungen ist, gilt für Veranstaltungen nun die 2G-Regel. Somit findet auch die SPS Ende November unter 2G-Bedingungen statt.

    mehr lesen: SPS findet als 2G-Veranstaltung statt

  • Palo Alto Networks und Siemens kooperieren

    Palo Alto Networks und Siemens kooperieren

    Palo Alto Networks hat Details zu einer Kooperation mit Siemens bekanntgegeben. Ziel der Zusammenarbeit ist es, Lösungen zur Absicherung unternehmenskritischer Netzwerken bereitzustellen, um die Risiken durch Cyberangriffe zu verringern.

    mehr lesen: Palo Alto Networks und Siemens kooperieren

  • Virtueller Browser schützt KRITIS vor Gefahren

    Virtueller Browser schützt KRITIS vor Gefahren

    35 Prozent aller Unternehmen, die zu den Kritischen Infrastrukturen (KRITIS) zählen, sind in den vergangenen zwölf Monaten Opfer eines Angriffs aus dem Internet geworden – mit zum Teil gravierenden Folgen…

    mehr lesen: Virtueller Browser schützt KRITIS vor Gefahren