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.



  • 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

  • Lazarus entwickelt Fähigkeiten für Supply-Chain-Angriffe

    Lazarus entwickelt Fähigkeiten für Supply-Chain-Angriffe

    Kaspersky-Forscher haben bei Lazarus verstärkte Angriffsfähigkeiten auf Lieferketten identifiziert. Des Weiteren setzt die Advanced-Persistent-Threat(APT)-Gruppe nun das plattformübergreifende MATA-Framework für Cyberspionage-Ziele ein.

    mehr lesen: Lazarus entwickelt Fähigkeiten für Supply-Chain-Angriffe

  • Quantenkommunikation über große Distanzen ermöglichen

    Quantenkommunikation über große Distanzen ermöglichen

    Die Digitalisierung schreitet voran, gleichzeitig braucht der wachsende Austausch sensibler Daten mehr Sicherheit. Ein Kommunikationsnetz, das auf den Gesetzen der Quantenphysik beruht, ist wegen der physikalisch garantierten Abhörsicherheit ein wichtiger…

    mehr lesen: Quantenkommunikation über große Distanzen ermöglichen

  • Höhere Standards für IoT Security ab 2024

    Höhere Standards für IoT Security ab 2024

    Das Internet der Dinge stellt eines der größten Risiken in der Informationstechnologie dar. Die EU-Kommission erhöht mit neuen Sicherheitsanforderungen deutlich den Druck auf Hersteller, Integratoren und Händler von IoT Geräten…

    mehr lesen: Höhere Standards für IoT Security ab 2024

  • Kaum wirksamer Schutz vor Cyberangriffen

    Kaum wirksamer Schutz vor Cyberangriffen

    55 Prozent der großen Unternehmen sind nicht in der Lage, Cyberangriffe schnell zu identifizieren, wirksam zu bekämpfen oder deren Auswirkungen schnell zu begrenzen. Dies geht einer Befragung der Unternehmensberatung Accenture…

    mehr lesen: Kaum wirksamer Schutz vor Cyberangriffen

  • VDMA und BKA vertiefen Zusammenarbeit

    VDMA und BKA vertiefen Zusammenarbeit

    Gemeinsam gegen Cybercrime VDMA und BKA vertiefen Zusammenarbeit Das Bundeskriminalamt (BKA) und der VDMA haben eine vertiefte Zusammenarbeit vereinbart. Durch gegenseitigen Erfahrungs- und Informationsaustausch soll erreicht werden, dass Cybercrime in…

    mehr lesen: VDMA und BKA vertiefen Zusammenarbeit

  • Industrial Transformation auf der Hannover Messe 2022

    Industrial Transformation auf der Hannover Messe 2022

    Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind die Schwerpunktthemen der Hannover Messe 2022. Damit will die Industriemesse Impulse für mehr Klimaschutz in Wirtschaft und Industrie setzen. Die Hannover Messe wird im April 2022…

    mehr lesen: Industrial Transformation auf der Hannover Messe 2022

  • Siemens und Merck kooperieren

    Siemens und Merck kooperieren

    Im Rahmen einer Partnerschaft wollen Siemens und Merck Vertrauen in Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) in industriellen Wertschöpfungsketten fördern.

    mehr lesen: Siemens und Merck kooperieren

  • Bitkom-Präsident Berg im Amt bestätigt

    Bitkom-Präsident Berg im Amt bestätigt

    Bitkom-Präsident Achim Berg wurde für weitere zwei Jahre im Amt bestätigt. Zudem wurde Sabine Bendiek (SAP) zur neuen Vizepräsidentin ernannt.

    mehr lesen: Bitkom-Präsident Berg im Amt bestätigt

  • KI-Spezialist Cognostics gehört nun Cloudflight

    KI-Spezialist Cognostics gehört nun Cloudflight

    Cloudflight übernimmt den KI-Software-Development-Spezialisten Cognostics. Anwender sollen dadurch unter anderem zusätzliche KI-Expertise im Bereich Softwareentwicklung für kognitive Systeme erhalten.

    mehr lesen: KI-Spezialist Cognostics gehört nun Cloudflight