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.



  • Hoher Schaden für die deutsche Wirtschaft

    Hoher Schaden für die deutsche Wirtschaft

    Ein Schaden in Höhe von 223Mrd.€ entsteht der deutschen Wirtschaft jährlich durch Diebstahl, Spionage und Sabotage. Allein Ransomware-Angriffe nahmen im Vergleich zu den Jahren 2018/2019 um 358 Prozent zu.

    mehr lesen: Hoher Schaden für die deutsche Wirtschaft

  • Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

    Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

    Im Zuge der Pandemie setzten viele Unternehmen auf digitale Kommunikation. Laut einer Umfrage des Finanzdienstleisters CBAF treffen vier von fünf Industrieunternehmen ihre Kunden wieder persönlich. Probleme haben die Befragten derzeit…

    mehr lesen: Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

  • Software AG mit neuem Management-Team

    Software AG mit neuem Management-Team

    Die Software AG führt eine neue Management-Team-Struktur ein. Das neue Team soll aus den vier Vorstandsmitgliedern sowie zwei intern ernannten Mitgliedern bestehen und die Struktur ergänzen: Scott Little wird ab…

    mehr lesen: Software AG mit neuem Management-Team

  • HoreKa schafft 17 PetaFlops

    HoreKa schafft 17 PetaFlops

    Am KIT in Karlsruhe hat der neue Hochleistungsrechner HoreKa seine Arbeit aufgenommen. Die Rechenleistung des Supercomputers soll dabei unterschiedlichen Forschungsdisziplinen neue Erkenntnisse ermöglichen.

    mehr lesen: HoreKa schafft 17 PetaFlops

  • Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

    Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

    Der Anteil der Tätigkeiten, die heute schon potenziell von Computern erledigt werden könnten, ist in Fachkraftberufen mit 4,6 und Spezialistenberufen mit 4,8 Prozentpunkten zwischen 2016 und 2019 stark angestiegen. In…

    mehr lesen: Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

  • Materialmangel behindert die Produktion

    Materialmangel behindert die Produktion

    Deutschen Industrieunternehmen fehlt es an Material. In einer Ifo-Umfrage geben rund 64 Prozent der befragten an, dass Probleme bei Vorlieferungen die Produktion behindern.

    mehr lesen: Materialmangel behindert die Produktion

  • Die Maschine per Abo

    Die Maschine per Abo

    Laut einer Analyse von KPMG gewinnt der Ansatz des Equipment as a Service (EaaS) an Bedeutung. Mehr als die Hälfte der befragten Unternehmen kann sich vorstellen, in den nächsten 5…

    mehr lesen: Die Maschine per Abo

  • Welt-Elektromarkt erholt sich 2021 deutlich

    Welt-Elektromarkt erholt sich 2021 deutlich

    Der Weltmarkt für elektrotechnische und elektronische Güter kam im vergangenen Jahr auf 4,6Bio.€. „Damit hat er sein 2019er-Niveau trotz Corona-Pandemie halten können“, so ZVEI-Finanzexperte Dr. Andreas Gontermann.

    mehr lesen: Welt-Elektromarkt erholt sich 2021 deutlich

  • Material wird knapp

    Material wird knapp

    Materialmangel erschwert die Produktion im Maschinebau. Laut einer Studie des Ifo Instituts berichten bereits 70 Prozent der Unternehmen von Versorgungsproblemen.

    mehr lesen: Material wird knapp

  • Cyber-Sicherheitsnetzwerk startet im Oktober

    Cyber-Sicherheitsnetzwerk startet im Oktober

    Durch Angriffe auf IT-Systeme entstehen in Deutschland jährlich Schäden in zweistelliger Milliardenhöhe. Expertise zu Vorfallbehandlung können Unternehmen ab Oktober über das Cyber-Sicherheitsnetzwerk erhalten.

    mehr lesen: Cyber-Sicherheitsnetzwerk startet im Oktober

  • Generationenwechsel bei GFOS

    Generationenwechsel bei GFOS

    Beim Digitalisierungsspezialisten GFOS hat die nächste Generation übernommen. Gunda Cassens-Röhrig übernimmt den Vorsitz der Geschäftsführung. Stellvertreterin wird Katharina Röhrig.

    mehr lesen: Generationenwechsel bei GFOS

  • 79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

    79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

    Eine neue Studie von ThycoticCentrify beleuchtet die Einstellung von Arbeitnehmern zur Cybersicherheit und die hohen Risiken, die sie eingehen, um ihre Arbeit zu erledigen. Die globale Umfrage unter mehr als…

    mehr lesen: 79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit