Forschungsgruppe will KI-Assistenten zuverlässiger machen

Hahn Michael
Bild: Universität des Saarlandes

KI macht oft noch simple Fehler, die auch durch Training nicht verschwinden. Sie kann zudem weder logisch denken noch verschachtelte Eingaben wirklich ‚verstehen‘. Für Computerlinguistik-Professor Michael Hahn von der Universität des Saarlandes liegt der Fehler im System.

Alle großen Sprachmodelle basieren derzeit auf der sogenannten Transformer-Architektur. Bei dieser hat man sich an der menschlichen Fähigkeit orientiert, auf relevante Informationen zu achten und nicht so wichtige Details zu ignorieren. Dies wird mathematisch berechnet, indem man nur den Daten Aufmerksamkeit schenkt, die für die jeweilige Fragestellung bedeutsam erscheinen. „Dabei ahmen die zugrunde liegenden neuronalen Netzwerke eine weitere menschliche Fähigkeit nach, nämlich in Assoziationen zu denken, also Ideen und Erinnerungen miteinander zu verknüpfen“, sagt Hahn. Die KI sucht dafür in riesigen Datenbeständen nach Mustern und stellt einen Zusammenhang zwischen ihnen her. Durch ständiges Training lernt die Maschine, an der richtigen Stelle den passenden Datensatz zu finden, um ein noch präziseres Ergebnis zu erzielen.

„Genau hier können jedoch gravierende Fehler entstehen, wenn die Assoziation der KI falsch war. Solche fehlerhaften Verknüpfungen können aber auch dadurch verursacht werden, dass neuronale Netzwerke bisher nur eine feste Anzahl von Schichten haben, in denen die Algorithmen berechnet werden. Dies schränkt die Ergebnisse ein“, erklärt Hahn. Gemeinsam mit seinem Team konnte der Informatikforscher bereits mathematisch nachweisen, dass neuronale Netzwerke systematisch Fehler machen. Diese könne man nicht durch noch mehr Training auf großen Datenbeständen oder bessere Prompts, also genauere Anweisungen an die KI, ausmerzen.

Drei Defizite großer Sprachmodelle

Die aktuellen großen Sprachmodelle stoßen also an Grenzen, für die Michael Hahn vor allem drei Defizite verantwortlich macht: „Zum einen sind die Modelle schlecht darin, einen sich ändernden Zustand nachzuvollziehen. Sie machen keine Updates, wenn sich eine Situation verändert hat. Wir haben dies anhand eines simplen Beispiels getestet: Mehrere Personen reichen sich zwei verschiedene Bücher in ihrer Gruppe herum und die KI muss am Ende sagen, wer welches Buch in der Hand hält. Je mehr Umläufe es gab, desto weniger treffsicher war die KI“, erklärt der Professor. Übertragen auf die schon genutzten KI-Assistenten in der Medizin sei diese Schwäche von Sprachmodellen mehr als bedenklich. „In solchen Systemen werden verschiedene Diagnosen, verabreichte Medikamente und Untersuchungen wie etwa Bluttest miteinander verknüpft. Ordnet die KI dabei nicht den chronologischen Ablauf sowie die Ergebnisse der Tests und daraus resultierende Medikation richtig zu, so kann dies für den Patienten gefährlich werden“, nennt Hahn als Beispiel.

Als ähnlich problematisch sei das zweite Defizit aktueller Large Language Models zu bewerten. „Die KI ist bisher nicht in der Lage, logisch zu denken. Dies lässt sich auch am Beispiel der Medizin veranschaulichen: Will die KI das richtige Medikament für eine bestimmtes Krankheitsbild aus einem großen Datenbestand auswählen, muss sie schlussfolgern können, welche Symptome dazu passen. Auch für eine Diagnose muss eine KI-Assistenz die Regeln kennen, nach denen ein Arzt bestimmte Krankheiten erst einmal ausschließt. Ein solches systematisches, auf logischen Regeln basiertes Vorgehen lässt sich über neuronale Netzwerke bisher nicht abbilden“, erklärt Michael Hahn.

Als noch unzuverlässiger bewertet der Computerlinguist die Ergebnisse der KI, wenn es um den von ihm definierten dritten Problembereich geht: „Die großen Sprachmodelle scheitern bisher häufig daran, komplexe und verschachtelte Eingaben sinnvoll zu bearbeiten. Dies wird beispielsweise bei juristischen Fragestellungen sichtbar, wenn beurteilt werden muss, auf welcher Gesetzesgrundlage und in welchem zeitlichen Zusammenhang eine Person eine andere Person oder ein Unternehmen geschädigt hat. Diese oft schon für den Menschen schwer nachvollziehbaren Gedankenketten sind mit Hilfe der neuronalen Netzwerke bisher kaum fehlerfrei zu händeln“, so Michael Hahn.

Hintergründe verstehen und LLMs zuverlässiger machen

In seinem Forschungsprojekt, das er nun im Rahmen des Emmy-Noether-Programms angehen will, wird er sich zunächst auf die theoretischen Grundlagen der Transformer-Architektur konzentrieren. Dabei soll es darum gehen, noch besser den mathematischen Hintergrund zu verstehen, wie neuronale Netzwerke zu ihren Ergebnissen kommen. Hierfür will er auch untersuchen, wie viele Schichten diese Netzwerke aufweisen müssen, damit sie ‚intelligenter‘ agieren können. In einem zweiten Schritt will er dann an hybriden Systemen forschen oder sogar ganz neue Architekturen entwerfen, die besser vorhersagbare Fähigkeiten aufweisen und außerdem zuverlässiger und leistungsstärker funktionieren als derzeitige Large Language Models.

Mit dem Emmy-Noether-Programm fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Nachwuchsforscherinnen und -forscher, deren Promotion maximal vier Jahre zurückliegt und die über internationale Erfahrung verfügen sowie eine Postdoc-Phase durchlaufen haben. In seiner Forschungsgruppe wird er sich gemeinsam mit fünf Doktorandinnen und Doktoranden auf das Forschungsthema ‚Understanding and Overcoming Architectural Limitations in Neural Language Models‘ konzentrieren.



  • Starke Passwörter für starken Schutz

    Starke Passwörter für starken Schutz

    Bei Hackerangriffen sind die Mitarbeiter und ihre schwachen Passwörter nach wie vor Angriffspunkt Nummer Eins. Trotz gelegentlicher Diskussionen unter Fachleuten sind starke Passwörter noch immer die wohl wichtigste und sicherste…

    mehr lesen: Starke Passwörter für starken Schutz

  • SPS 2020 ausschließlich virtuell

    SPS 2020 ausschließlich virtuell

    Aufgrund der durch die Corona-Pandemie maßgeblich veränderten Rahmenbedingungen und den weiterhin bestehenden Reiserestriktionen hat die Mesago Messe Frankfurt entschieden, die SPS 2020 in einem rein virtuellen Format stattfinden zu lassen.

    mehr lesen: SPS 2020 ausschließlich virtuell

  • Ifo-Geschäftsklimaindex legt auch im August zu

    Ifo-Geschäftsklimaindex legt auch im August zu

    Nach dem durch die Corona-Krise verursachten Einbruch im April, ist der Ifo-Geschäftsklimaindex im August erneut angestiegen – zum vierten Mal in Folge.

    mehr lesen: Ifo-Geschäftsklimaindex legt auch im August zu

  • Unternehmen nutzen zwei bis vier Anbieter

    Unternehmen nutzen zwei bis vier Anbieter

    Laut einer Studie von Forrester Research nutzen 80 Prozent der Unternehmen Multi-Cloud-Umgebungen für geschäftskritische Anwendungen. Zudem berichten die befragten Unternehmen fast einstimmig von Vorteilen, die durch die Nutzung von Managed…

    mehr lesen: Unternehmen nutzen zwei bis vier Anbieter

  • Wirtschaftskriminalität in Deutschland: Datenklau und Urheberrechtsverletzungen

    Wirtschaftskriminalität in Deutschland: Datenklau und Urheberrechtsverletzungen

    Wie aus einer Studie von KPMG hervorgeht, ist in den vergangenen zwei Jahren etwa ein Drittel der Unternehme Opfer von Wirtschaftskriminalität geworden. Dabei kommen die Täter nicht nur von außen.

    mehr lesen: Wirtschaftskriminalität in Deutschland: Datenklau und Urheberrechtsverletzungen

  • Forcam übernimmt Industriesoftware-Spezialisten

    Forcam übernimmt Industriesoftware-Spezialisten

    Als neues Tochterunternehmen wird die Ensico GmbH zukünftig zu Forcam gehören. Das Unternehmen bietet u.a. das Produktionsleitsystem ‘E-MES‘ an.

    mehr lesen: Forcam übernimmt Industriesoftware-Spezialisten

  • Exporte im Maschinenbau spürbar gebremst

    Exporte im Maschinenbau spürbar gebremst

    Die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer haben im ersten Quartal ein Exportminus von 22,9 Prozent verzeichnet. Im Juni fiel das Minus dabei jedoch weniger stark aus.

    mehr lesen: Exporte im Maschinenbau spürbar gebremst

  • Produktivität und Flexibilität verbinden

    Produktivität und Flexibilität verbinden

    Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt ein Forschungsteam gemeinsam mit Industriepartnern ein neuartiges Produktionsplanungssystem, das die hohe Produktivität und Genauigkeit von Spezialmaschinen mit der Flexibilität von Industrierobotern kombinieren soll.

    mehr lesen: Produktivität und Flexibilität verbinden

  • Hacken mit legitimen Tools

    Hacken mit legitimen Tools

    Sind Cyberattacken einmal in das Unternehmensnetzwerk eingedrungen, nutzen Hacker oftmals auch legitime Tools für weitere Aktivitäten, was die Angriffserkennung erschwert. Dies hat eine Analyse von Kaspersky ergeben.

    mehr lesen: Hacken mit legitimen Tools

  • Altair übernimmt Simulations-Anbieter S&WISE

    Altair übernimmt Simulations-Anbieter S&WISE

    Mit der Übernahme von S&WISE erweitert Altair sein Simulationsangebot um eine Polyurethanschaum-Simulationslösung.

    mehr lesen: Altair übernimmt Simulations-Anbieter S&WISE

  • Corona bringt Ingenieurarbeitsmarkt ins Wanken

    Corona bringt Ingenieurarbeitsmarkt ins Wanken

    Im Vergleich zum Vorjahresquartal ist die Arbeitskräftenachfrage im Ingenieurbereich um 23,7 Prozent zurückgegangen, im Gegenzug stieg die Arbeitslosigkeit in diesem Sektor um 38,6 Prozent an. Das geht aus dem Ingenieurmonitor…

    mehr lesen: Corona bringt Ingenieurarbeitsmarkt ins Wanken

  • IBHsoftec und TeamViewer kooperieren bei Industriesteuerungen

    IBHsoftec und TeamViewer kooperieren bei Industriesteuerungen

    Steuerungsspezialist IBHsoftec und der Anbieter von Fernzugriffslösungen Teamviewer haben eine gemeinsame Lösung vorgestellt. Diese bietet weitreichende Funktionen zur Ferninstallation, Fernüberwachung und zum Fernzugriff auf industrielle Steuerungstechnik.

    mehr lesen: IBHsoftec und TeamViewer kooperieren bei Industriesteuerungen