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.



  • Plattform für digitale Ausweisdokumente

    Plattform für digitale Ausweisdokumente

    Infineon Technologies bietet mit Secora ID eine einfach zu integrierende Sicherheitsplattform für digitale Ausweisdokumente, die kontaktlos funktionieren.

    mehr lesen: Plattform für digitale Ausweisdokumente

  • In der Krise mehr digitalisieren

    In der Krise mehr digitalisieren

    52 Prozent der Unternehmen wollen ihre Ausgaben bezüglich der digitalen Transformation erhöhen. Dies hat der Business-Software-Anbieter IFS in einer Studie ermittelt für die weltweit mehr als 3.032 Führungskräfte befragt wurden.

    mehr lesen: In der Krise mehr digitalisieren

  • Veränderungen in Bosch-Geschäftsführung

    Veränderungen in Bosch-Geschäftsführung

    Bosch Rexroth gibt einige Veränderungen in der Geschäftsführung bekannt. Unter anderem tritt Filiz Albrecht die Nachfolge von Christoph Kübel an, der zum Jahresende in den Ruhestand geht.

    mehr lesen: Veränderungen in Bosch-Geschäftsführung

  • Maschinenbau: Stimmungslage im 2. Quartal

    Maschinenbau: Stimmungslage im 2. Quartal

    Der exportorientierte deutsche Maschinenbau wurde von der weltweiten Corona-Pandemie hart getroffen. Das wird sich auch so schnell nicht ändern. Darauf deuten sowohl die aktuelle Stimmungslage sowie die Konjunktur- und Umsatzprognose…

    mehr lesen: Maschinenbau: Stimmungslage im 2. Quartal

  • Cyber Security for Critical Infrastructures

    Cyber Security for Critical Infrastructures

    Die zunehmende Digitalisierung von Unternehmen und die damit einhergehende Vernetzung praktisch aller Gebiete schaffen ein enormes wirtschaftliches Potenzial. Gleichzeitig entstehen durch die zunehmende Vernetzung aber auch neue Gefahren und Cyberangriffe…

    mehr lesen: Cyber Security for Critical Infrastructures

  • Operational Technology im Fokus von Cyberattacken

    Operational Technology im Fokus von Cyberattacken

    In einer weltweiten Studie haben TÜV Rheinland und das Marktforschungsinstitut Ponemon untersucht, wie es um die Cybersicherheit von Industrieanlagen bestellt ist. Demnach ist die Operational Technology besonders gefährdet.

    mehr lesen: Operational Technology im Fokus von Cyberattacken

  • Unternehmen sehen Licht am Ende des Tunnels

    Unternehmen sehen Licht am Ende des Tunnels

    Mit dem stärksten jemals gemessenen Anstieg hat sich der Ifo-Geschäftsklimaindex im Juni im Vergleich zum Vormonat etwas erholt. Er liegt nun bei 86,2 Punkten.

    mehr lesen: Unternehmen sehen Licht am Ende des Tunnels

  • Cloud-Computing bleibt auf Wachstumskurs

    Cloud-Computing bleibt auf Wachstumskurs

    Im vergangenen Jahr haben 76 Prozent der Unternehmen Rechenleistung aus der Cloud in Anspruch genommen. Dies geht aus einer Studie von Bitkom Research im Auftrag von KPMG hervor.

    mehr lesen: Cloud-Computing bleibt auf Wachstumskurs

  • Maschinenbauer zuversichtlich für die Zeit nach Corona

    Maschinenbauer zuversichtlich für die Zeit nach Corona

    Die überwiegende Zahl der Maschinenbauer ist zuversichtlich, mittelfristig auf das nominale Umsatzniveau von 2019 zurückzukehren. So lautet die Kernbotschaft der sechsten VDMA-Blitzumfrage zur Corona-Pandemie, an der 658 Unternehmen teilnahmen.

    mehr lesen: Maschinenbauer zuversichtlich für die Zeit nach Corona

  • Google Cloud tritt der OPC Foundation bei

    Google Cloud tritt der OPC Foundation bei

    Google Cloud wird künftig verstärkt OPC UA nutzen, um Maschinendaten zur Verarbeitung an die eigene Infrastruktur zu übertragen. Dafür tritt die Firma der OPC Foundation als 773. Mitglied bei.

    mehr lesen: Google Cloud tritt der OPC Foundation bei

  • Zukünftig weniger Dienstreisen?

    Zukünftig weniger Dienstreisen?

    Wie aus der aktuellen Ifo-Konjunkturumfrage hervorgeht, will mehr als die Hälfte der deutschen Unternehmen — vor allem aus der Industrie — im Zuge der Coronakrise Geschäftsreisen dauerhaft zurückfahren.

    mehr lesen: Zukünftig weniger Dienstreisen?

  • Besser aus der Krise kommen

    Besser aus der Krise kommen

    Die finanziellen Auswirkungen der Corona-Pandemie sind groß, dennoch birgt die aktuelle Krise auch positives. Laut einer Umfrage des VDI führt die aktuelle Situation dazu, dass sich Unternehmen digitaler und krisenfester…

    mehr lesen: Besser aus der Krise kommen