Künstliche Intelligenz ohne Vorurteile

Die Datenqualität bestimmt die Leistungsfähigkeit selbstlernender Systeme.

von Andrea Martin

Künstliche Intelligenz (KI) kreiert Tausende neue Möglichkeiten und stößt Türen in digitale Welten auf, die vorher unerreichbar waren. Um bei diesem Fortschritt nicht den Anschluss zu verpassen, investieren viele Unternehmen derzeit kräftig in Funktionalitäten, die die neue Technologie mit sich bringt. Von Chatbots, die Unternehmen helfen, Gespräche mit ihren Kunden zu personalisieren, bis hin zu Systemen, die jahrzehntelanges institutionelles Wissen für einen Fachexperten sofort zugänglich machen. Die Wunderwaffe von intelligenten KI-Systemen: Dort Muster zu erkennen und intelligente Vorhersagen aus erhobenen Daten zu treffen, wo die kognitiven Fähigkeiten des Menschen nicht mehr ausreichen.

Laut einer aktuellen Studie von IDC haben gut ein Viertel der befragten Unternehmen in Deutschland bereits KI-Projekte umgesetzt. 69 Prozent wollen in den nächsten zwölf Monaten neue KI-Initiativen anstoßen. Gebremst wird diese Entwicklung allerdings von einem mangelnden Vertrauen in die „denkenden Maschinen“. Viele machen sich Gedanken, ob sie den Ergebnissen einer KI-Lösung vertrauen können und ob die neue Technologie auch allen rechtlichen Vorschriften entspricht. Im Zentrum steht dabei die Frage, ob und wie sich die Entscheidungen von selbstlernenden Maschinen nachvollziehen und überprüfen lassen.

Unfaire Verzerrungen in den Daten identifizieren

Die Vision ist simpel: Statt sich auf menschliche Annahmen zu stützen, beispielsweise bei der Kreditvergabe oder bei der Vorauswahl im Bewerbungsprozess, beziehen sich die lernenden Maschinen auf statistische Modelle aus einer Vielzahl von Datenquellen und Parametern. Das Problem dabei: Enthalten die Daten unbewusste Vorurteile, Stereotype und altmodische Rollenbilder, werden diese von den lernenden Algorithmen nicht nur übernommen, sondern noch zusätzlich verstärkt.

Vertrauens- und Transparenzprinzipien

  • Der Zweck einer KI ist es, die menschliche Intelligenz zu erweitern und zu unterstützen.
  • KI-Systeme müssen transparent und erklärbar sein.

  • Daten und Erkenntnisse gehören ihren Schöpfern bzw. den jeweiligen Unternehmen, die das KI-System nutzen.

Wenn Fotos und deren Beschriftungen Kochen überwiegend mit Frauen in Verbindung bringen, dann lernt die Software Kochen immer als Frauentätigkeit zu erkennen. Die Maschinen denken dann genauso in Rollenklischees wie wir Menschen. Mitarbeiter müssen KI-Lösungen und die resultierenden Ergebnisse während der Entwicklung, der Trainingsphase und im Betrieb genau beobachten. Ziel ist, statistische und systematische Fehler zu erkennen, ggf. Gegenmaßnahmen zu ergreifen und deren Effekt zu überwachen.

Vielfalt menschlicher Gesichter stellt KI auf die Probe

Die Herausforderungen beim Training von künstlicher Intelligenz zeigen sich besonders bei der Gesichtserkennung. Es ist nicht einfach, Gesichtserkennungssysteme zu entwickeln, die in puncto Fairness unseren Erwartungen entsprechen. Der Kern des Problems liegt dabei nicht in der KI-Technologie selbst, sondern in der Art und Weise, wie die KI-gestützten Gesichtserkennungssysteme optimiert und trainiert werden.

Wie funktionieren neuronale Netze? 

Neuronale Netzwerke sind Rechenmodelle für das maschinelle Lernen, die von der Struktur des menschlichen Gehirns inspiriert sind. Im Gehirn sind Neuronen hochgradig vernetzt und kommunizieren chemische Signale über Synapsen in den Nervenzellen.

Künstliche neuronale Netze kommunizieren Signale (Zahlen) über Gewichte und Aktivierungsfunktionen (z. B. Sigmoide), die Neuronen aktivieren. Sie werden anhand von Beispielen trainiert und nicht explizit programmiert: Mithilfe eines Trainingsalgorithmus passen die Netzwerke in jeder „Trainingsrunde“ diese Gewichte an, um ein bestimmtes Problem immer besser zu lösen – das Netz „lernt“.

Um die gewünschten, immer exakteren Resultate zu erzielen, müssen die Trainingsdaten vielfältig sein und eine enorme Bandbreite an Informationen abdecken. Nur so kann die KI die Nuancen erkennen, durch die sich Gesichter in verschiedenen Situationen voneinander unterscheiden. Die Trainingsbilder müssen diese unterschiedlichen Gesichtsmerkmale der Gesichter widerspiegeln.

Ein Großteil der Leistungsfähigkeit von KI kommt heute durch den Einsatz von immer präziseren datengetriebenen Deep-Learning-Optimierungseinheiten, die immer größere Datenmengen nutzen können, um KI-Systeme zu trainieren. Die Stärke dieser Methode kann aber wie in den Beispielen dargestellt gleichzeitig auch eine Schwäche sein. Denn KI-Systeme lernen, was ihnen beigebracht wird. Werden sie nicht mit soliden und vielfältigen Datensätzen optimiert, können die Ergebnisse verzerrt werden, damit die Fairness leiden und letztlich auch die Genauigkeit.

Andrea Martin, CTO IBM

Anhand dieser Trainings-Datensätze weiß man jedoch, auf welcher Datengrundlage die KI-Systeme lernen und Entscheidungen treffen. Wie genau die neuronalen Netze aber zu ihren Schlussfolgerungen kommen, lässt sich im Moment noch kaum nachvollziehen. Für Nutzer sind sie oftmals eine Blackbox – undurchsichtig und schwer zu erschließen.

Zu einer transparenten Offenlegung der Entscheidungswege von KI gehört, dass jede Vorhersage, jede Modellversion und jegliche Trainingsdaten dokumentiert und gespeichert werden – und damit Unternehmen bei der auditsicheren Einhaltung von Compliance-Richtlinien und der DSGVO unterstützt.

Andrea Martin

KI-Empfehlungen transparent nachvollziehen

Zu einer transparenten Offenlegung der Entscheidungswege von KI gehört, dass jede Vorhersage, jede Modellversion und jegliche Trainingsdaten dokumentiert und gespeichert werden – und damit Unternehmen bei der auditsicheren Einhaltung von Compliance-Richtlinien und der DSGVO unterstützt.

Das ist besonders in stark regulierten Branchen wie dem Finanz- und Gesundheitswesen oder auch in datenintensiven und -sensiblen Branchen wie der Automobil- oder der Pharmaindustrie relevant, in denen die Einhaltung der DSGVO und anderer umfassender Vorschriften erhebliche Hindernisse für eine breite Anwendung von KI darstellt.

Ohne Ethik gibt es kein Vertrauen

Die Debatte um eine verantwortungsvolle Entwicklung und Nutzung von KI in Deutschland wird inzwischen auch auf höchster politischer Ebene adressiert. Die Bundesregierung begreift künstliche Intelligenz als Schlüsseltechnologie, ist sich jedoch ebenfalls über die gesellschaftlichen und ethischen Implikationen bewusst. Die „Strategie Künstliche Intelligenz“ greift daher die zentralen Fragestellungen auf und wird auch in der Enquete-Kommission „Künstliche Intelligenz“ des Bundestages diskutiert. Sie soll einen Rahmen bilden, wie sich KI gemeinwohlorientiert entwickeln und einsetzen lässt.

Enquete-Kommission

  • Setzt sich aus 19 Mitgliedern des Deutschen Bundestages und 19 sachverständigen externen Expertinnen und Experten zusammen

  • Untersucht die Potenziale und den zukünftigen Einfluss von KI auf unser (Zusammen-)Leben, die deutsche Wirtschaft und die zukünftige Arbeitswelt

  • Erörtert sowohl die Chancen als auch die Herausforderungen von KI für Gesellschaft, Staat und Wirtschaft

  • In öffentlichen Kurzvorträgen umreißen Sachverständige theoretische und praktische Aspekte rund um KI

  • Sitzungen werden im Internet auf www.bundestag.de live (zeitversetzt) übertragen

Um KI-Systemen vertrauen zu können, müssen wir verstehen, warum sie die Entscheidungen treffen, die sie treffen. Die Entwicklung von KI darf kein Selbstzweck sein, sondern muss dem Menschen dienen. Hier bedarf es Leitlinien, Prinzipien und Werte, die eine KI einhalten muss – ähnlich dem Grundgesetz. Denn Vertrauen und Akzeptanz kann nur durch einen vertrauensvollen Umgang mit KI aufgebaut werden. //

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