MACHINE LEARNING

Steigende Datenmengen

Unsere Welt ist heute vollständig vernetzt. In nahezu jedem Lebensbereich – ob privat oder beruflich – entstehen Daten: Wir akzeptieren Cookies, wenn wir im Internet surfen, kaufen mit Kreditkarte ein, verwenden Apps und soziale Medien oder nutzen  Sensoren in Maschinen, Fahrzeugen und Alltagsgeräten. Auch Wetterstationen und IoT-Systeme liefern kontinuierlich neue Informationen.

Machine Learning: Systeme, die aus Daten lernen

Unternehmen nutzen seit Jahren Business Intelligence Software, um Daten zu analysieren und Reports zu erstellen. Noch mehr Potenzial entfalten diese Daten jedoch durch den Einsatz von Machine Learning (deutsch: „Maschinelles Lernen“).

Machine Learning ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz und beschreibt die Fähigkeit von Systemen, Wissen aus Erfahrungen – sprich aus Daten – zu generieren. Software lernt dabei aus Beispielen Regeln, die anschliessend verallgemeinert und auf neue Situationen angewendet werden können.

Ein Machine-Learning-Modell ist beispielsweise in der Lage, Äpfel mit Birnen zu vergleichen: Dazu erkennt das System aus dem Dateninput – in dem Beispielfall aus Fotos von Äpfeln und Birnen – Muster und Gesetzmässigkeiten. Mittels dieser Lerndaten kann dann das Machine-Learning-Modell bzw. der Machine-Learning-Algorithmus erkennen, ob es sich bei der Abbildung auf einem neuen, zuvor unbekannten Foto um einen Apfel oder eine Birne handelt. Anschliessend wird überprüft, ob die Einordnung korrekt war oder nicht. Die Qualität des Machine-Learning-Modells wird daran bemessen, wie hoch die Fehlerquote ist. Dabei gilt: Je mehr relevante Daten ein Machine-Learning-Modell zur Verfügung hat, sprich je mehr „Übung“ es hat, desto besser lernt es aus diesen Daten und desto präziser werden Machine-Learning-Algorithmen.

Artificial Intelligence

Machine Learning

Supervised und Unsupervised Learning

Supervised vs unsupervised Learning

 

In dem beschriebenen Beispiel erfolgte das Maschinelle Lernen mittels überprüfbarer Daten, als sogenanntes Supervised Learning (deutsch: „Überwachtes Lernen“): Die Testdaten wurden zuvor von Menschen mit einem korrekten Label (= Apfel bzw. Birne) versehen. Der Algorithmus kann dann seine Prognosen mit den tatsächlichen Ergebnissen vergleichen und sich schrittweise verbessern.

Davon unterschieden werden Machine-Learning-Verfahren nach dem Prinzip des Unsupervised Learning (deutsch: „Unüberwachtes Lernen“): Es wird kein Lernziel vorgegeben. Das Machine-Learning-Modell wird mit Daten gespeist, ohne dass vorher definiert wird, was dieses Daten bedeuten. Der Machine-Learning-Algorithmus erkennt Muster und teilt die Daten in Cluster oder Kategorien auf, jedoch ohne zu wissen, um welche Kategorien es sich handelt bzw. unter welches Label sie fallen (zum Beispiel „Apfel“ und „Birne“).

Bei dem überwiegenden Teil der in der Praxis eingesetzten Machine-Learning-Verfahren handelt es sich um Supervised Learning.

Supervised vs unsupervised Learning-Struktur

 

Deep Learning – was ist das?

Deep Learning ist ein Teilbereich des Machine Learnings und basiert auf künstlichen neuronalen Netzen. Durch Trainingsmethoden entwickelt das System künstliche Intelligenz (KI/AI, Artificial Intelligence), die in der Lage ist, aus Daten zu lernen. Dabei werden Informationen kontinuierlich verarbeitet und neue Inhalte mit dem bereits Erlernten verknüpft, sodass das Modell fortlaufend dazulernt. Auf Basis dieser Lernprozesse kann die Maschine Vorhersagen treffen und Entscheidungen ableiten, die fortlaufend überprüft und angepasst werden. Menschen greifen in der Regel nur initial ein. Deep Learning ermöglicht es, dass Systeme selbstständig lernen, und eignet sich besonders für Anwendungen mit grossen Datenbeständen, aus denen Muster und Modelle abgeleitet werden können. Die Basis bilden künstliche neuronale Netze, die während der Lernvorgänge immer wieder neu verknüpft und optimiert werden.

Machine Learning in der Praxis

Eine Vielzahl von Technologien, die wir täglich im privaten Umfeld nutzen, basiert bereits auf Machine-Learning-Algorithmen. Beispiele hierfür sind die Gesichtserkennung in Fotos und Videos, Sprachassistenten auf Smartphones, automatische Übersetzungsdienste im Internet, personalisierte Empfehlungen in Streaming- oder Shopping-Plattformen sowie KI-basierte Spam- und Betrugserkennung auf E-Mail- und Banking-Systemen.