So erstellen Sie ein KI-Modell für Ihr Unternehmen

Künstliche Intelligenz (KI) hat sich von einem Nischenforschungsfeld zu einer Mainstream-Technologie entwickelt, die Industrie und Alltag prägt. Von der Vorhersage von Kundenpräferenzen bis hin zum Antrieb selbstfahrender Autos. KI-Modelle verändern die Arbeitsweise von Unternehmen und wie wir mit Technologie interagieren. Hinter jeder erfolgreichen KI-Anwendung steht jedoch ein KI-Modell – ein komplexes, leistungsstarkes Tool, das aus Daten lernt, um Probleme zu lösen und Entscheidungen ohne explizite Programmierung zu treffen.

Da KI immer ausgereifter wird, ist es wichtiger denn je, zu verstehen, wie diese Modelle erstellt werden. Ob Datenwissenschaftler, Unternehmensleiter oder KI-Enthusiast: Die Fähigkeit, KI-Modelle zu erstellen und einzusetzen, eröffnet endlose Möglichkeiten für Innovation und Problemlösung.

Aber wie genau geht man vor, um ein KI-Modell von Grund auf zu erstellen?

Was beinhaltet der Prozess und was sind die wichtigsten Schritte, um den Erfolg sicherzustellen?

In diesem Blogbeitrag führen wir Sie durch die grundlegenden Schritte der KI-Modellentwicklung und geben Einblicke in die zugrunde liegenden Prozesse, Schlüsseltechnologien und Best Practices, die Sie zum Aufbau leistungsstarker KI-Systeme benötigen, die einen echten Mehrwert bieten.

1. Einführung in die KI-Modellentwicklung

In diesem Abschnitt erfahren Sie, was KI-Modelle eigentlich sind, wie sie moderne Anwendungen unterstützen und welche wesentlichen Unterschiede es zwischen maschinellem Lernen, Deep Learning und generativer KI gibt. Außerdem erfahren Sie, wie sich KI-Modelle von herkömmlicher Software unterscheiden und warum dies für Innovationen wichtig ist.

Egal, ob Sie Ihr erstes Modell erstellen oder Ihr nächstes KI-Projekt planen, dieses grundlegende Wissen wird Ihnen zum Erfolg verhelfen – lesen Sie also weiter, um das richtige Modell für Ihre Geschäftsanforderungen zu finden.

a. Was ist ein KI-Modell?

Im Kern ist ein KI-Modell eine mathematische Darstellung eines Problems oder einer Aufgabe, die aus Daten lernt. Es kann Muster erkennen, Vorhersagen treffen und Entscheidungen automatisieren. KI-Modelle sind die treibende Kraft hinter Fortschritten im maschinellen Lernen (ML), Deep Learning (DL) und sogar fortschrittlicheren Technologien wie der generativen KI.

Aber wie lernen diese Modelle?

Sie sind ausgebildet auf riesigen Datenmengen und verwenden Algorithmen, um Muster, Beziehungen oder Korrelationen zu erkennen, die für Menschen manuell kaum zu definieren wären.

b. Die Bedeutung von KI in modernen Anwendungen

KI ist in der heutigen technologiegetriebenen Welt unverzichtbar geworden. Sie ermöglicht personalisierte Erlebnisse, verbessert die Geschäftsintelligenz und prognostiziert sogar zukünftige Trends. Von virtuellen Assistenten wie Siri und Alexa bis hin zu ausgeklügelten Betrugserkennungssystemen im Bankwesen sind KI-Modelle auf eine Weise in unseren Alltag integriert, die wir oft als selbstverständlich erachten. Für Unternehmen bietet KI Möglichkeiten zur Automatisierung, Effizienzsteigerung und präziseren Entscheidungsfindung. Im Gesundheitswesen können KI-Modelle Patientenergebnisse vorhersagen oder bei der Arzneimittelforschung helfen, das Leben verbessern und Kosten optimieren.

Die transformative Kraft der KI ist enorm, aber es ist das KI-Modell, die Struktur, die diese Intelligenz antreibt, die all dies ermöglicht.

c. Arten von KI-Modellen

Mit der Weiterentwicklung der KI werden verschiedene Arten von KI-Modellen Es entstehen neue, jeweils für spezifische Aufgaben und Anwendungen konzipierte:

Modelle für maschinelles Lernen (ML): Diese Modelle nutzen statistische Techniken, um aus historischen Daten zu lernen und Vorhersagen zu treffen. Beispiele hierfür sind Regressionsmodelle und Entscheidungsbäume, die häufig für Aufgaben wie Klassifizierung und Regression verwendet werden.

Deep Learning (DL)-ModelleDeep Learning ist eine Teilmenge des maschinellen Lernens und umfasst neuronale Netzwerke mit vielen Schichten. Dadurch kann das Modell komplexe Aufgaben wie Bilderkennung, Spracherkennung und mehr ausführen. Diese Modelle erfordern enorme Datenmengen und Rechenleistung, können aber in Bereichen wie Computer Vision und natürlicher Sprachverarbeitung beeindruckende Ergebnisse liefern.

Generative KI-Modelle: Diese Modelle generieren neue Daten, anstatt lediglich vorhandene Daten zu analysieren oder zu klassifizieren. Dazu gehören Generative Adversarial Networks (GANs) und Variational Autoencoders (VAEs), die beispielsweise für die Erstellung realistischer Bilder oder die Generierung neuer Texte, Musikstücke und Videos verwendet werden.

d. Wesentliche Unterschiede zwischen KI-Modellen und herkömmlicher Software

Während herkömmliche Software zur Ausführung bestimmter Aufgaben expliziten Programmieranweisungen folgt, sind KI-Modelle so konzipiert, dass sie anhand der erhaltenen Daten lernen und sich anpassen. Anders ausgedrückt: Anstatt sich auf vorprogrammierte Regeln zu verlassen, verbessern sich KI-Modelle im Laufe der Zeit durch die Analyse neuer Daten. Dadurch werden sie deutlich flexibler und können komplexe, unvorhersehbare Szenarien bewältigen.

Diese Anpassungsfähigkeit zeichnet KI-Modelle aus. Sie können Muster in Daten erkennen, die ein menschlicher Programmierer sonst nicht identifizieren könnte. Das bedeutet aber auch, dass die Entwicklung von KI-Modellen ein tiefes Verständnis von Daten, Algorithmen und Bewertungsmetriken erfordert – Elemente, die in der traditionellen Softwareentwicklung typischerweise nicht vorhanden sind.

2. Den KI-Entwicklungszyklus verstehen

Die Entwicklung eines erfolgreichen KI-Modells ist keine Aufgabe, die über Nacht erledigt ist. Sie umfasst einen sorgfältig strukturierten Lebenszyklus – eine Reihe klar definierter Phasen, die das Modell von der Konzeption bis zur Bereitstellung und darüber hinaus begleiten. Jede Phase trägt entscheidend dazu bei, dass das Endprodukt robust, präzise und praxistauglich ist. Das Verständnis dieses Lebenszyklus ist für alle an der Entwicklung von KI-Modellen Beteiligten unerlässlich, da er den Weg für die Entwicklung wertschöpfender KI-Lösungen ebnet.

In diesem Abschnitt werden wir die wichtigsten Phasen der KI-Entwicklungslebenszyklus und die entscheidenden Schritte jeder Phase.

a. Der KI-Modellentwicklungsprozess erklärt

Jede Phase des KI-Lebenszyklus ist miteinander verbunden und iterativ. Schauen wir uns die einzelnen Phasen genauer an:

Datenerfassung ist die Grundlage des KI-Modells. Ohne gute Daten kann kein Modell eine gute Leistung erbringen, egal wie fortschrittlich die Algorithmen sind. Dieser Schritt umfasst häufig die Beschaffung von Datensätzen aus verschiedenen Quellen oder die Erstellung neuer Datensätze durch Umfragen, Sensoren oder andere Erfassungsmethoden.

Modelltraining Hier geschieht die Magie. In dieser Phase wird das Modell mithilfe von Algorithmen trainiert, die es ihm ermöglichen, die Beziehungen in den Daten zu erlernen. Je nach Modelltyp (z. B. überwachtes, unüberwachtes oder bestärkendes Lernen) unterscheidet sich der Trainingsprozess, die Kernidee bleibt jedoch dieselbe: Das Modell lernt aus den Daten, um Vorhersagen oder Entscheidungen zu treffen.

Auswertung ist ein kritischer Schritt, um die Leistung Ihres Modells zu beurteilen. Kennzahlen wie Genauigkeit, Präzision, Rückruf und F1-Score dienen zur Beurteilung der Modelleffektivität. Techniken wie die Kreuzvalidierung stellen sicher, dass das Modell robust ist und nicht zu stark an die Trainingsdaten angepasst ist.

Einsatz setzt das trainierte Modell in die Praxis um. In dieser Phase wird das Modell den Nutzern zugänglich gemacht, entweder über Cloud-Dienste, Edge-Geräte oder APIs. Bei der Bereitstellung sind Skalierbarkeit und die Integration in bestehende Systeme wichtige Aspekte.

Wartung ist ein fortlaufender Prozess. KI-Modelle müssen regelmäßig mit neuen Daten trainiert werden, um ihre Relevanz und Genauigkeit zu gewährleisten. Kontinuierliches Monitoring hilft, Probleme wie Leistungsabweichungen zu erkennen, bei denen die Genauigkeit des Modells aufgrund von Änderungen in der Datenverteilung mit der Zeit abnimmt.

b. Übersicht über die KI-Modellarchitektur

Die Architektur eines KI-Modells ist die Blaupause dafür, wie ein Modell Daten verarbeitet und daraus lernt. Die Architektur definiert, wie die verschiedenen Schichten eines Modells interagieren und welche Algorithmen es zur Verarbeitung von Eingaben und zur Generierung von Ausgaben verwendet. Beispiele:

In neuronale Netzewerden Schichten von Neuronen zur Datenverarbeitung verwendet, wobei jede Schicht abstraktere Merkmale der Daten lernt.

In Entscheidungsbäume, zerlegt ein Modell die Entscheidungsfindung in eine Reihe von Entscheidungen basierend auf Merkmalswerten, was zu einer endgültigen Vorhersage führt.

Die Architektur wird basierend auf dem jeweiligen Problem entworfen. Beispielsweise werden Convolutional Neural Networks (CNNs) typischerweise für Bilderkennungsaufgaben verwendet, während Recurrent Neural Networks (RNNs) besser für sequentielle Daten wie Zeitreihen oder die Verarbeitung natürlicher Sprache geeignet sind.

Die Architektur von KI-Modellen ist nicht universell einsetzbar – sie muss auf die jeweilige Aufgabe zugeschnitten sein, für die das Modell entwickelt wird. Das Verständnis für die Gestaltung und Optimierung der Architektur ist eine entscheidende Fähigkeit für alle, die KI-Modelle entwickeln möchten.

3. Auswahl des richtigen KI-Modelltyps für Ihren Anwendungsfall

Modelltyp	Anwendungsfall	Beispiel	Wichtige Anwendungen
Überwachtes Lernen	Beschriftete Daten mit klarer Ausgabe. Am besten für Vorhersageaufgaben geeignet.	– Lineare Regression – Logistische Regression – Entscheidungsbäume – Support Vector Machines	– Betrugserkennung – Kundensegmentierung – Prädiktive Analytik – Spam-Filterung
Unüberwachtes Lernen	Unbeschriftete Daten. Am besten geeignet zum Erkennen versteckter Muster oder Gruppierungen.	– K-Mittelwert – DBSCAN – Hierarchisches Clustering – Hauptkomponentenanalyse (PCA)	Kundensegmentierung – Anomalieerkennung – Warenkorbanalyse – Datenclustering
Bestärkendes Lernen	Sequentielle Entscheidungsfindung in dynamischen Umgebungen. Am besten für Aufgaben geeignet, die Lernen durch Ausprobieren erfordern.	– Q-Lernen – Deep Q Networks (DQNs) – Policy-Gradient-Methoden	– Robotik – Selbstfahrende Autos – Spielen von Spielen (z. B. AlphaGo) – Empfehlungssysteme
Tiefes Lernen	Aufgaben mit großen und komplexen Datenmengen (z. B. Bilder, Sprache, Text). Erfordert große Datensätze und hohe Rechenleistung.	– Faltungsneuronale Netze (CNNs) – Rekurrente neuronale Netze (RNNs) – Transformatoren (z. B. GPT-3, BERT)	– Bilderkennung – Spracherkennung – Verarbeitung natürlicher Sprache (NLP) – Autonome Fahrzeuge
Generative KI	Erstellen neuer Daten, die reale Daten nachahmen. Am besten geeignet für die Generierung neuer Inhalte.	– Generative Adversarial Networks (GANs) – Variationale Autoencoder (VAEs) – Große Sprachmodelle (LLMs)	– Bildgenerierung (z. B. Deepfakes) – Kunstschaffen – Textgenerierung (z. B. GPT-3) – Datenerweiterung

Der Schlüssel zur Auswahl des richtigen KI-Modells liegt im Verständnis der spezifischen Anforderungen Ihrer Aufgabe. Diese Tabelle bietet einen umfassenden Vergleich, der Ihnen bei der Entscheidung hilft:

Überwachtes Lernen ist ideal, wenn Sie beschriftete Daten und klare Zielvariablen haben.

Unüberwachtes Lernen zeichnet sich durch das Entdecken unbekannter Muster und Strukturen in Daten ohne Beschriftungen aus.

Bestärkendes Lernen eignet sich perfekt für Aufgaben, bei denen es um die Interaktion mit einer Umgebung und das Lernen aus Feedback geht.

Tiefes Lernen Modelle sind die erste Wahl für hochdimensionale, komplexe Daten wie Bilder, Sprache oder Text.

Generative KI ist transformativ, wenn Ihr Ziel darin besteht, neue, synthetische Daten zu erstellen, die reale Daten nachahmen.

Wenn Sie diese Modelltypen sowie ihre Verwendung und Anwendung verstehen, können Sie basierend auf den Anforderungen Ihres Projekts eine fundierte Entscheidung darüber treffen, welchen Ansatz Sie verfolgen möchten.

4. Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Erstellen eines KI-Modells von Grund auf

Der Aufbau eines KI-Modells von Grund auf erfordert einen strukturierten Ansatz, wobei jede Phase entscheidend dazu beiträgt, dass das Modell die gewünschten Ziele erreicht. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Anleitung mit den wichtigsten Schritten im KI-Modellentwicklungsprozess.

Schritt 1: Definieren Sie das Problem und das Geschäftsziel

Der erste und vielleicht wichtigste Schritt bei der Erstellung eines KI-Modells ist die klare Definition des Problems. Dazu gehört es, das zu lösende Problem zu verstehen und die Ziele des KI-Modells an Ihren Geschäftszielen auszurichten. Die Definition des Problems hilft dabei, die Art der benötigten Daten, den zu verwendenden Modelltyp und die Erfolgsmessung zu bestimmen.

In dieser Phase ist es wichtig, mit den Stakeholdern zusammenzuarbeiten, um ein klares Verständnis der Geschäftsanforderungen zu entwickeln. Dieses Verständnis hilft Ihnen, klare Ziele zu setzen, beispielsweise die Vorhersage eines bestimmten Ergebnisses oder die Automatisierung eines bestimmten Prozesses. Das Wissen, wie Erfolg aussieht, leitet den gesamten Modellbildungsprozess, von der Datenerfassung bis zur Bereitstellung.

Schritt 2: Daten sammeln und vorbereiten

Daten sind das Herzstück jedes KI-Modells. Ohne die richtigen Daten versagen selbst die ausgefeiltesten Algorithmen. Der nächste Schritt besteht darin, die notwendigen Daten zu sammeln. Dies kann das Sammeln von Daten aus internen Systemen, die Verwendung öffentlich verfügbarer Datensätze oder sogar den Kauf von Daten von Drittanbietern umfassen.

Sobald die Daten erfasst sind, müssen sie bereinigt und vorverarbeitet werden. Dabei werden fehlende Werte berücksichtigt, Duplikate entfernt und Ausreißer behandelt. Die Datenvorverarbeitung stellt sicher, dass das Modell nicht durch verrauschte oder irrelevante Daten in die Irre geführt wird.

Wenn Sie an einer überwachten Lernaufgabe arbeiten, müssen die Daten entsprechend gekennzeichnet sein, damit das Modell daraus lernen kann. Nachdem die Daten bereinigt und gekennzeichnet wurden, sollten sie in drei Gruppen unterteilt werden: Trainings-, Validierungs- und Testdaten. Dadurch wird sichergestellt, dass das Modell mit einem Teil der Daten trainiert, mit einem anderen optimiert und mit einem dritten evaluiert werden kann, um seine Generalisierungsleistung zu beurteilen.

Schritt 3: Wählen Sie die richtigen Tools, Frameworks und Bibliotheken

Die Wahl der richtigen Tools und Frameworks ist entscheidend für eine effiziente Modellentwicklung. Die gewählte Programmiersprache bestimmt das Ökosystem an Bibliotheken und Tools, auf das Sie Zugriff haben. Python ist die am weitesten verbreitete Sprache für die KI-Entwicklung, da es über ein umfangreiches Ökosystem an Bibliotheken wie TensorFlow, PyTorch und Scikit-learn verfügt, die die notwendigen Tools für Machine-Learning- und Deep-Learning-Aufgaben bereitstellen.

Neben den Programmiersprachen ist die Auswahl des richtigen Frameworks für Ihre KI-Aufgabe wichtig. TensorFlow und PyTorch sind die bevorzugten Frameworks für Deep Learning, während Scikit-learn häufig für traditionelle Machine-Learning-Aufgaben verwendet wird. Wenn Sie Ihr Modell skalieren oder erweiterte Rechenressourcen nutzen möchten, bieten Cloud-Plattformen wie AWS, Google Cloud oder Azure die nötige Infrastruktur für das Training großer Modelle.

Eine weitere Überlegung ist, ob AutoML-Lösungen eingesetzt werden sollen, die den Prozess der Modellerstellung und -bereitstellung automatisieren, oder ob ein benutzerdefiniertes Modell für mehr Kontrolle und Flexibilität entwickelt werden soll. AutoML-Plattformen wie Google AutoML oder H2O.ai können für Benutzer mit wenig Erfahrung hilfreich sein, da sie den Modellentwicklungsprozess optimieren.

Schritt 4: Trainieren des KI-Modells

Das Training des KI-Modells ist der Kern des Lernens. In dieser Phase wird das Modell mit den Trainingsdaten gefüttert und lernt, auf deren Grundlage Vorhersagen oder Entscheidungen zu treffen. Die Wahl des Algorithmus hängt vom zu lösenden Problem und der Art der verfügbaren Daten ab.

Wenn Sie beispielsweise an einem Klassifizierungsproblem arbeiten, können Sie Algorithmen wie die logistische Regression oder Entscheidungsbäume verwenden. Wenn die Aufgabe die Vorhersage einer kontinuierlichen Variable beinhaltet, eignen sich Regressionsalgorithmen wie die lineare Regression.

Auch das Feature Engineering ist ein entscheidender Bestandteil dieser Phase. Dabei werden die Eingabefunktionen (die Daten, die für Vorhersagen verwendet werden) ausgewählt und transformiert, um die Leistung des Modells zu verbessern. Manchmal müssen neue Funktionen erstellt werden, um die Muster in den Daten besser zu erfassen.

Die Optimierung der Hyperparameter ist ein weiterer wichtiger Bestandteil des Modelltrainings. Hyperparameter sind Parameter, die vor Beginn des Lernprozesses festgelegt werden (z. B. die Lernrate in neuronalen Netzwerken oder die Anzahl der Bäume in einem Random Forest). Das Finden des optimalen Hyperparametersatzes kann die Leistung des Modells erheblich beeinflussen.

Schritt 5: Bewerten Sie die Leistung des KI-Modells

Nach dem Training des Modells besteht der nächste Schritt darin, seine Leistung zu bewerten. Dies geschieht durch Testen des Modells auf Daten, die es noch nicht gesehen hat (dem Testdatensatz). Die Bewertungsmaßstäbe hängen von der Art des Problems ab. Für Klassifizierungsprobleme werden häufig Maße wie Genauigkeit, Präzision, Rückruf und F1-Score verwendet. Für Regressionsaufgaben können Sie Maße wie den mittleren absoluten Fehler (MAE) oder R-Quadrat verwenden.

Es ist wichtig, sowohl auf Über- als auch auf Unteranpassung zu achten. Überanpassung tritt auf, wenn das Modell zu komplex ist und das Rauschen in den Trainingsdaten lernt, was zu einer schlechten Leistung bei neuen, unbekannten Daten führt. Unteranpassung hingegen tritt auf, wenn das Modell zu einfach ist und wichtige Muster in den Daten nicht erfasst.

Kreuzvalidierung wird häufig bei der Evaluierung eingesetzt, um sicherzustellen, dass das Modell bei verschiedenen Teilmengen der Daten gut funktioniert. Dies hilft, die Generalisierungsfähigkeit des Modells zu beurteilen und stellt sicher, dass es nicht zu sehr auf einen bestimmten Teil des Datensatzes zugeschnitten ist.

Profi-Tipp: Wenn Sie tiefer in die KI-Leistungsbewertung eintauchen und Ihre Modelle optimieren möchten, lesen Sie unseren umfassenden Leitfaden zu Leistung des KI-ModellsDadurch erhalten Sie umsetzbare Erkenntnisse, mit denen Sie die Effektivität Ihres Modells optimieren und verbessern können.

Schritt 6: Optimieren und Feinabstimmen des KI-Modells

Die Optimierung ist ein fortlaufender Prozess, der darauf abzielt, die Leistung des Modells durch Feinabstimmung seiner Parameter und Verbesserung seiner Generalisierungsfähigkeit zu verbessern. Die bereits vorgestellte Hyperparameteroptimierung ist ein zentraler Aspekt dieser Phase. Sie erfolgt durch das Testen verschiedener Hyperparameterwerte und die Auswahl derjenigen, die die besten Ergebnisse liefern.

Zusätzlich können Regularisierungstechniken wie L1- und L2-Regularisierung angewendet werden, um Überanpassung zu verhindern. Diese Methoden belasten das Modell durch übermäßige Komplexität und zwingen es, sich auf die wichtigsten Merkmale zu konzentrieren und Rauschen zu ignorieren.

In manchen Fällen wird Transferlernen eingesetzt, um die Leistung des Modells zu verbessern. Dabei wird ein vortrainiertes Modell für eine verwandte Aufgabe verwendet und zur Lösung Ihres spezifischen Problems optimiert. Dieser Ansatz ist besonders nützlich beim Deep Learning, wo das Trainieren von Modellen von Grund auf rechenintensiv und zeitaufwändig sein kann.

5. Einsatz des KI-Modells in realen Anwendungen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, KI-Modelle einzusetzen, abhängig von den spezifischen Anforderungen des Anwendungsfalls, den Rechenressourcen und der Umgebung, in der das Modell ausgeführt wird.

a. Bereitstellung von KI-Modellen in der Cloud

Cloud-Plattformen wie AWS, Google Cloud und Microsoft Azure bieten skalierbare Infrastrukturen und vorgefertigte Dienste, die die Bereitstellung von KI-Modellen vereinfachen. Diese Plattformen ermöglichen die einfache Bereitstellung und Verwaltung von Modellen und bieten Tools für Modellversionierung, kontinuierliche Integration und Skalierung nach Bedarf.

Zum Beispiel, AWS SageMaker ermöglicht es Nutzern, Machine-Learning-Modelle schnell zu trainieren, zu optimieren und auf einer vollständig verwalteten Infrastruktur einzusetzen. Es bietet außerdem integrierte Algorithmen für Aufgaben wie Betrugserkennung, Bildklassifizierung und natürliche Sprachverarbeitung, was es Unternehmen erleichtert, KI im großen Maßstab zu nutzen. Ebenso Google Vertex AI bietet eine einheitliche Plattform für die Bereitstellung von Machine-Learning-Modellen in der Cloud und stellt Tools für die Entwicklung und Bereitstellung in einer nahtlosen Umgebung bereit.

Quelle: Guru

b. Bereitstellung von KI-Modellen auf Edge-Geräten

Für bestimmte Anwendungsfälle, insbesondere im Internet der Dinge (IoT) oder bei Echtzeitanwendungen, ist die Bereitstellung von KI-Modellen auf Edge-Geräten unerlässlich. Die Edge-Bereitstellung stellt sicher, dass KI-Modelle lokal auf Geräten wie Smartphones, IoT-Geräten oder autonomen Fahrzeugen ausgeführt werden können und so schnellere Reaktionszeiten bei minimaler Latenz ermöglichen.

Zum Beispiel, Apples CoreML Das Framework ermöglicht die Bereitstellung von KI-Modellen direkt auf Mobilgeräten und ermöglicht so eine Bildverarbeitung oder Spracherkennung in Echtzeit, ohne dass Daten an die Cloud gesendet werden müssen. NVIDIA Jetson ist eine weitere Edge-Plattform, die in Anwendungen wie der Robotik verwendet wird, wo KI-Modelle Daten von Sensoren in Echtzeit verarbeiten können, sodass Roboter sofort Entscheidungen treffen können, ohne auf eine Cloud-Konnektivität angewiesen zu sein.

Quelle: Erstellen mit Swift

c. APIs und Microservices für den KI-Einsatz

Eine weitere effektive Möglichkeit, KI-Modelle einzusetzen, ist die Bereitstellung über APIs oder Microservices. Durch die Einbindung des KI-Modells in eine API lässt es sich problemlos in bestehende Anwendungen integrieren. So können Entwickler die Funktionen des Modells nutzen, ohne die Feinheiten der zugrunde liegenden Algorithmen kennen zu müssen.

Zum Beispiel, IBM Watson bietet verschiedene KI-gestützte APIs an, darunter für Sprachübersetzung, Sprache-zu-Text und Stimmungsanalyse. Unternehmen können diese APIs in ihre Anwendungen integrieren, um mit minimalem Aufwand erweiterte KI-Funktionen hinzuzufügen. Ebenso ermöglicht die Bereitstellung von KI-Modellen als Microservices eine einfachere Skalierbarkeit und Integration in größere Systeme, sei es im E-Commerce für Empfehlungsmaschinen oder im Finanzwesen für die Kreditwürdigkeitsprüfung.

IBM verbessert Watson mit neuen APIs | TechRadar

Quelle: TechRadar

d. CI/CD für KI-Modelle (MLOps Best Practices)

Wie bei jedem Softwaresystem sind kontinuierliche Integration (CI) und kontinuierliche Bereitstellung (CD) von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass KI-Modelle regelmäßig aktualisiert und gewartet werden. MLOps ist eine Reihe von Best Practices, die maschinelles Lernen mit DevOps kombinieren, um die Bereitstellungspipeline für KI-Modelle zu optimieren und effiziente und zuverlässige Updates sicherzustellen.

In der Praxis stellt MLOps sicher, dass Modelle kontinuierlich mit neuen Daten neu trainiert werden, die Leistung nach der Bereitstellung überwacht wird und Modelle bei Bedarf aktualisiert oder zurückgesetzt werden können. Kubeflowist beispielsweise eine Open-Source-Plattform zum Bereitstellen und Verwalten von ML-Modellen in Kubernetes-Umgebungen, die die Automatisierung der CI/CD-Pipeline für KI-Systeme erleichtert.

6. Überwachung und Wartung von KI-Modellen

Nach der Bereitstellung erfordern KI-Modelle kontinuierliche Überwachung und Wartung, um ihre langfristige Leistung sicherzustellen. Regelmäßige Kontrollen sind unerlässlich, um sich an veränderte Daten anzupassen und die Modelleffektivität unter realen Bedingungen aufrechtzuerhalten.

a. Überwachung der Modellleistung (Drifterkennung)

KI-Modelle können erleben Datendrift (wenn sich eingehende Daten ändern) oder Modelldrift (wenn die Leistung nachlässt). Regelmäßige Überwachung wichtiger Kennzahlen wie Genauigkeit und Präzision hilft, diese Abweichungen frühzeitig zu erkennen. Tools wie Offensichtlich.ai Und Arize AI bieten automatisierte Leistungsverfolgung und Drifterkennung.

b. Regelmäßiges Training und Aktualisierung von KI-Modellen

Modelle müssen regelmäßig mit neuen Daten neu trainiert werden, um relevant zu bleiben. Durch das erneute Training wird sichergestellt, dass sich das Modell an Änderungen in der Datenumgebung anpasst. Auch aktive Lerntechniken können eingesetzt werden, bei denen das Modell menschliches Feedback zu unsicheren Vorhersagen einholt, um sich im Laufe der Zeit zu verbessern.

c. Erklärbarkeit und Interpretierbarkeit von KI-Modellen

Da Modelle immer komplexer werden, wird es immer wichtiger zu erklären, wie sie Entscheidungen treffen. Ansätze wie KALK Und SHAP tragen zur Verbesserung der Transparenz bei, insbesondere in Sektoren wie dem Gesundheitswesen und dem Finanzwesen, in denen Vertrauen und Compliance von entscheidender Bedeutung sind.

d. Sicherheit und ethische Aspekte bei KI-Modellen

Sicherheit ist für KI-Modelle von entscheidender Bedeutung, da sie vor Angriffen geschützt werden müssen. Darüber hinaus müssen ethische Bedenken, wie z. B. Modellverzerrungen, regelmäßig berücksichtigt werden. Regelmäßige Audits können helfen, Verzerrungen zu erkennen und zu minimieren und so sicherzustellen, dass das Modell fair und zuverlässig bleibt.

7. Herausforderungen und Fallstricke bei der Entwicklung von KI-Modellen

Die Erstellung von KI-Modellen bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Diese können in jeder Phase des Modellentwicklungsprozesses auftreten – von der Datenerfassung bis zur Bereitstellung. Das Verständnis dieser häufigen Fallstricke und das Wissen, wie man sie bewältigt, können den Prozess optimieren und ein erfolgreiches KI-Projekt gewährleisten.

Häufige Fehler, die beim Erstellen von KI-Modellen vermieden werden sollten

Unzureichende oder qualitativ minderwertige DatenEiner der häufigsten Fehler bei der KI-Entwicklung ist die Arbeit mit minderwertigen Daten. Unzureichende Daten führen zu verzerrten oder ungenauen Modellen. Es ist entscheidend, Zeit und Mühe in die Datenerfassung und -bereinigung zu investieren, um sicherzustellen, dass Ihre Modelle über zuverlässige Daten verfügen.
Überanpassung und Unteranpassung: Überanpassung tritt auf, wenn ein Modell zu komplex ist und das Rauschen in den Trainingsdaten lernt, was zu einer schlechten Generalisierung führt. Unteranpassung hingegen tritt auf, wenn das Modell zu einfach ist, um die Muster in den Daten zu erfassen. Die richtige Balance ist entscheidend für die Erstellung eines robusten Modells.
Ignorieren der Modellinterpretierbarkeit: Viele Entwickler konzentrieren sich ausschließlich auf Genauigkeit und Leistung, ohne zu berücksichtigen, wie die Entscheidungen des Modells interpretierbar gemacht werden können. Dies kann problematisch sein, insbesondere in risikoreichen Branchen wie dem Gesundheits- und Finanzwesen. Es ist wichtig, Interpretierbarkeit und Erklärbarkeit von Anfang an zu berücksichtigen.
Vernachlässigung der Modellbewertung: Manche Entwickler überspringen oder übersehen die Evaluierungsphase, die für die Beurteilung der Effektivität eines Modells entscheidend ist. Regelmäßige Evaluierung anhand von Testdaten und Kreuzvalidierungstechniken stellt sicher, dass Ihr Modell die erwartete Leistung erbringt.

Datenschutz und ethische Bedenken

Datenschutz ist heute eines der dringendsten Probleme in der KI. Bei KI-Modellen, die sensible Daten verarbeiten, ist es wichtig sicherzustellen, dass die Modelle Datenschutzbestimmungen wie den DSGVO (Datenschutz-Grundverordnung) und CCPA (California Consumer Privacy Act). Die Nichteinhaltung kann rechtliche Konsequenzen und eine Schädigung des Rufs eines Unternehmens nach sich ziehen.

KI-Modelle werden auch zunehmend hinsichtlich ethischer Bedenken, insbesondere im Hinblick auf Voreingenommenheit, kritisch hinterfragt. So wurden beispielsweise Gesichtserkennungssysteme wegen rassistischer und geschlechtsspezifischer Voreingenommenheit kritisiert, was zu Forderungen nach mehr Transparenz bei der Schulung dieser Systeme führte. Es ist entscheidend sicherzustellen, dass KI-Modelle auf Fairness geprüft werden und bestehende Voreingenommenheiten in den Daten nicht aufrechterhalten oder verstärken.

Skalierbarkeit und rechnerische Herausforderungen

KI-Modelle können rechenintensiv sein, insbesondere Deep-Learning-Modelle. Das Training dieser Modelle erfordert erhebliche Ressourcen, wie beispielsweise leistungsstarke GPUs oder TPUs. Ohne ausreichende Infrastruktur sind Modelle möglicherweise nicht effektiv skalierbar.

Neben den Rechenressourcen bedeutet Skalierbarkeit auch, sicherzustellen, dass das Modell mit der Zeit wachsende Datenmengen verarbeiten kann. Dies erfordert die Entwicklung von Systemen, die nicht nur große Datensätze verarbeiten können, sondern auch flexibel genug sind, um sich an sich entwickelnde Daten anzupassen.

KI-Voreingenommenheit

KI-Voreingenommenheit können in verschiedenen Phasen der Modellentwicklung auftreten. Datenverzerrungen – sei es aufgrund historischer Ungleichheiten oder nicht repräsentativer Stichproben – können zu verzerrten Vorhersagen führen. Beispielsweise könnte ein auf verzerrten Daten trainierter Einstellungsalgorithmus unbeabsichtigt bestimmte Gruppen diskriminieren.

Um Verzerrungen zu vermeiden, ist es wichtig, die Vielfalt der Daten sicherzustellen und Techniken wie algorithmische Fairness Und Bias-ErkennungRegelmäßige Überprüfungen der Modelle und Trainingsdaten können dazu beitragen, Verzerrungen im Laufe der Zeit zu erkennen und zu reduzieren.

8. Fallstudien: Reale Implementierungen von KI-Modellen

Künstliche Intelligenz (KI) revolutioniert weiterhin zahlreiche Branchen, bietet innovative Lösungen und steigert die betriebliche Effizienz. Nachfolgend finden Sie bemerkenswerte aktuelle Implementierungen von KI-Modellen in verschiedenen Branchen:

KI im Gesundheitswesen: Rekrutierung für klinische Studien und Patientenversorgung

KI-Agenten verändern das Gesundheitswesen, indem sie Verwaltungsprozesse rationalisieren und die Behandlungsergebnisse verbessern. Unternehmen entwickeln KI-Agenten namens Grace, Max und Tom, die bei der Aufnahme von Teilnehmern an klinischen Studien helfen, eine angemessene Nachsorge gewährleisten und Ärzte über die Krankengeschichte informieren. Diese Agenten sollen das Burnout-Risiko von Ärzten verringern, indem sie Routineaufgaben übernehmen und es dem medizinischen Fachpersonal ermöglichen, sich auf die direkte Patientenversorgung zu konzentrieren.

KI in der Automobilindustrie: Verbesserung von Fahrzeugdesign und -herstellung

Ford Motor Company Ford beschleunigt den Einsatz von KI, um Fahrzeuge effizienter zu entwerfen und zu konstruieren. Durch die Integration von KI-Tools von Unternehmen wie OpenAI und Nvidia kann Ford schnell 3D-Modelle erstellen und Belastungsfaktoren vorhersagen. Dadurch verkürzt sich die Konstruktionszeit deutlich von Stunden auf Sekunden. Diese Integration fördert Innovationen und optimiert den Fahrzeugentwicklungsprozess.

Ähnlich, General Motors (GM) GM arbeitet mit Nvidia zusammen, um seine Projekte für autonome Fahrzeuge und die Fertigung voranzutreiben. GM nutzt Nvidias Omniverse 3D-Grafikplattform für Simulationen, um die Effizienz in Fertigungslinien zu steigern, und integriert Nvidias KI-Systeme für fortschrittliche Fahrerassistenz und autonomes Fahren in Fahrzeugen der nächsten Generation.

Quelle: TechCrunch

KI im Einzelhandel: Verbesserung des Kundenerlebnisses und der Betriebseffizienz

Australische Unternehmen setzen zunehmend KI ein, um ihren Kundenservice und ihre Betriebseffizienz zu verbessern. Unternehmen wie Telstra und Bunnings KI-Tools wie AskTelstra und „Ask Lionel“ werden eingesetzt, um Kundeninteraktionen zu optimieren und Produktinformationen in Echtzeit bereitzustellen. Die National Australia Bank nutzt generative KI für verschiedene Aufgaben, sodass Bankmitarbeiter mehr Zeit haben, sich auf die Kundenbindung zu konzentrieren.

Quelle: The New Daily

KI in autonomen Fahrzeugen: Fortschritte in der Selbstfahrtechnologie

Chinesische Hersteller von Elektrofahrzeugen integrieren sich schnell DeepSeeks KI Modell in ihre Fahrzeuge integrieren. Unternehmen wie BYD, Geely, Great Wall und Dongfeng setzen das R1-Argumentationsmodell von DeepSeek ein, um die KI-Fähigkeiten ihrer Elektrofahrzeuge zu verbessern. Diese Integration zielt darauf ab, die wachsende Nachfrage der Verbraucher nach fortschrittlicher Technologie und autonomen Fahrfunktionen in chinesischen Elektrofahrzeugen zu befriedigen.

Quelle: Euronews

9. Zukünftige Trends in der KI-Modellentwicklung

Die KI-Landschaft entwickelt sich rasant, wobei mehrere wichtige Trends ihre Entwicklung bestimmen:

a. Agentische KI

KI-Systeme entwickeln sich hin zu größerer Autonomie. „Agentische KI“ ermöglicht es Modellen, selbstständig Entscheidungen zu treffen und Aufgaben ohne menschliches Eingreifen auszuführen. Große Unternehmen wie Deloitte und EY entwickeln Plattformen für agentische KI, um die Produktivität zu steigern und Geschäftsabläufe zu transformieren.

b. KI-Argumentation und Grenzmodelle

Die Verbesserung der Denkfähigkeiten von KI rückt zunehmend in den Fokus. Unternehmen konzentrieren sich auf KI-Modelle, die Kontexte verstehen und fundierte Entscheidungen treffen können. Dabei gehen sie über die einfache Mustererkennung hinaus und bieten komplexere kognitive Funktionen.

c. Generierung synthetischer Daten

Um Datenknappheit und Datenschutzbedenken zu begegnen, gewinnt die Generierung synthetischer Daten zunehmend an Bedeutung. Unternehmen wie Nvidia investieren in Technologien zur Erstellung künstlicher Datensätze, die den Datenschutz gewährleisten und gleichzeitig wertvolle Trainingsdaten für KI-Modelle liefern.

d. KI in der Robotik

Die Integration von KI und Robotik führt zu Fortschritten in der physischen KI, die es Robotern ermöglicht, die physische Welt zu verstehen und mit ihr zu interagieren. Nvidias Einführung des Isaac GROOT N1-Modells veranschaulicht diesen Trend und zielt darauf ab, die Fähigkeiten von Robotern zu verbessern.

f. Multimodale KI

KI-Systeme werden immer besser in der Verarbeitung und Integration verschiedener Datentypen wie Text, Bilder und Sprache. Dieser multimodale Ansatz verbessert das Kontextverständnis und die Anwendung von KI in verschiedenen Bereichen.

10. Fazit und nächste Schritte

Die Entwicklung von KI-Modellen steht trotz ihres enormen Potenzials vor mehreren Herausforderungen, die für eine breite Akzeptanz bewältigt werden müssen. Eines der Hauptanliegen ist Datenschutz und SicherheitDa KI-Systeme große Mengen sensibler Daten verarbeiten, ist der Schutz der Privatsphäre der Nutzer und der Schutz der Modelle vor potenziellen Sicherheitsverletzungen unerlässlich. Darüber hinaus ethische Überlegungen Faktoren wie Voreingenommenheit und Fairness müssen sorgfältig gehandhabt werden, um unbeabsichtigte schädliche Folgen wie Diskriminierung in automatisierten Entscheidungsprozessen zu verhindern.

Eine weitere große Hürde ist Modellinterpretierbarkeit. In Branchen wie dem Gesundheitswesen und dem Finanzwesen fordern die Beteiligten Transparenz in den Entscheidungsprozessen der KI, um Vertrauen zu schaffen und Vorschriften einzuhalten. Darüber hinaus ist die hohe Rechenressource Die Anforderungen an das Training komplexer KI-Modelle werfen Umweltbedenken auf, und Entwickler müssen sich auf die Verbesserung der Modelleffizienz konzentrieren. Da sich KI weiterentwickelt, Einhaltung gesetzlicher Vorschriften wird auch von entscheidender Bedeutung sein, um sicherzustellen, dass KI-Anwendungen sowohl ethisch als auch rechtlich einwandfrei sind.

Da KI die Zukunft der Industrie weiterhin prägt, ist es entscheidend, diesen Herausforderungen immer einen Schritt voraus zu sein. Unternehmen müssen Best Practices anwenden, Modelle kontinuierlich verfeinern und mit Regulierungsbehörden zusammenarbeiten, um verantwortungsvolle KI-Systeme zu entwickeln. Wenn Sie KI in Ihr Unternehmen integrieren möchten, sollten Sie mit Experten zusammenarbeiten, die Sie durch die komplexen Prozesse von Entwicklung und Bereitstellung begleiten. Lassen Sie uns verantwortungsvoll Innovationen vorantreiben – kontaktieren Sie uns und starten Sie noch heute Ihre KI-Reise.

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