KI & Automatisierung

Deep Learning

Deep Learning ist ein Teilgebiet des maschinellen Lernens, bei dem künstliche neuronale Netze mit vielen Schichten Muster aus Daten lernen. Es steckt hinter Bilderkennung, Spracherkennung und den heutigen Sprachmodellen.

Redaktionell geprüft von Alexander SeidlertwentyonepixelsStand:

Was „tief" bedeutet

Die Zahl der Schichten. Jede Schicht erkennt etwas Abstrakteres als die vorherige: Bei einem Bild zunächst Kanten, dann Formen, dann Objekte. Diese Staffelung ist in der Praxis der Grund, warum solche Verfahren Aufgaben lösen, an denen einfachere scheitern — theoretisch kann schon ein Netz mit einer einzigen Schicht jede stetige Funktion annähern, wenn es breit genug ist.

Der Preis ist Datenhunger und Rechenaufwand. Ein tiefes Netz braucht sehr viele Beispiele — deshalb setzen die meisten Unternehmen auf vortrainierte Modelle statt eigene zu trainieren.

Wann sich der Aufwand für einen Mittelständler lohnt

Selten für ein eigenes Modell, oft für ein fertiges. Bilderkennung, Sprachverarbeitung und Übersetzung sind als Dienst verfügbar und für einen Bruchteil der Kosten nutzbar — ein eigenes Modell zu trainieren lohnt erst bei einer Aufgabe, die es so nirgends gibt.

Die brauchbare Faustregel: Wenn Ihre Daten das Besondere sind, lohnt Anpassung. Wenn die Aufgabe das Besondere ist, lohnt sie meist nicht — dann sind Sie der Erste, und das ist teuer.

Warum mehr Schichten nicht mehr Genauigkeit bedeuten

Ab einer bestimmten Größe lernt ein Netz die Trainingsdaten auswendig, statt daraus zu verallgemeinern. Es wird auf den Übungsaufgaben immer besser und auf neuen Fällen schlechter — der klassische Fehler, und er ist ohne getrennte Prüfdaten unsichtbar.

Deshalb wird ein Teil der Daten vor dem Training beiseitegelegt und erst am Ende benutzt. Wer diesen Teil zum Nachbessern verwendet, hat ihn verbraucht.

Was das für Ihr Vorhaben heißt

Fast immer: nicht selbst trainieren. Ein vorhandenes Modell an die eigene Aufgabe anzupassen ist um Größenordnungen günstiger und liefert meist bessere Ergebnisse als ein selbst trainiertes.

Eigenes Training lohnt nur bei sehr speziellen Aufgaben mit ausreichend eigenen, gut erfassten Daten — und diese Voraussetzung ist seltener erfüllt, als sie in Vorträgen klingt.

Rechtsgrundlagen

Häufige Fragen zu Deep Learning

Verbindlich festgelegt ist keine Zahl. Als Größenordnung taugt der Datensatz, an dem das Verfahren bekannt wurde: Der Trainingssatz des ImageNet-Wettbewerbs 2012 umfasste laut dessen Ausschreibung 1,2 Millionen Bilder in 1.000 Kategorien, also rund 1.200 Beispiele je Kategorie. Wer ein vortrainiertes Modell anpasst, kommt mit deutlich weniger aus, weil nur die oberen Schichten neu lernen. Die Untergrenze setzt dann die Messung: Wer von 50 Beispielen ein Fünftel zurückhält, prüft gegen 10 Fälle – dort verschiebt ein einziger Fehler das Ergebnis um 10 Punkte.

Nein. Hornik, Stinchcombe und White wiesen 1989 in Neural Networks nach, dass bereits ein Netz mit einer einzigen verborgenen Schicht jede stetige Funktion beliebig genau annähern kann, sofern es breit genug ist. Tiefe erweitert also nicht die Menge des Darstellbaren, sondern senkt die Zahl der nötigen Einheiten für dasselbe Ergebnis. Die verbreitete Aussage, erst Deep Learning mache eine Aufgabe überhaupt lösbar, ist damit falsch – sie beschreibt eine Frage des Aufwands, nicht des Könnens.

Der Betreiber, denn das Modell kann es nicht. Ein tiefes Netz gibt einen Wert aus, keine nachlesbare Ableitung. Die KI-Verordnung setzt deshalb an anderer Stelle an: Artikel 13 verpflichtet Anbieter von Hochrisiko-Systemen zu Informationen für den Betreiber, Artikel 14 verlangt, dass natürliche Personen das System wirksam überwachen können. Für eigenständige Hochrisiko-Systeme nach Anhang III gilt beides nach der Änderungsverordnung von 2026 erst ab dem 2. Dezember 2027; bis dahin ist die menschliche Nachprüfung eine Frage der Haftung, nicht der Aufsicht.

Es antwortet trotzdem, und oft mit einem hohen Wert. Ein tiefes Netz kann eine Eingabe von sich aus nicht zurückweisen: Es ordnet sie der nächstliegenden gelernten Klasse zu. Der ausgegebene Wert ist dabei keine Wahrscheinlichkeit, richtig zu liegen – Guo, Pleiss, Sun und Weinberger zeigten 2017 auf der ICML, dass moderne Netze im Gegensatz zu den kleineren von zehn Jahren zuvor schlecht kalibriert sind und die Tiefe einer der Einflussfaktoren ist. Eine Schwelle auf diesen Wert ersetzt daher keinen Rückweg an einen Menschen.

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