ADA Lovelace Center for Analytics, Data and Applications

Das automatische und adaptive Lernen (AutoML) beschäftigt sich mit der Automatisierung des KI Prozesses und von besonders arbeitsintensiven, manuellen Aufgaben, die im Regelfall von Experten durchgeführt werden. So wird das Maschinelle Lernen zugänglicher und effizienter. AutoML deckt einen großen Bereich ab, der bei der Automatisierung der Merkmalserkennung und -auswahl für gegebene Datensätze sowie der Modellsuche und -optimierung beginnt, über deren automatisierte Bewertung reicht und bis hin zur adaptiven Anpassung der Modelle durch Trainingsdaten und Systemfeedback geht.  

Sequenzbasiertes Lernen beschäftigt sich mit zeitlichen und kausalen Zusammenhängen in Daten wie sie z. B. in der Sprachverarbeitung, Ereignisverarbeitung, Biosequenzanalyse oder auch in Multimediadaten auftreten. Dabei wird aus beobachteten Ereignissen der aktuelle Systemzustand erkannt und zukünftige Zustände vorhergesagt, was sowohl möglich ist, wenn nur die Reihenfolge ihres Auftretens bekannt ist, als auch dann, wenn sie genaue Zeitstempel tragen.

Als erfahrungsbasiertes Lernen bezeichnet man Methoden, die es einem System erlauben, sich selbst zu optimieren, indem es mit der Umwelt interagiert und deren Feedback auswertet, oder sich an veränderliche Umweltbedingungen dynamisch anpasst. Hierzu zählen die automatisierte Erzeugung von Modellen zur Bewertung und Optimierung von Geschäftsprozessen, Transportabläufen oder auch Robotersteuerungen in der industriellen Fertigung. 

Data-centric AI (DCAI) bietet eine neuartige, ergänzende Perspektive auf die KI-Modellbildung. Der Schwerpunkt wird dabei von der Modellbildung auf die Kuratierung hochwertiger, einheitlich annotierter Trainingsdatensätze verlagert. Die zugrundeliegende Erkenntnis ist, dass bei vielen KI-Projekten die Hebelwirkung zur Verbesserung der Modellleistung in der Kuratierung der verwendeten Trainingsdaten liegt.

Um künstliche Intelligenz sicher und zweckmäßig in der Praxis einsetzen zu können, muss maschinelles Lernen (ML) für den Nutzer nachvollziehbar sein. In vielen Bereichen, wie z.B. der medizinischen Entscheidungsfindung oder der Qualitätskontrolle in der Produktion, ist es wichtig, die Grundlagen zu verstehen, auf der das Modell Entscheidungen und Vorhersagen trifft, um Transparenz und Vertrauen zu schaffen. Methoden für verständliche und vertrauenswürdige KI werden am ADA Lovelace Center in der Kompetenzsäule Vertrauenswürdige KI erforscht, die zu einer menschenzentrierten KI für Anwender in Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft beiträgt.

Prozessbewusstes Lernen stellt das Bindeglied zwischen Process Mining, der datenbasierten Analyse und Modellierung von Prozessen, und Machine Learning dar. Im Fokus steht dabei die Vorhersage von Prozessabläufen, Prozesskennzahlen und Prozessauffälligkeiten. Dies wird durch eine Extrahierung von Prozesswissen aus Event Logs und deren Überführung in erklärbare Prognosemodelle ermöglicht. Hierdurch können Einflussfaktoren identifiziert und vorausschauend Handlungsoptionen zur Prozessverbesserung abgeleitet werden.

Die mathematische Optimierung ist unverzichtbarer Bestandteil der modellbasierten Entscheidungsunterstützung, indem sie Planungslösungen in so unterschiedlichen Bereichen wie der Logistik, Energiesystemen, Mobilität, im Finanzwesen und für Gebäudeinfrastrukturen liefert, um nur wenige Beispiele zu nennen. Die umfangreiche bestehende Expertise wird in mehrere aussichtsreiche Richtungen, namentlich der Echtzeitplanung und -steuerung weiterentwickelt.

Die Aufgabe der Semantik ist es, Daten und Datenstrukturen formal definiert, standardisiert, inhaltlich widerspruchsfrei und eindeutig zu beschreiben. So müssen bei Industrie 4.0 verschiedenste Entitäten (wie Sensoren, Produkte, Maschinen oder Transportsysteme) in der Lage sein, deren Eigenschaften, Fähigkeiten oder Zustände anderer Entitäten in der Wertschöpfungskette zu interpretieren.