KI-Forschung in Deutschland IBM und Uni Stuttgart kooperieren

Die Universität Stuttgart ist dem IBM AI Horizons Network beigetreten.
Die Universität Stuttgart ist dem IBM AI Horizons Network beigetreten.

IBM und die Uni Stuttgart wollen zusammen die KI-Forschung in Deutschland vorantreiben. Die Hochschule ist daher als erste europäische Institution dem IBM AI Horizons Network beigetreten. Ziel ist die Entwicklung einer automatisierten Schnittstelle zwischen unstrukturierten und strukturierten Daten.

Im Rahmen einer mehrjährigen Kooperation wollen IBM und die Universität Stuttgart die KI-Forschung zur Interaktion von Sprache und Wissen vorantreiben. Das AI Horizons Network ist ein weltweites Netzwerk von Forschenden und Promovierenden, das von IBM ins Leben gerufen wurde, um in einer Reihe von Forschungsprojekten und Experimenten die Anwendung von künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen, maschineller Sprachverarbeitung und verwandter Techniken gemeinsam voranzubringen. Zum jetzigen Zeitpunkt sind weltweit bereits über 80 wissenschaftliche Arbeiten aus dem Netzwerk veröffentlicht worden.

Chatbots bilden mittlerweile eine nutzerfreundliche Schnittstelle zu Informationsquellen und unterschiedlichen Diensten. Egal, ob Fragen zu Versicherungsleistungen, zum Bearbeitungsstand eines Darlehens oder bei der Paketverfolgung - die meisten dieser Interaktionen sind Frage- und Antwortszenarien, die sich innerhalb eines gegebenen Kontexts mit maschineller Sprachverarbeitung umsetzen lassen (auf Englisch Natural Language Processing / NLP). Eines der langfristigen Ziele der KI-Forschungs-Community ist es, NLP so weiterzuentwickeln, dass KI künftig menschliche Kommunikationen und Interaktionen so gut interpretieren kann, dass Systeme eigenständig und kontextunabhängig Antworten auf Anfragen formulieren können. Diese Entwicklungsstufe wird als Natural Language Understanding (NLU) bezeichnet.

Dank NLU könnten KI-Systeme künftig Antworten auf Basis der Analyse von Kontextinformation geben. So könnte ein Sprachassistent in einem mobilen Gerät aus GPS-Informationen nicht nur auf die Relevanz bestimmter Ortsbezeichnungen schließen, sondern darauf, dass die Umgebung die Nutzerin zu einem inhaltlichen Themenwechsel inspiriert (»Haben wir in dieser Gegend Partnerbetriebe im Bereich Logistik?«). Um das zu erreichen, müssen Wissenschaftler noch eine Reihe von Herausforderungen bewältigen - unter anderem die Entwicklung einer Schnittstelle zwischen unstrukturierten Daten wie etwa mündlichen Äußerungen, aber auch Tweets und Social-Media-Kommentaren einerseits und strukturierten Daten andererseits, wie sie in Tabellen oder Datenbanken vorliegen.

Die Entwicklung einer solchen Schnittstelle zwischen Sprache und strukturiertem Wissen ist das Ziel des dreijährigen Kooperationsprojekts mit dem Titel “Language-Knowledge Interaction” (Interaktion zwischen Sprache und Wissen) zwischen dem Institut für maschinelle Sprachverarbeitung der Universität Stuttgart und IBM Research Europe.

»Das vielleicht auffälligste Merkmal der menschlichen Sprache ist, dass ihre Ausdrücke wie Chamäleons sind, indem sie ihre Bedeutung je nach Kontext anpassen können«, erläutert Jonas Kuhn, Professor für Computerlinguistik an der Universität Stuttgart und Leiter des Projekts auf Seiten der Universität. »Dadurch können sich Menschen bei der Kommunikation komplexer Sachverhalte erstaunlich kurz fassen - selbst bei schnell wechselnden Kontexten. Natural-Language-Understanding-Systeme müssen in Sprache und Text Indizien finden, die auf die richtigen Interpretationskontexte hinweisen. Deep-Learning-Verfahren sind heutzutage in der Lage, relevante Muster in Trainingsdaten zu erkennen. Aber es ist immer noch eine große Herausforderung, über das Erlernen der richtigen Lösungen für eine ganz bestimmte Aufgabe hinauszugehen. Viele Anwendungsszenarien erfordern Systeme, die verallgemeinern können und eine Begründung für die getroffenen Entscheidungen liefern.«

»Im Rahmen des AI Horizons Network arbeiten IBM-Forscher mit Fakultäten von Weltrang und brillanten Studenten an einer Reihe ambitionierter Forschungsprojekte und Experimente, die die Anwendung der KI beschleunigen sollen, um damit der Gesellschaft einen Mehrwert zu bringen«, sagt Dr. Anika Schumann, Managerin für Künstliche Intelligenz bei IBM Research und Verantwortliche für das Projekt auf Seiten des Unternehmens. »Die Ergebnisse dieser Zusammenarbeit haben das Potenzial, die Anwendung von KI in so unterschiedlichen Bereichen wie dem Gesundheitswesen, der Materialwissenschaft oder dem Finanzwesen zu beeinflussen und zu verändern.«

Die Projekte des Netzwerks sind darauf ausgerichtet, unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten von KI in Gebieten wie Gesundheit, Umwelt, Logistik oder Bildung anzuwenden. Das Netzwerk befasst sich mit dem gesamten so genannten KI-Stack, von der Analyse der unstrukturierten und strukturierten Daten, die für das Training der Systeme erforderlich sind, bis hin zum Aufbau neuartiger Computer-Infrastrukturen, die für die Optimierung der neuen datenintensiven Arbeitslasten in einer digitalen Welt erforderlich sind.

Das Projekt „Knowledge-Language Interaction“ soll sich speziell auf die Entwicklung einer automatisierten Schnittstelle zwischen unstrukturierten und strukturierten Daten unter Nutzung von Machine Learning konzentrieren. Manuell erstellte Übersetzungregeln sind zwar präzise, aber auf ein festes Raster von Unterschiedungen beschränkt. Dank jüngster Fortschritte beim Deep Learning ist es inzwischen möglich, automatisch komplexe, mehrdimensionale Repräsentationen für Text und Sprache aus den natürlichen Verwendungsmustern in Daten zu induzieren.

Mit der Zusammenarbeit wird die Universität Stuttgart die erste Einrichtung in Europa, die dem IBM AI Horizons Network beitritt. Weltweit arbeiten Universitäten wie etwa Massachusetts Institute of Technology (MIT), IIT Bombay, Université de Montreal und University of Massachusetts at Amherst mit IBM im Rahmen des Netzwerks zusammen.