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Informatik

Trainingsdaten und ihre Folgen

Ein Modell ist nur so gut wie seine Trainingsdaten. Sind sie einseitig, entstehen ungerechte oder falsche Ergebnisse.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich erkläre, wie Trainingsdaten die Ergebnisse beeinflussen.
  • Ich vergleiche die Genauigkeit für verschiedene Gruppen.
  • Ich nenne Maßnahmen gegen einseitige Daten.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Was KI kann und was nicht

Ein Modell lernt nur das, was in seinen Daten steckt. Fehlt etwas in den Daten, arbeitet das Modell dort später schlecht. Das nennt man Verzerrung, englisch Bias.

Beispiel: Ein System erkennt Stimmen. Beim Training stammen fast alle Aufnahmen von Gruppe A. Von Gruppe B gibt es nur wenige. Das System erkennt Gruppe A viel besser als Gruppe B.

Das zeigt der Test. Gruppe A hat 100 Testaufnahmen, 90 werden richtig erkannt. Gruppe B hat 10 Testaufnahmen, 6 werden richtig erkannt. Insgesamt sind es 96 von 110, das sind etwa 87 %. Das klingt gut. Aber für Gruppe B sind es nur 60 %. Die Gesamtzahl versteckt das Problem.

Weitere Ursachen für schlechte Ergebnisse: veraltete Daten, falsche Etiketten und zu wenige Beispiele.

Auch der Datenschutz zählt. Daten über Personen sind sensibel. Man sammelt nur, was nötig ist, und meist nur mit Erlaubnis der Personen. Maßnahmen: vielfältige Daten sammeln, Ergebnisse für Gruppen getrennt prüfen, Menschen die Ergebnisse kontrollieren lassen.

Genauigkeit nach Gruppen (ausgedachte Zahlen).
GruppeTestfällerichtig erkanntAnteil
A1009090 %
B10660 %
Alle11096etwa 87 %

Die Gruppen vergleichen

  1. Gruppe A: 90 von 100 richtig, das sind 90 %.
  2. Gruppe B: 6 von 10 richtig, das sind 60 %.
  3. Alle zusammen: 90 + 6 = 96 von 100 + 10 = 110, etwa 87 %.
  4. Der Gesamtwert ist hoch, aber Gruppe B ist deutlich schlechter dran.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Schlechte Daten bedeuten schlechte Ergebnisse.

Einseitige Daten bedeuten einseitige Ergebnisse.

Prüfe jede Gruppe einzeln.

Ein Beispiel

Beispiel

Jemand übt Laufen nur auf einem flachen Sportplatz. Im Gelände fällt es ihm schwer. Genauso kennt ein Modell nur die Fälle aus seinem Training.

Schritt für Schritt

Wir prüfen die Gruppen

  1. Wir lesen für jede Gruppe die richtigen Fälle und die Testfälle ab.
  2. Wir berechnen den Anteil je Gruppe.
  3. Wir berechnen den Gesamtanteil.
  4. Wir vergleichen die Werte.

Mit einem Bild erklärt

GrupperichtigTestfälleAnteil
A9010090 %
B61060 %

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Warum erkennt das System Gruppe B schlechter?
Zeig mir den ersten Schritt

Was lernt ein Modell in der Trainingsphase?

Lösung ansehen

Lösung: In den Trainingsdaten kommt Gruppe B kaum vor.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Gruppe B hat 10 Testfälle, 6 sind richtig. Wie viel Prozent sind das?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne beide Zahlen mal 10. Dann hast du Werte von 100.

Lösung ansehen

Lösung: 60

6 von 10 ist 60 von 100, also 60 %.

Tipp: Prüfe die Ergebnisse immer auch für einzelne Gruppen. Ein guter Gesamtwert kann Unterschiede verstecken.

Merksatz: Einseitige Trainingsdaten führen zu einseitigen Ergebnissen. Gute Daten sind vielfältig, aktuell, richtig beschriftet und datensparsam.

Typischer Fehler: Viele denken, ein Computer sei neutral. Ein Modell übernimmt aber alle Lücken und Fehler aus den Daten.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Gruppe A hat 90 richtige und Gruppe B hat 6 richtige Fälle. Wie viele richtige Fälle sind es zusammen?

Zeig mir den ersten Schritt

Addiere die beiden Zahlen.

Lösung ansehen

Lösung: 96

90 + 6 = 96.

Frage 2 Welche Maßnahme hilft gegen einseitige Daten?
Lösung ansehen

Lösung: Vielfältige Daten sammeln und Gruppen einzeln prüfen

Frage 3 Ein hoher Gesamtwert zeigt, dass das Modell für alle Gruppen gut arbeitet.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Welche Daten sind für ein Modell problematisch?
Lösung ansehen

Lösung: Daten mit vielen falschen Etiketten

Frage 5 Daten über Personen darf man ohne Rücksicht sammeln, wenn sie nützlich sind.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Geschafft

Die Qualität der Trainingsdaten bestimmt die Qualität des Modells. Man prüft Gruppen getrennt und achtet auf Datenschutz.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Maschinelles Lernen und neuronale Netze

Kurz erklärt, 44 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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