Was ist algorithmische Verzerrung?

Algorithmische Voreingenommenheit bezieht sich auf die systemischen und wiederholbaren Fehler in einem Computersystem, die zu ungerechten Ergebnissen führen, z. B. die Bevorzugung einer beliebigen Gruppe von Nutzern gegenüber anderen. Das ist heute ein weit verbreitetes Problem, da Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) zunehmend jeden Aspekt unseres Lebens durchdringen.

Algorithmische Verzerrungen erklärt

Stell dir ein einfaches Entscheidungsinstrument vor, wie einen Sortierhut, der Menschen in verschiedene Kategorien einteilt. Aber was ist, wenn der Hut beim Erlernen seiner Aufgabe nur mit einem bestimmten Typ von Menschen in Kontakt gekommen ist? Dann könnte sie Personen, die nicht den "üblichen" Kriterien entsprechen, falsch einschätzen und diejenigen bevorzugen, die es tun. Das ist der Knackpunkt der algorithmischen Verzerrung.

Diese Verzerrung entsteht durch verzerrte oder begrenzte Eingabedaten, unfaire Algorithmen oder ausschließende Praktiken bei der KI-Entwicklung. Es ist wichtig, sich mit diesem Thema zu befassen, da KI-Systeme mittlerweile in wichtigen Bereichen wie dem Gesundheitswesen, dem Finanzwesen und der Strafjustiz eingesetzt werden, in denen voreingenommene Entscheidungen zu schädlichen Auswirkungen führen können.

Mehrere Faktoren tragen zu algorithmischen Verzerrungen bei:

• Datenverzerrung. Wenn die Daten, die zum Trainieren eines KI-Systems verwendet werden, nicht die gesamte Bevölkerung repräsentieren, kann es sein, dass die Entscheidungen des Algorithmus die Gruppe bevorzugen, auf die er trainiert wurde.
• Vorurteile im Design. Wenn die KI-Designer/innen implizite Vorurteile haben, können diese unbewusst auf das Verhalten des Systems übertragen werden.
• Sozio-technische Faktoren. Dazu gehört der Einfluss des sozialen, wirtschaftlichen und kulturellen Umfelds auf die Entwicklung, den Einsatz und die Nutzung von KI-Systemen, was zu Verzerrungen führen kann.

Es gibt viele Arten von algorithmischen Verzerrungen, die während des maschinellen Lernprozesses auftreten können. Vorverarbeitungsfehler entstehen beispielsweise durch einseitige Datenbereinigungsprozesse, Bestätigungsfehler entstehen, wenn KI-Systeme bereits bestehende Überzeugungen oder Stereotypen bestätigen, Ausschlussfehler entstehen, wenn bestimmte Gruppen systematisch aus den Trainingsdaten ausgeschlossen werden, und algorithmische oder Modellfehler entstehen durch die Bevorzugung bestimmter Ergebnisse oder Gruppen. Das Verständnis dieser Arten von Voreingenommenheit ist entscheidend für den Aufbau fairer und gerechter KI-Systeme.

Beispiele für algorithmische Verzerrungen

Beispiele aus der realen Welt können das Konzept der algorithmischen Verzerrung verdeutlichen:

• Einstellungsalgorithmen. Amazon hat einmal ein KI-System entwickelt, um seinen Einstellungsprozess zu automatisieren. Der Algorithmus wurde anhand von Lebensläufen trainiert, die dem Unternehmen in den letzten zehn Jahren vorgelegt wurden und die überwiegend von Männern stammten. Infolgedessen begann das System, männliche Kandidaten gegenüber weiblichen zu bevorzugen, was eine klare Voreingenommenheit zeigt.
• Systeme zur Gesichtserkennung. Zahlreiche Studien haben ergeben, dass Gesichtserkennungsalgorithmen, wie sie z. B. bei der Überwachung oder dem Entsperren von Smartphones eingesetzt werden, bei dunkelhäutigen und weiblichen Gesichtern oft schlecht funktionieren. Das liegt vor allem an der mangelnden Vielfalt der Trainingsdatensätze.

In Zukunft, wenn KI-Systeme immer mehr in unseren Alltag integriert werden, könnten die potenziellen Auswirkungen unkontrollierter algorithmischer Verzerrungen noch deutlicher werden. Prädiktive Polizeiarbeit könnte sich ungerechtfertigterweise gegen bestimmte Gemeinschaften richten, Algorithmen zur Kreditwürdigkeitsprüfung könnten bestimmte sozioökonomische Gruppen unverhältnismäßig benachteiligen und personalisierte Bildungstools könnten die Lernmöglichkeiten für einige Schüler/innen einschränken. Der zukünftige Einfluss von KI auf die Gesellschaft unterstreicht, wie wichtig es ist, jetzt gegen algorithmische Verzerrungen vorzugehen, um sicherzustellen, dass KI-gesteuerte Entscheidungen fair, gerecht und repräsentativ für alle Facetten der Gesellschaft sind.

Bewährte Praktiken zur Vermeidung von algorithmischen Verzerrungen

Der Umgang mit algorithmischer Voreingenommenheit erfordert gewissenhafte Bemühungen in verschiedenen Phasen der KI-Systementwicklung:

• Vielfältige und repräsentative Daten. Stelle sicher, dass die Daten, die für das Training der maschinellen Lernmodelle verwendet werden, repräsentativ für alle demografischen Gruppen sind, die das System bedienen soll.
• Voreingenommenheitsprüfung. Teste und überprüfe KI-Systeme regelmäßig auf mögliche Verzerrungen und Fairness.
• Transparenz. Dokumentiere genau, wie das KI-System seine Entscheidungen trifft.
• Inklusive Entwicklungsteams. Ein vielfältiges Team von KI-Entwicklern kann helfen, Vorurteile zu überprüfen und auszugleichen, die sonst vielleicht unbemerkt bleiben.

Opinion: Wir brauchen einen anderen Ansatz, um algorithmische Verzerrungen zu überwinden

Das erste Mal, dass ich merkte, dass mein Datensatz verzerrt war, war während des Trainings des Sentiment-Analyse-Modells. Ich habe herausgefunden, dass sogar eine unausgewogene Verteilung zwischen den Klassen zu verzerrten Ergebnissen führen kann, wobei mein Modell die Bezeichnung "Glücklich" genauer vorhersagt als "Neutral". Ich habe dieses Problem durch Oversampling/Undersampling der Daten gelöst, aber es hat mir bewusst gemacht, wie wichtig Transparenz und ein ausgewogener Datensatz für die Entwicklung fairer automatischer Systeme sind.

Zusätzlich zu vielfältigen Daten, Bias-Audits, Transparenz und inklusiven Teams brauchen wir Systeme wie "explainable AI", um Verzerrungen in Algorithmen zu erkennen. Außerdem muss ein Gesetz verabschiedet werden, das Unternehmen dazu zwingt, sich an Fairness, Verantwortlichkeit, Transparenz und Ethik (FATE) in der KI zu orientieren.

Meiner Meinung nach enthalten alle Daten wahrscheinlich eine gewisse Voreingenommenheit, da sie von Menschen erhoben werden, die aufgrund ihrer Ethnie, Hautfarbe, Religion, ihres Systems und ihrer Überzeugungen voreingenommen sind. Es ist ziemlich schwierig, dieses Problem derzeit vollständig zu beseitigen. Mit dem Aufkommen fortschrittlicherer KI könnten wir jedoch Algorithmen sehen, die auf ausgewogenere Weise von ihrer Umgebung lernen und Anwendungen entwickeln können, die für alle Menschen gleich funktionieren. Die Arbeit von OpenAI zum Thema "Superalignment" zielt zum Beispiel darauf ab, dass KI-Systeme, die die menschliche Intelligenz übertreffen, mit menschlichen Werten und Zielen im Einklang bleiben.

Die Hoffnung ist, dass wir mit dem Fortschritt der KI-Fähigkeiten diese nutzen können, um menschlichen Vorurteilen entgegenzuwirken und eine KI zu entwickeln, die für uns alle von Vorteil und nicht von Nachteil ist. Um das Potenzial von KI zur Bekämpfung von systembedingten Vorurteilen zu nutzen, sind eine angemessene Aufsicht und ein durchdachtes Design entscheidend.

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