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Was ist generative KI?

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Generative künstliche Intelligenz (genAI) ist ein Teilgebiet der künstlichen Intelligenz, das neue, originelle Inhalte – Texte, Bilder, Code, Audio- und Videodateien – erstellt, indem es Muster aus vorhandenen Daten lernt und nachbildet. Sie stellt die neueste Entwicklung im Bereich des maschinellen Lernens dar und ist mittlerweile Teil des Alltags geworden. Ob „Das könnte Ihnen auch gefallen“-Vorschläge beim Online-Shopping, automatische Bearbeitungen in Ihren Foto-Apps oder ein Chatbot, der Ihre Support-Fragen beantwortet – generative KI verändert die Art und Weise, wie Sie kreativ sind, kommunizieren und Ihre Arbeit erledigen.

Wichtige Erkenntnisse

  • Generative KI ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz, der neue, originäre Inhalte – Text, Bilder, Code, Audio und Video – erstellt, indem er Muster aus vorhandenen Daten lernt.
  • Im Gegensatz zur herkömmlichen KI, die Muster erkennt und Vorhersagen trifft, besteht die Hauptaufgabe der generativen KI darin, etwas Neues zu schaffen.
  • Generative KI basiert auf neuronalen Netzen und verwendet Architekturen wie Generative Adversarial Networks (GANs), Variational Encoders (VAEs), Transformatoren und Diffusionsmodelle.
  • Branchen von Gesundheitswesen und Finanzen bis hin zu kreativer Arbeit und Softwareentwicklung nutzen generative KI für die Erstellung von Inhalten und die Automatisierung.
  • Generative KI birgt reale Risiken, darunter halluzinierte oder voreingenommene Ergebnisse, Urheberrechts- und Datenschutzstreitigkeiten, Deepfakes und Fehlinformationen sowie die Störung bestimmter Arbeitsplätze.

Inhaltsverzeichnis

Worin unterscheidet sich generative KI von traditioneller KI?

Der grundlegende Unterschied zwischen generativer KI und traditioneller KI liegt in dem, was die jeweilige Technologie leisten soll:

  • Traditionelle KI analysiert: Sie erkennt Muster, trifft Vorhersagen, klassifiziert Daten und führt regelbasierte Aufgaben aus – und zieht Schlussfolgerungen aus bereits vorhandenen Informationen.
  • Generative KI erstellt: Ihre Hauptfunktion besteht darin, neue, originelle Inhalte zu produzieren, die es vorher nicht gab.

Generative KI beginnt mit einem Prompt. Der Prompt kann von einem Menschen oder einer Maschine, wie einem KI-Agenten, kommen. Prompts können Text, Bilder, Videos oder jede andere Eingabe enthalten, die das KI-System verarbeiten kann. Um den Prompt zu beantworten, greift das Modell auf eine Vielzahl von Daten wie Bücher, Websites, Code-Repositorys und das Internet zu und nutzt Argumentation, Muster und statistische Beziehungen, die während des Trainings erlernt wurden, um neue Inhalte zu erstellen, die auf die spezifische Anfrage zugeschnitten sind.

Vorausschauende Texteingabe war erst der Anfang. Frühe Anwendungen der generativen KI boten grundlegende Funktionen wie vorausschauende Texteingabe und Sprachassistenten, aber die Large Language Models (LLMs) , die heutige generative KI-Modelle antreiben, sind weitaus ausgefeilter. Sie können vollständige Artikel mit Quellenangaben verfassen, individuelle Grafiken erstellen, Musik komponieren oder funktionierenden Code generieren. Über diese Anwendungen hinaus können andere generative KI-Modelle auf spezialisierten Daten trainiert werden, um Branchen wie das Gesundheitswesen, das Finanzwesen, das Rechtswesen und sogar die Softwareentwicklung zu unterstützen.

Wie haben sich generative KI-Modelle im Laufe der Zeit entwickelt?

Die Ursprünge der generativen KI, die wir heute nutzen, reichen fast 70 Jahre zurück. Um zu verstehen, wie wir hierher gekommen sind – und wohin sich diese Technologie entwickelt –, werfen wir einen Blick auf die Durchbrüche, die diesen Moment möglich gemacht haben.

Grundlagen des maschinellen Lernens: 1950er bis 1980er Jahre

Die Grundlagen – zuerst aus Daten zu lernen und dann aus Fehlern zu lernen – wurden bereits Jahrzehnte vor dem Aufkommen der generativen KI gelegt.

Frühe Maschinen konnten lernen, aber nur einfache Dinge. 1957 baute Frank Rosenblatt das Perzeptron, das erste KI-System, das Muster aus Daten lernte, anstatt dass Menschen die Entscheidungslogik vorprogrammierten. Aber diese einschichtigen Perzeptronen hatten erhebliche Einschränkungen: Sie konnten nur relativ einfache Probleme lösen und scheiterten, wenn Muster komplexer oder differenzierter wurden.

Als Nächstes begannen die Maschinen, aus ihren Fehlern zu lernen. Ein weiterer Durchbruch gelang 1970, als Seppo Linnainmaa den Rückwärtsmodus der automatischen Differenzierung einführte (die mathematische Kerntechnik, die später weithin als Backpropagation bekannt wurde), die einen effizienten Weg zur Berechnung von Gradienten bot. Mit anderen Worten: Diese Technik ermöglichte es neuronalen Netzen, aus ihren Fehlern zu lernen, indem sie berechneten, wie stark jede Verbindung zu Fehlern beitrug, und dann entsprechende Anpassungen vornahmen.

Ein Papier aus dem Jahr 1986 löste schließlich die schwierigeren Probleme. Die bahnbrechende Arbeit von David Rumelhart, Geoffrey Hinton und Ronald Williams aus dem Jahr 1986 (die häufig zitiert wird als ihre „Nature“-Veröffentlichung mit dem Titel Learning Representations by Back-propagating Errors) zeigte, wie sich mit dieser Backpropagation-Technik mehrschichtige neuronale Netze erfolgreich trainieren ließen, wodurch die Einschränkungen einschichtiger Perzeptronen überwunden wurden.

Hauptspeicher: 1990er Jahre

In den 1990er Jahren führten Forscher wiederkehrende neuronale Netze (RNNs) ein, die den Modellen eine Art Kurzzeitgedächtnis gaben, das sie für Aufgaben wie Sprache und Sprechen nützlich machte. Aber frühe RNNs hatten mit längeren oder komplexeren Eingaben zu kämpfen. Das änderte sich 1997 mit der Einführung von Netzwerken mit langem Kurzzeitgedächtnis (LSTM), die es Modellen ermöglichten, komplexere Muster im Laufe der Zeit zu erfassen. Diese Fortschritte im Design neuronaler Netze, gepaart mit verbesserter Hardware, legten den Grundstein für das Training der tiefen generativen Modelle, die die heutigen Systeme unterstützen.

Wettbewerb, Konversation und Kreation: 2014–2022

Drei Durchbrüche in diesem Zeitraum machten die frühen Machine-Learning- Modelle zu der generativen KI, die wir heute kennen: Generative Adversarial Networks (GANs), Transformatoren und Diffusionsmodelle.

Generative Adversarial Networks

Generative Adversarial Networks, die 2014 von Ian Goodfellow und seinen Kollegen eingeführt wurden, bestehen aus zwei neuronalen Netzwerken, die miteinander konkurrieren, um Inhalte zu generieren, die von menschengemachten Inhalten nicht zu unterscheiden sind.

Ein Netzwerk – der Generator – erstellt synthetische Inhalte, während das andere – der Diskriminator – versucht zu erkennen, ob diese echt oder gefälscht sind. Dieses kontradiktorische Setup spornt den Generator an, sich mit jeder Runde zu verbessern, sodass er schließlich realistische Ergebnisse wie hochauflösende Bilder und Videos erzeugt. GANs werden häufig verwendet, um hochauflösende Fotos oder Videoframes zu generieren, die Bildqualität zu verbessern und fehlende visuelle Daten zu ergänzen.

Darüber hinaus spielen sie in verschiedenen Bereichen eine Rolle:

  • Kunsterzeugung: Erstellung origineller Bilder, Kunstwerke und visueller Designs
  • Restaurierung und Kolorierung von Fotos: Reparieren von beschädigten Fotos und Hinzufügen von Farben zu Schwarz-Weiß-Bildern
  • Medizinische Bildgebung: Verbesserung von Scans und Erstellung synthetischer medizinischer Bilder
  • Wirkstoffsuche: Vorschlagen neuer Wirkstoffverbindungen für Tests durch Forscher
  • Datenerweiterung: Erweiterung von Trainingsdatensätzen für andere Modelle

Transformer-Architektur, 2017

Transformer, die 2017 eingeführt wurden, sind eine Art neuronale Netzwerkarchitektur, mit der Forscher größere Modelle trainieren können, ohne alle Daten im Voraus kennzeichnen zu müssen. Sie analysieren ganze Datenabfolgen gleichzeitig, anstatt ein Wort nach dem anderen zu verarbeiten. Diese Verbesserung ermöglichte den Aufstieg moderner KI-Chatbots und Sprachmodelle und ebnete den Weg für Übersetzungs-, Zusammenfassungs- und Dialogsysteme.

Heute weit verbreitet: Die Generative-Pre-trained-Transformer-Architektur bildet die Grundlage für viele generative KI-Modelle, die wir heute sehen, wie ChatGPT von OpenAI, Gemini von Google und Claude von Anthropic.

Diffusionsmodelle, Anfang der 2020er Jahre

Diffusionsmodelle sind die Engine hinter den heutigen führenden Bildgeneratoren wie DALL-E und Midjourney. Sie kehren den Prozess des Hinzufügens von Rauschen zu einem Bild um, indem sie mit statischem Rauschen beginnen und durch mehrere Verfeinerungsschritte nach und nach ein klares, qualitativ hochwertiges Bild zum Vorschein bringen. Diese Techniken helfen dabei, realistische Bilder zu erzeugen, die von echten Fotografien kaum zu unterscheiden sind. Stable Diffusion ist eine beliebte Implementierung dieses Ansatzes.

Mainstream-Einführung, Multimodalität und Agenten: von 2022 bis heute

Das Tempo der generativen KI ließ nach Anfang der 2020er Jahre nicht nach. Die Veröffentlichung von ChatGPT im November 2022 machte generative KI praktisch über Nacht zum Mainstream und verwandelte einen Forschungsbereich in ein alltägliches Werkzeug für Millionen von Menschen. Seitdem hat sich die Technologie in verschiedene Richtungen gleichzeitig entwickelt:

  • Multimodale Modelle verarbeiten Text, Bilder, Audio und Video innerhalb eines einzigen Systems, anstatt sich auf ein einzelnes Medium zu spezialisieren.
  • Reasoning-Modelle bearbeiten ein Problem schrittweise, bevor sie eine Antwort erstellen, was die Genauigkeit bei komplexen Aufgaben verbessert.
  • KI-Agenten reagieren nicht einfach nur auf einen Prompt, sondern werden aktiv, setzen Tools ein und erledigen mehrstufige Aufgaben im Auftrag eines Benutzers. Dabei fordern sie häufig das zugrunde liegende Modell selbst auf, anstatt darauf zu warten, dass eine Person dies anfordert.

Wie funktionieren verschiedene Arten von generativer KI?

Obwohl viele moderne Systeme verschiedene Arten von Inhalten wie Text, Bilder, Code oder Video innerhalb eines einzigen multimodalen Systems erstellen, arbeitet jeder Typ immer noch mit unterschiedlichen Ansätzen und Trainingsmethoden.

Texterstellung

Large Language Models sind die leistungsfähigsten heute weit verbreiteten Systeme für maschinelles Lernen.

  • Was sie tun: Sie nutzen natürliche Sprachverarbeitung (NLP) und konzentrieren sich darauf, Computern beizubringen, menschliche Sprache zu verstehen und zu generieren.
  • Wie sie funktionieren: Diese Systeme basieren auf der Transformer-Architektur und verstehen den Kontext sowie die Beziehungen zwischen Wörtern ähnlich wie Menschen.
  • Warum das wichtig ist: Dieser Durchbruch im Bereich NLP ermöglichte eine viel genauere und kontextbezogenere Sprachverarbeitung.

Wenn Sie mit Systemen wie ChatGPT interagieren, nutzen Sie LLMs, die auf Milliarden von Webseiten, Büchern und Artikeln trainiert wurden und Grammatik, Tonalität sowie Fachwissen aufnehmen, um jede Abfrage in natürlicher Sprache fließend zu bewältigen.

Bildgenerierung

Das Erstellen eines KI-generierten Bildes mag wie Magie erscheinen, aber im Hintergrund arbeitet eine hochentwickelte Technologie, um Ihre Texteingabe zu interpretieren und die angeforderte Visualisierung zu erstellen. Diese Bilderzeugungsmodelle verwenden fortschrittliche Textencoder, um Ihre Beschreibung zu verstehen, und verwenden dann Architekturen wie Diffusionsmodelle, um das eigentliche Bild zu erstellen.

Codegenerierung

KI-Code-Tools werden anhand großer Bibliotheken mit Open-Source-Code trainiert, wodurch sie lernen, Programmiermuster und die Logik hinter der Art und Weise, wie Entwickler Probleme lösen, zu erkennen. Ein Benutzer kann beschreiben, was er benötigt, in einfachem Englisch und das Ergebnis liefert funktionierenden Softwarecode in Programmiersprachen wie Python oder JavaScript.

Video- und Audiogenerierung

KI kann kurze Videos erstellen, indem sie vorhersagt, wie sich Szenen von einem Bild zum nächsten entwickeln sollten. Es beginnt mit einem Konzept, z. B. jemanden, der geht, und baut jeden Schritt der Bewegung auf, um einen reibungslosen, natürlichen Ablauf zu erzeugen. Bei der Spracherzeugung nimmt die KI geschriebenen Text und wandelt ihn in lebensechtes Audio um – wobei Tonfall, Tempo und Betonung angepasst werden, um dem Rhythmus und dem Gefühl echter Konversation zu entsprechen.

Welche Technologie steckt hinter der generativen KI?

Die Funktionen der generativen KI basieren auf einer Reihe leistungsstarker technischer Bausteine. Schauen wir uns genauer an, was sich dahinter abspielt.

Neuronale Netze und Deep Learning

Neuronale Netze sind die Engine hinter den meisten generativen KI-Systemen. Stellen Sie sich diese als vereinfachte Versionen der Funktionsweise des menschlichen Gehirns vor: Informationen fließen durch Schichten miteinander verbundener Verarbeitungseinheiten, die als Knoten bezeichnet werden, wobei jede Schicht lernt, verschiedene Muster oder Funktionen in den Daten zu erkennen. Wenn ein Netzwerk viele Schichten hat, wird dieser Ansatz als Deep Learning bezeichnet.

Während des Trainings wandeln diese Netzwerke unterschiedliche Datenmerkmale, wie die Farbe eines Pixels in einem Bild oder die Bedeutung eines Wortes, in mathematische Darstellungen, sogenannte Vektoren, um. Durch die Analyse von Millionen von Beispielen lernt das Netzwerk, Muster und Beziehungen zu erkennen und nutzt dieses Wissen dann, um neue, ähnliche Inhalte zu erstellen.

Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Arten von neuronalen Netzen für unterschiedliche Aufgaben entwickelt:

Wie werden grundlegende generative KI-Modelle trainiert?

Anstatt für jede Aufgabe separate Modelle zu trainieren, werden Foundation Models wie ChatGPT darauf trainiert, verschiedene Aufgaben auszuführen, wie z. B. Fragen beantworten, Code schreiben und Texte zusammenfassen.

Das Training dieser Modelle erfordert erhebliche Ressourcen, einschließlich massiver Rechenleistung und sorgfältig ausgewählter Datensätze.

Verschiedene Arten von Daten und Feedback fließen in ihr Training ein:

Nach dem Training können Unternehmen Modelle auf verschiedene Weise anpassen:

Wie wird generative KI in verschiedenen Branchen eingesetzt?

Generative KI wird bereits branchenübergreifend zur Erstellung und Automatisierung von Inhalten eingesetzt – darunter im Gesundheitswesen bei der Wirkstoffforschung und synthetischen medizinischen Daten, im Finanzwesen beim Verfassen von Berichten und im Kundenservice sowie in den Medien bei der Komposition von Musik und der Videogenerierung.

Hier erfahren Sie, wie verschiedene Branchen diese Tools einsetzen:

Was sind die Herausforderungen bei der Implementierung von generativer KI?

Die Einführung von generativer KI kann viele Herausforderungen mit sich bringen, die über die Einrichtung des Modells und dessen Funktionsfähigkeit hinausgehen. Einige dieser Herausforderungen sind:

  • Halluzinationen: Modelle können Ausgaben erzeugen, die glaubwürdig klingen, aber falsch sind (Halluzinationen).
  • Urheberrecht: Das Trainieren von Modellen mit aus dem Internet gesammelten und urheberrechtlich geschützten Materialien ohne entsprechende Genehmigung hat rechtliche Auseinandersetzungen hinsichtlich der fairen Nutzung und der Vergütung der Urheber ausgelöst, und es ist nach wie vor ungeklärt, ob KI-generierte Werke überhaupt urheberrechtlich geschützt werden können.
  • Bias: Modelle können Vorurteile in ihren Trainingsdaten kodieren und verstärken, was zu unfairen oder diskriminierenden Ergebnissen in Bereichen wie Einstellung und Kreditgenehmigung führt, weshalb vielfältige Trainingsdaten und eine kontinuierliche Bewertung wichtig sind.
  • Missbrauch: Generative KI kann für Deepfakes missbraucht werden – die Simulation des Aussehens und der Sprache einer Person in realistischen KI-generierten Videos –, die den Eindruck erwecken könnten, jemand habe etwas gesagt oder getan, was er nie getan hat.

Wie füge ich meinen Anwendungen generative KI hinzu?

Wenn Sie generative KI zu Ihren Anwendungen hinzufügen möchten, müssen Sie entscheiden, welcher Ansatz Ihren Anforderungen entspricht – die Implementierung von KI kann sehr einfach oder sehr komplex sein. Auf der einfacheren Seite könnten Sie einen Chatbot zum Zusammenfassen von E-Mails hinzufügen. Zu den komplexeren Optionen gehören die Feinabstimmung eines LLM, die Etablierung von agentischen Workflows, die Entwicklung eines Retrieval Augmented Generation Systems (RAG) oder die Erstellung eigener Vektorspeicher mit einer Vektordatenbank wie MongoDB.

Für komplexere Anwendungen können Teams eine Agentenplattform verwenden, die Speicher, Abruf und Governance in die Anwendungsarchitektur einbindet.

Anwendungen mit generativer KI werden nützlicher, wenn sie über einmalige Antworten hinausgehen und mehrstufige Workflows ermöglichen, die im Geschäftskontext verankert sind. Die MongoDB Atlas Agent Engine bietet Teams eine Plattform zum Erstellen, Bereitstellen und Verwalten von Agenten mit integriertem Speicher und Datenabruf, sodass Agenten mit präzisem Kontext arbeiten können, anstatt bei null anzufangen oder sich auf fragmentierte Pipelines verlassen zu müssen. Eine zentrale Steuerungsebene steuert die Aktionen der Agenten, während die Unterstützung für verschiedene LLMs, Frameworks und Umgebungen Teams dabei hilft, ihre Architektur an sich ändernde Anwendungsfälle anzupassen.

Zu den wichtigsten Fragen, die bei der Entscheidung helfen, gehören: Suchen Sie eine schnelle und einfache Lösung mit vorhandenen KI-Diensten? Oder benötigen Sie etwas Anspruchsvolleres, das mit Ihren proprietären Daten und einer spezifischen Geschäftslogik funktioniert?

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Fazit: Nutzung generativer KI

Generative KI verändert die Art und Weise, wie wir schreiben, gestalten, programmieren und kommunizieren. Wir entwickeln uns von der Analyse von Informationen hin zu deren Erstellung. Um jedoch einen wirklichen Mehrwert daraus zu erzielen, ist mehr als nur Zugriff erforderlich: Man muss seine Grenzen verstehen, Schutzmaßnahmen hinzufügen und es durchdacht integrieren. Während Organisationen diesen Wandel bewältigen, sollten sie Innovation mit Verantwortung in Einklang bringen.

FAQ

Was ist künstliche Intelligenz (KI)? — Sehen Sie sich an, wie KI funktioniert, woher sie kommt und wie sich die generative KI daraus entwickelt hat.

Was ist maschinelles Lernen? — Entdecken Sie den Trainingsprozess hinter jedem generativen Modell.

Verständnis von Sprachmodellen (LLMs) – Erfahren Sie mehr über die Large Language Models, die hinter den heutigen Textgenerierungstools stehen.

Was sind Vector Databases? — Verstehen Sie, wie KI Informationen anhand ihrer Bedeutung und nicht anhand von Schlüsselwörtern findet.

Was ist Retrieval Augmented Generation (RAG) — Erfahren Sie, wie externe Daten die Antworten des Modells stützen und Halluzinationen reduzieren.

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