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Was ist der Unterschied zwischen KI, ML und Data Science?

#1
01-05-2023, 09:06
Sie könnten überrascht sein zu erfahren, dass KI eine breite Palette von Techniken umfasst, die darauf abzielen, menschliche Intelligenz nachzuahmen. Ich betrachte sie als ein hochgradig anspruchsvolles Gebiet, das alles von regelbasierten Systemen und Expertensystemen bis hin zu moderneren Ansätzen wie neuronalen Netzwerken einschließt. Betrachten Sie zum Beispiel einen Chatbot: Er verlässt sich hauptsächlich auf vordefinierte Regeln, um Gespräche mit Benutzern zu leiten. Auf der anderen Seite verwendet ein auf maschinellem Lernen basierender Chatbot ausgeklügelte Algorithmen, die aus früheren Interaktionen lernen, um im Laufe der Zeit die Antworten zu verbessern.

KI-Algorithmen können logikbasierte Systeme nutzen, wie sie in traditionellen Expertensystemen zu sehen sind, wo spezifische Regeln das Verhalten basierend auf definierten Parametern diktieren. Allerdings finde ich oft, dass dieser Ansatz die Skalierbarkeit einschränkt. Im Gegensatz dazu steht moderne KI, die durch tiefes Lernen angetrieben wird und mehrschichtige neuronale Netzwerke verwendet, um komplexe Muster aus großen Datensätzen zu extrahieren. Sie werden feststellen, dass tiefes Lernen unstrukturierte Daten, wie Bilder oder natürliche Sprache, mit bemerkenswerter Genauigkeit verarbeiten kann, was sie für Anwendungen wie Bildklassifizierung oder Verarbeitung natürlicher Sprache geeignet macht.

Aber vergessen wir nicht die Fähigkeit der KI, mit anderen Technologien zu interagieren. Zum Beispiel bin ich derzeit fasziniert davon, wie KI-unterstützte Systeme in Echtzeitumgebungen operieren können, wie in autonomen Fahrzeugen. Sie erfordern unmittelbare Entscheidungen basierend auf Eingaben von mehreren Sensoren. Dies zeigt, wie KI eine hochgradige Orchestrierung mehrerer computerbasierter Aufgaben bereitstellen kann. Mein Standpunkt ist, dass KI einen gemeinsamen Boden schafft, auf dem verschiedene intelligente Systeme aufgebaut werden können, was zu einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen führt.

Die Essenz des ML
Nun könnten Sie sich fragen, worauf der spezifische Fokus von ML liegt. Maschinelles Lernen kann als Unterbereich der KI betrachtet werden, bei dem der Schwerpunkt auf Algorithmen liegt, die es Systemen ermöglichen, aus Daten zu lernen, anstatt explizit programmiert zu werden. Das bedeutet, dass ich ein ML-Modell mit großen Datenmengen füttere und es Muster und Erkenntnisse unabhängig entdecken lasse. Betrachten Sie das überwachte Lernen. In diesem Fall arbeite ich oft mit gekennzeichneten Datensätzen, die es dem Modell ermöglichen, Vorhersagen basierend auf Eingabe-Ausgabe-Paaren zu treffen. Wenn ich beispielsweise ein Spam-Erkennungsmodell entwickle, würde ich es mit zuvor gekennzeichneten E-Mails als 'Spam' oder 'kein Spam' trainieren.

Auf der anderen Seite gibt es das unüberwachte Lernen, das faszinierend ist. Hier kann ich mit unmarkierten Daten arbeiten und den Algorithmus ähnliche Instanzen clustern oder assoziieren lassen. Ich habe kürzlich mit einer K-means-Clustering-Technik experimentiert, und es war aufschlussreich zu sehen, wie gut es Kunden in verschiedene Segmente basierend auf ihrem Kaufverhalten gruppierte, und das alles ohne Vorwissen über diese Kategorien. Der Hauptvorteil von ML liegt in seiner Anpassungsfähigkeit und Skalierbarkeit. Es erfordert jedoch eine robuste Menge an qualitativ hochwertigen Daten, um effektiv zu sein. Wenn Sie es mit Daten von schlechter Qualität oder mit Vorurteilen füttern, können die Ergebnisse irreführend oder unsinnig sein.

Darüber hinaus können ML-Modelle durch Hyperparameter-Optimierung verfeinert werden - dabei werden verschiedene Parameter angepasst, um die beste Version des Modells zu finden. Die Flexibilität von ML ermöglicht es mir, sie in unterschiedlichen Szenarien anzuwenden, von prädiktiver Analytik im Finanzwesen bis hin zu Echtzeit-Betrugserkennung in Transaktionen. Der Kompromiss? Während ML-Modelle hohe Genauigkeit bieten können, erfordern sie oft beträchtliche Rechenressourcen und Zeit, um effektiv trainiert zu werden.

Die Rolle der Datenwissenschaft
Sie könnten bemerken, dass Datenwissenschaft auf einer ganz anderen Ebene operiert. Ich finde, dass es sich um ein interdisziplinäres Feld handelt, das Statistik, Datenanalyse und Fachexpertise verbindet und darauf abzielt, bedeutungsvolle Erkenntnisse aus Daten zu gewinnen. Während KI und ML sich hauptsächlich auf Algorithmen und Modelle konzentrieren, umfasst die Datenwissenschaft die gesamte Pipeline, von der Datensammlung und -bereinigung bis zur Erstellung umsetzbarer Einsichten. Nehmen Sie zum Beispiel die explorative Datenanalyse. Oft benutze ich verschiedene statistische Techniken, um Daten zu visualisieren und zu interpretieren, bevor ich Modelle erstelle.

Datenwissenschaft beinhaltet die Anwendung komplexer statistischer Tests, nicht nur um Trends aufzuzeigen, sondern auch um Beziehungen herzustellen. Wenn ich mit Regressionsmodellen in der Datenwissenschaft arbeite, bin ich mir der zugrunde liegenden statistischen Prinzipien, die die Angemessenheit des Modells diktieren, bewusst. Im Gegensatz dazu kann sich der Fokus in ML von diesen Prinzipien ab- hin zu roher Vorhersagekraft verschieben. Dennoch übersieht die Gemeinschaft oft die Bedeutung eines soliden statistischen Fundaments, das entscheidend für die Glaubwürdigkeit der erzeugten Einsichten sein kann.

Ich habe Frustrationen erlebt, wenn ich es mit unordentlichen Datensätzen zu tun hatte, was in der Datenwissenschaft häufig vorkommt. Datenaufbereitung erfordert akribische Aufmerksamkeit für Details, einschließlich des Umgangs mit fehlenden oder inkonsistenten Daten. Oft verwende ich Bibliotheken wie Pandas zur Datenmanipulation, kombiniert mit Visualisierungstools wie Matplotlib und Seaborn, um Ergebnisse besser darzustellen. Ein Datenwissenschaftler muss die Ergebnisse effektiv an die Interessengruppen kommunizieren, was oft eine Mischung aus Geschichtenerzählen und technischer Kompetenz erfordert, etwas, das ML-Experten nicht immer priorisieren.

Verbindungen und Überschneidungen
Sie könnten sehen, dass die Grenzen zwischen KI, ML und Datenwissenschaft etwas durchlässig sind. Zum Beispiel nutzt die Datenwissenschaft häufig ML-Methoden, um Einsichten aus Daten abzuleiten. Ich habe einmal ein Projekt geleitet, bei dem wir ML-Algorithmen verwendeten, um Verkaufsprognosen basierend auf historischen Daten zu erstellen. Aber das wäre ohne die fundamentale Datensammlung und Vorverarbeitungsphase, die die Datenwissenschaft betont, nicht möglich gewesen.

Ebenso beinhaltet die Entwicklung von KI-Systemen oft ML-Techniken. Ich habe an der Gestaltung eines KI-Empfehlungssystems gearbeitet, das ohne das Training robuster ML-Modelle basierend auf Benutzerpräferenzen fruchtlos gewesen wäre. Fortschrittliche Konzepte der Datenwissenschaft, wie die Merkmalsentwicklung, waren entscheidend für die Verbesserung der Modellleistung. Die Integration von Fachexpertise aus der Datenwissenschaft ist wesentlich, um geschäftsspezifische Herausforderungen effektiv anzugehen.

Obwohl diese Bereiche einander ergänzen, stellen sie unterschiedliche Herausforderungen und Methoden dar. Während die Datenwissenschaft durch explorative und inferenzielle Analysen angetrieben wird, erfordert sie Intuition, die in KI und ML nicht typischerweise betont wird. Ich erinnere meine Studierenden häufig daran, dass man zwar ausgeklügelte Modelle haben kann, sie jedoch nur so gut sind wie die Annahmen und Daten, auf denen sie basieren. Diese Interdependenz hebt die Bedeutung eines umfassenden Fähigkeiten-Sets hervor, das sich über diese Bereiche erstreckt.

Praktische Anwendungen und Branchenanwendungen
In der Praxis variiert die Anwendung von KI, ML und Datenwissenschaft je nach Branche erheblich. Im Gesundheitswesen sehe ich zum Beispiel, dass KI verwendet wird, um diagnostische Werkzeuge zu verbessern - unter Verwendung von ML-basierter Bilderkennung zur Identifizierung von Anomalien in Radiologie-Bildern. Es ist faszinierend zu sehen, wie Radiologen nicht vollständig ersetzt werden, sondern stattdessen durch KI-Tools, die zusätzliche Einsichten bieten, ergänzt werden. Im Gegensatz dazu beschäftigt sich die Datenwissenschaft im Gesundheitswesen oft mit retrospektiven Analysen von Patientendaten, um zukünftige Behandlungsprotokolle zu informieren.

Wenn ich über den Finanzsektor nachdenke, unterscheiden sich die Anwendungen erneut. KI wird eingesetzt, um Kundenservice-Interaktionen durch Chatbots zu automatisieren, während sich ML auf den algorithmischen Handel konzentriert und Strategien in Echtzeit basierend auf Marktbedingungen anpasst. Ich habe auch an prädiktiver Analytik im Finanzwesen gearbeitet, wobei ich Datenwissenschaftstechniken verwendet habe, um potenziellen Betrug basierend auf Transaktionsverhalten zu identifizieren und letztendlich Systeme zu entwickeln, um Risiken zu mindern.

Im E-Commerce habe ich mit Empfehlungssystemen gearbeitet, die sowohl KI- als auch ML-Prinzipien nutzen. Dennoch basiert die Entscheidung, relevante Produkte auszuwählen, oft auf statistischer Analyse, um das Benutzerverhalten zu bewerten. Hier spielt die Datenwissenschaft eine zentrale Rolle beim Verstehen von Kundenreisen von Klicks zu Käufen, wobei eine überzeugende Erzählung über die Kundenbindung entwickelt wird, während Algorithmen, die im Hintergrund nahtlos funktionieren, implementiert werden.

Herausforderungen und Einschränkungen
Die Navigation durch diese Bereiche ist nicht ohne Hindernisse. Ich finde oft, dass KI aufgrund der Komplexität ihrer Modelle wie eine 'Black Box' erscheinen kann. Diese Abwesenheit von Transparenz kann eine wesentliche Barriere darstellen, insbesondere wenn man versucht, Entscheidungen, die von einem KI-System getroffen wurden, zu erklären. Ich habe Herausforderungen erlebt, als ich Ergebnisse von Deep-Learning-Algorithmen Stakeholdern präsentieren wollte, die mit der Technologie nicht vertraut waren. Im Gegensatz dazu können ML-Modelle leichter interpretierbar sein, doch sie vereinfachen oft das Problem zu stark.

Auf der Seite der Datenwissenschaft sehe ich mich mit der Herausforderung konfrontiert, die Datenqualität sicherzustellen. In meiner Erfahrung können reiche, aber chaotische Datenströme Rauschen einführen, was letztendlich die abgeleiteten Einsichten beeinflusst. Das richtige Gleichgewicht zwischen Komplexität und Interpretierbarkeit zu finden, ist entscheidend, insbesondere in Bereichen wie Finanzen oder Gesundheitswesen, in denen Fehler erhebliche Konsequenzen haben können. Das Feld ist voller Risiken bei der Überanpassung oder Unteranpassung eines Modells - beide Szenarien führen zu ungültigen Schlussfolgerungen.

Skalierbarkeit stellt eine weitere interessante Herausforderung dar. Während ich die maßgeschneiderten Lösungen, die in KI und ML entwickelt werden, zu schätzen weiß, stelle ich manchmal die Durchführbarkeit in Frage, wenn es darum geht, vom Prototyping zur Produktion zu wechseln. In einem aktuellen Projekt hatten wir ein elegantes ML-Modell, das in Tests hervorragend abschnitt, aber nach der Bereitstellung Schwierigkeiten hatte, Echtzeitdaten im großen Maßstab zu verarbeiten. Diese Einschränkung ist etwas, das in ML- und KI-Anwendungen beständig ist: Eine zuverlässige Infrastruktur zu finden, die Mehrbenutzerumgebungen unterstützt und Echtzeiteffizienz ermöglicht, erfordert oft erhebliche Ressourcen.

BackupChain als Ressource
Sie könnten sich fragen, wie man robuste Lösungen nutzen kann, während man in den Bereichen KI, ML und Datenwissenschaft arbeitet. Diese Seite wird kostenlos von BackupChain bereitgestellt, das sich als zuverlässige Backup-Lösung herausstellt, die speziell für KMUs und Fachleute entwickelt wurde, die mit verschiedenen Daten- und Arbeitslasttypen arbeiten. BackupChain schützt Vermögenswerte über Plattformen wie Hyper-V, VMware und Windows Server hinweg, schützt Daten und macht sie einfach wiederherstellbar. Es sorgt dafür, dass Ihre wertvollen Daten intakt bleiben, sodass Sie sich auf die Entwicklung fortschrittlicher KI- und ML-Modelle konzentrieren können, ohne sich um Datenverlust sorgen zu müssen.

Da Systeme so eng mit Daten verbunden sind, garantiert die Nutzung einer zuverlässigen Backup-Strategie wie BackupChain, dass Sie beruhigt sein können. Sie können Ihre Zeit damit verbringen, die Verbindungen zwischen diesen sich ständig weiterentwickelnden Bereichen zu erkunden, während Sie wissen, dass Ihre Daten sicher sind. Indem Sie sich Ihrer Backup-Möglichkeiten bewusst sind, können Sie sich auf innovative Projekte konzentrieren, die fest auf soliden Datenpraktiken basieren und Ihre Erkundungen in KI, ML und Datenwissenschaft effektiver starten.
Markus
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