23.06.2023

So funktioniert das KI-Zertifikat von TÜV Austria

Ein TÜV-Zertifikat soll die Zuverlässigkeit von KI-Anwendungen beweisen und abdecken, was im AI Act (noch) fehlt.
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Foto: Unsplahs/Alex Knight

Wie stellt man sicher, dass Künstliche Intelligenz das tut, was sie soll? Sei es im Auto, im Krankenhaus, in der eigenen Wohnung oder in der Fabrik – KI-Anwendungen, die aus sicherheits- oder finanzkritischen Gründen Verlässlichkeit nachweisen müssen, brauchen ein entsprechend stichfestes Gütesiegel. Dieser Aufgabe widmet sich der TÜV Austria seit 2021.

Unter dem Namen “Trusted AI” hat man in Kooperation mit der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) und dem Software Competence Center Hagenberg (SCCH) ein Machine-Learning-Zertifizierungsschema entwickelt. Dieses beurteilt KI-Anwendungen und im Gegensatz zu anderen Prüfungsinstituten nicht lediglich die Entwicklungsprozesse. Das Schema beschränkt sich aktuell auf Supervised-Learning-Modelle. Weitere sollen nach und nach folgen.

Die richtige Prüfung für das Zertifikat

Doch wie prüft man? “Es ist wichtig, dass man KI-Anwendungen so trainiert, dass sie zu einem statistischen Maß dort funktionieren, wo man möchte”, erklärt Bernhard Nessler, Research Manager für Deep Learning und Certification beim Software Competence Center Hagenberg, im Gespräch mit brutkasten. Seit vier Jahren ist er an der Konzipierung des Zertifizierungsprozesses beteiligt.

In einem Entwurf eines Positionspapier von Nessler, Sepp Hochreiter (JKU) und Thomas Doms, Sicherheits- und KI-Experte des TÜV Austria, betonen diese die Notwendigkeit der statistischen Prüfung. Man stelle sich ein neues Küchenmesser vor. Wie beim Machine Learning wird es trainiert: An reifen Wassermelonen, Äpfeln, grünem Brokkoli und anderem Gemüse. Ist das Training abgeschlossen, versucht man es zu nutzen. Zwar klappe es bei den genannten Objekten, bei anderen tauchen aber Probleme auf: Es schneidet bei Äpfel der Boskop-Sorte nicht durch, Gurken werden zerquetscht, auch die Anwendung bei unreifen Melonen oder außerhalb der Küche ist nicht einwandfrei möglich.

“Wenn ich die Anwendung trainiert habe, mit etwas zu funktionieren, dann ist sie dafür optimiert”, erklärt Nessler. Wichtig sei zu wissen, wie gut sie bei anderen Fällen arbeitet, die wir erwarten würden. Daher sei die Definition entscheidend für die Beurteilung der Funktionalität, die auch Risiken bzw. Aspekte wie Sicherheit und Fairness umfasst.

Anwendungsweck genau definieren

“Wir können nicht sagen: Das Messer ist zum Gemüse schneiden.” Das wäre laut Nessler zu vage und daraus würden “schlechte und unzuverlässige Modelle” werden, die unvorhersehbar sind. Besser wäre beispielsweise zu fragen, wie zuverlässig funktioniert das Messer, wenn ich in einer europäischen Haushaltsküche Gemüse schneide, das zur Zubereitung einer Mahlzeit vorgesehen und im Supermarkt erhältlich ist.

Alle möglichen Fälle wären unmöglich zu prüfen. Man müsse etwas definieren, wo einzelne Samples gezogen werden können. Also in diesem Fall zufällige Testobjekte in Haushaltsküchen in Europa. “Das macht man dann 10.000 Mal – dann kann ich eine Prozentzahl ermitteln und ein statistisches Maß definieren.” Alle anderen Messmethoden seien eine “Illusion”. Bei Anwendungen wie einem KI-Bildgenerator sei das nicht so tragisch. “Jetzt stelle man sich statt dem Messer aber einen Küchenroboter vor, der den Nutzer:innen schaden kann”, sagt Nessler.

Abgesehen von der Funktionalität, müsse man Nessler nach auch die Definition selbst prüfen. Dabei beachtet man unter anderem auch den ethischen Aspekt. “Wenn eine Anwendung bis auf 2 Prozent bei allen Menschen in Europa funktioniert, aber jene 2 Prozent eine bestimmte Ethnie betreffen, dann haben wir ein Problem mit der Gleichbehandlung.”

Lücke im AI Act

Der AI Act ist das weltweit erste Gesetz für KI-Regulierung. Nessler sieht das Gesetzespaket kritisch: “Es fehlt die echte Prüfung der Funktion nach mathematischen Machine-Learning-Methoden, die seit 40 Jahren wohlbekannt sind.” Den verantwortlichen EU-Beamt:innen mangle es an Verständnis. Zwar habe man Expert:innen zugezogen, allerdings sei es laut Nessler schon allein nicht einfach zu bestimmen, wer tatsächlich die entsprechende Expertise aufweist. Von jenen “absolut höchst gefragten” Wissenschafter:innen gäbe es auch “ganz Wenige”.

Gut abgedeckt sei hingegen die Dokumentation und transparente Einsicht. Nessler befürchtet allerdings, dass dafür von kleineren Startups viel Arbeitszeit und Arbeitskraft gefordert wird, die wiederum beim Nachweis der funktionalen Vertrauenswürdigkeit fehlen könnte.

Langwierige Verbesserungen

Nach dem sich das EU-Parlament am 14. Juni über seine Verhandlungsposition entschieden hat, hat der Trilog unmittelbar begonnen. “Die Grundrichtung und die Grundprinzipien des AI Acts, nämlich der risikobasierte Ansatz, die Anknüpfung an eine KI-Definition und die Ausrichtung auf Elemente von vertrauenswürdige KI werden bleiben. Im Detail können und werden sich sehr wahrscheinlich noch Aspekte und Weichenstellungen im AI Act ändern”, erklärt Jeannette Gorzala, Rechtsanwältin und Vizepräsidentin des Europäischen KI-Forums.

Laut Gorzala wird erwartet, dass der AI Act Ende des Jahres beschlossen wird und etwa 2025 voll anwendbar ist. Danach dürfte es dauern bis etwaige Verbesserungen vorgenommen werden. “Die Effekte und die Umsetzung des AI Acts wird von den europäischen Gesetzgebern für einen Zeitraum von rund 5 Jahren beobachtet, damit wären wir ab Inkrafttreten schon bei 2030.” Wie schnell Anpassungen hänge aber von den angedachten Änderungen ab. “Je umstrittener, desto länger wird der Prozess dauern”, sagt Gorzala.

Große Nachfrage, aber noch keine Zertifikate

Laut Nessler stehen für das TÜV-Austria-Zertifikat schon einige Klienten in der Pipeline. Von Startups oder Produktentwickler:innen, die vor der Gründung stehen bis hin zu größeren Unternehmen aus dem Medizin- und Automobilbereich sowie anderen größeren Industrien. Namen dürfe er noch nicht nennen.

Im TÜV-Austria-Prüfkatalog werden unterschiedliche Ebenen behandelt von der Datenquelle, Zuverlässigkeit bis hin zu ethischen Fragen. Pilotprojekte werden aktuell schon untersucht. Zertifikate wurden bis jetzt noch nicht erteilt. Laut Nessler seien auch viele Anwendungen noch nicht soweit, um ein Zertifikat zu erhalten.

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Die EnerCube-Gründer Laurenz Sutterlüty und David Riedl | (c) Kathrin Gollackner Fotografie
Die EnerCube-Gründer Laurenz Sutterlüty und David Riedl | (c) Kathrin Gollackner Fotografie

Der Anteil fossiler Energieträger bei Heizungen liegt im EU-Schnitt nach wie vor über 75 Prozent. Die Umrüstung muss aber in den kommenden 15 bis 20 Jahren erfolgen. Und dabei erfreuen sich Wärmepumpen immer größerer Beliebtheit. So ein System in einem bestehenden Gebäude zu installieren, kann das aber ganz schön aufwändig werden. EnerCube aus dem Salzburger Seekirchen am Wallersee setzt mit seinem Produkt hier an und wird dabei von der Austria Wirtschaftsservice (aws) unterstützt.

Gesamte Anlage in einem Modul

“Die Installation, Planung und Koordination eines gängigen Wärmepumpen-Systems für ein Mehrfamilienhaus braucht vor Ort zwischen 200 und 500 Stunden. Mit unserem System sind es nur etwa 100 Stunden”, erklären die beiden EnerCube-Gründer Laurenz Sutterlüty und David Riedl. Und wie machen sie und ihr aktuell sechs Personen starke Team das? “Wir bauen die gesamte Anlage inklusive Heizraum in ein einziges, bei uns im Werk vorgefertigtes Modul, das etwa so groß ist, wie ein Autoparklplatz und vor dem Gebäude installiert wird”, erklärt Sutterlüty. Es müsse also kein Platz im Gebäude geschaffen werden und man könne auch im Winter umrüsten.

So sieht das Modul aus | (c) EnerCube

Bis zu 40 Wohneinheiten mit einer EnerCube-Einheit

Je nach Ausführung – EnerCube bietet drei verschiedene – können damit bis zu 40 Wohneinheiten beheizt werden – auch in voneinander getrennten Mehrparteienhäusern. “Durch eine optimierte Anordnung des Hydraulik- und Schichtspeichersystems, sowie den Einsatz hochwertigster Anlagenkomponenten, kommen wir auf 36 Prozent mehr Effizienz als durchschnittliche Systeme. Und mit einem FFG-geförderten und patentierten System haben wir den Schall um die Hälfte reduziert, damit die Anlagen selbst in eng bebauten Wohngebieten eingesetzt werden können”, erklärt Sutterlüty.

“Wir bleiben im B2B-Segment”

Aufgrund der Außeninstallation liegt der Fokus von EnerCube aktuell klar auf Mehrparteienhäusern im suburbanen Bereich. “Wir arbeiten aber auch an einer Lösung für den innerstädtischen Bereich”, verraten die beiden Gründer. Klar ist für sie aber: “Wir bleiben im B2B-Segment mit größeren Wohneinheiten. Dort ist unser System richtig skalierbar. Für Einfamilienhäuser gibt es schon kostengünstige Lösungen am Markt – da wollen wir nicht mitspielen. Bei großen Wohnanlagen tun sich andere Hersteller dagegen schwer mit standardisierten Lösungen.”

Großes Immobilienunternehmen erteilt Großaufträge

Und das Konzept geht wirtschaftlich auf. Im Februar 2023 gegründet, kommt EnerCube dieses Jahr auf zehn Module für insgesamt 200 Wohneinheiten – allesamt für ein bekanntes, großes Immobilienunternehmen. Im kommenden Jahr gibt es bereits Zusagen für Aufträge von über 30 Modulen. “Wir haben ein siebenstelliges Auftragsvolumen und sind Cashflow-positiv”, so Riedl.

Bis zu 80 Module im Jahr im EnerCube-Werk

Doch es gibt natürlich auch klare Wachstumspläne. Das maximale Produktionsvolumen in der Werkshalle in Salzburg liege bei 80 Einheiten pro Jahr, sagt der Gründer: “Wir haben auch schon Überlegungen für eine Produktionserweiterung.” Aktuell fertigt das Team seine Systeme hauptsächlich für Deutschland. Zielmarkt ist aber der gesamte DACH-Raum – und perspektivisch noch mehr.

“Ohne aws Preseed wäre das alles gar nicht möglich gewesen”

In der Finanzierung von all dem verzichtete EnerCube bislang auf klassische Startup-Investments. “Die Überlegung besteht aber für die Zukunft, um noch schneller skalieren zu können”, erklärt Riedl. Kapital von außen holte sich das Startup aber durchaus. “Wir haben das Material für unseren Prototypen über aws Preseed finanziert. Ohne das wäre das alles gar nicht möglich gewesen. So konnten wir schon aus der Garage hinaus das Produkt erfolgreich am Markt platzieren”, erzählen die Gründer.

Auch aws Seedfinancing und hilfreiche Workshops für EnerCube

Mittlerweile hat EnerCube auch eine aws-Seedfinancing-Förderung über die Programmschiene Innovative Solutions in Anspruch genommen, um den Ausbau voranzutreiben. Mit diesem Seed-Förderprogramm unterstützt die aws innovative Gründungsideen, die über die Unternehmensgrenzen hinaus einen positiven gesellschaftlichen Impact bewirken. Der Fokus liegt auf skalierbaren Geschäftsmodellen. Und auch sonst half die aws dem Startup in mehreren Bereichen weiter, wie Sutterlüty sagt: “Die Workshops waren für uns sehr hilfreich, etwa beim Thema IP. Das hat uns einen klaren Anreiz gebracht, Patente einzureichen und dieses Thema stärker anzugehen.” Denn auch bei der Weiterentwicklung des Produkts, hat EnerCube noch einiges vor.

*Disclaimer: Das Porträt entstand in Kooperation mit der Austria Wirtschaftsservice (aws).

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AI Kontextualisierung

Welche gesellschaftspolitischen Auswirkungen hat der Inhalt dieses Artikels?

Der Inhalt des Artikels hat gesellschaftspolitische Auswirkungen, da er auf die Notwendigkeit von Zertifikaten für KI-Anwendungen hinweist, insbesondere für Anwendungen, die eine hohe Verlässlichkeit aufweisen müssen. Dies ist von Bedeutung für die Sicherheit und Funktionalität von KI-Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie dem Gesundheitswesen, der Automobilindustrie, der Produktion und dem Alltag. Die Einführung von Zertifikaten und Prüfverfahren kann dazu beitragen, das Vertrauen in KI-Anwendungen zu stärken und die ethischen und rechtlichen Aspekte von KI zu berücksichtigen.

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Welche wirtschaftlichen Auswirkungen hat der Inhalt dieses Artikels?

Das Machine-Learning-Zertifikat “Trusted AI” des TÜV Austria hat das Potenzial, die Anwendung von KI-Anwendungen sicherer zu machen und das Vertrauen der Verbraucher und Unternehmen zu stärken. Unternehmen aus verschiedenen Branchen, darunter Medizin und Automobil, haben bereits Interesse an dem Zertifikat gezeigt. Eine erfolgreiche Zertifizierung könnte dazu beitragen, das Risiko potenzieller Schäden durch fehlerhafte KI-Anwendungen zu reduzieren und gleichzeitig die Akzeptanz von KI zu erhöhen.

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Welche Relevanz hat der Inhalt dieses Artikels für mich als Innovationsmanager:in?

Als Innovationsmanager:in sollten Sie sich mit den aktuellen Entwicklungen im Bereich der Künstlichen Intelligenz und der Zertifizierung von KI-Anwendungen auseinandersetzen. Das Trusted AI-Zertifikat vom TÜV Austria ermöglicht Unternehmen, die Verlässlichkeit von Machine-Learning-Anwendungen nachzuweisen und somit das Vertrauen der Kunden und der Öffentlichkeit zu stärken. Es ist wichtig, dass KI-Anwendungen ein entsprechendes Gütesiegel vorweisen können, insbesondere bei sicherheits- oder finanzkritischen Anwendungen. Daher sollten Sie sich über das Zertifizierungsschema informieren und gegebenenfalls prüfen, ob es für Ihre innovativen KI-Projekte relevant und nützlich sein könnte.

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Welche Relevanz hat der Inhalt dieses Artikels für mich als Investor:in?

Als Investor:in ist es wichtig, KI-Anwendungen zu unterstützen, die über ein zuverlässiges Gütesiegel verfügen. Der TÜV Austria hat in Zusammenarbeit mit der Johannes Kepler Universität Linz und dem Software Competence Center Hagenberg ein Machine-Learning-Zertifizierungsschema namens “Trusted AI” entwickelt, das eine statistische Prüfung der Funktionalität und Definition von KI-Anwendungen beinhaltet. Dies kann dazu beitragen, das Risiko unvorhersehbarer Probleme und ethischer Fragen bei der Verwendung von KI zu minimieren, was für Investitionen in diesem Bereich von Bedeutung sein kann.

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Welche Relevanz hat der Inhalt dieses Artikels für mich als Politiker:in?

Das Thema der Zertifizierung von Künstlicher Intelligenz (KI) wird in Zukunft immer wichtiger werden, wenn es um verlässliche KI-Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie der Automobil- und Medizinindustrie geht. Dieser Artikel beschreibt eine neue Zertifizierungsmethode für KI-Anwendungen namens “Trusted AI”, die von TÜV Austria, der Johannes Kepler Universität Linz und dem Software Competence Center Hagenberg entwickelt wurde. Als Politiker:in ist es wichtig, sich über solche neuen Entwicklungen im KI-Bereich auf dem Laufenden zu halten und die Regulierung und Standards für KI-Anwendungen zu überwachen.

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Was könnte das Bigger Picture von den Inhalten dieses Artikels sein?

Der Artikel behandelt die Entwicklung eines Machine-Learning-Zertifizierungsschemas namens Trusted AI durch den TÜV Austria in Kooperation mit der Johannes Kepler Universität Linz und dem Software Competence Center Hagenberg. Die Zertifizierung beurteilt KI-Anwendungen auf ihre Funktionalität, Sicherheit und Fairness. Eine korrekte Definition des Anwendungswecks und die statistische Prüfung sind von wesentlicher Bedeutung. Experten äußern auch Bedenken hinsichtlich des AI Acts, des weltweit ersten Gesetzes für KI-Regulierung, aufgrund von fehlenden Prüfungsmethoden und möglichen Auswirkungen auf kleinere Start-ups. Das TÜV-Austria-Zertifikat stößt laut Experten auf eine hohe Nachfrage, aber es wurden noch keine Zertifikate erteilt.

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  • Johannes Kepler Universität Linz (JKU)
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