20.09.2023

Generative KI in Echtzeit: Neue Geschäftspotenziale durch Integration von GPT und Daten-Streaming

Gastbeitrag. Michael Drogalis, Principal Technologist bei Confluent, erklärt die Möglichkeiten von generativer KI für Unternehmen. Wie zum Beispiel beim Echtzeit-Datenfluss.
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generative KI
(c) Unsplash - Michael Drogalis, Principal Technologist bei Confluent über generative KI.

Mit GPT-4 hat OpenAI einen intelligenten Chatbot eingeführt, der weltweit für großes Aufsehen gesorgt hat. Es handelt sich dabei um die sogenannte GenAI (aus dem Englischen “generative artificial intelligence”) oder generative KI, die aus automatisierter Sprachverarbeitung und Antwortgenerierung besteht. Diese Technologie hilft bei vielen Projekten in der realen Welt und vor allem in den Bereichen Kundenservice, Marketing und Sales, Softwareentwicklung und Forschung.

Damit eröffnet generative KI Unternehmen bahnbrechende Möglichkeiten. Dazu gehört auch die Integration mit Daten-Streaming, d. h. dem Echtzeit-Datenfluss innerhalb von Organisationen, um echte, produktionsreife Anwendungen mit noch nie dagewesenen Fähigkeiten zu schaffen.

Von der Datenfabriken bis zum Echtzeit-Training von Sprachmodellen

Mit Event-Streaming können Unternehmen ihre internen Datenspeicher nahtlos mit GPT-4 verbinden. Dadurch kann das KI-System nicht nur präzise auf Kundenanfragen reagieren, sondern auch das Verhalten des Modells an spezifische Geschäftsanforderungen anpassen. Ermöglicht wird dies durch “Kontextfenster”, ein Prinzip, das es GPT-4 erlaubt, Informationen aus früheren Teilen eines Chats zu speichern und sein Verhalten entsprechend anzupassen, um relevante und maßgeschneiderte Antworten zu geben.

Daten-Streaming ist bereits die Grundlage vieler GenAI-Infrastrukturen und Softwareprodukte. Dabei sind sehr unterschiedliche Szenarien denkbar: Daten-Streaming als Datenfabrik für die gesamte ML-Infrastruktur, Pattern Scoring mit Stream-Processing für Echtzeit-Vorhersagen, Streaming Data Pipeline Generation mit Text- oder Spracheingabe oder sogar Echtzeit-Online-Training von großen Sprachmodellen.

Aktuelle Grenzen von Generativer KI in Echtzeit

Wie bei jeder Innovation gibt es auch hier Grenzen. Der Ansatz von generativer KI in Echtzeit bringt zwei große Herausforderungen mit sich:

Einerseits ist die Antwortgenerierung von GenAI-Infrastrukturen, die Daten-Streaming unterstützen, durch die Breite der Kontextfenster begrenzt. Wenn diese nicht breit genug sind, können nicht alle Prompts der Benutzer beantwortet werden. Die Aussichten sind jedoch positiv, da KI-Systeme ständig weiterentwickelt werden und Entwickler kontinuierlich daran arbeiten, die Breite der Kontextfenster zu erweitern. Mittel- bis langfristig wird diese Einschränkung daher eher nicht mehr bestehen.

Andererseits ist generative KI in Echtzeit anfällig für sogenannte “Prompt-Injektion-Attacken”, eine neue Art von Schwachstellen bei KI- und ML-Systemen (Machine Learning), hierbei werden widersprüchliche Prompts so aneinandergereiht, dass das System nicht mehr in der Lage ist, sie zu unterscheiden und angemessen darauf zu reagieren. Auf diese Weise können Angreifer Befehle in Datenfelder unter ihrer Kontrolle einfügen und die Maschine zu unerwarteten Aktionen zwingen. Obwohl Prompt-Injektion derzeit meist nur für positive Zwecke genutzt wird, gibt es Szenarien, in denen eine böswillige Manipulation der Antwort zur Umgehung von Einschränkungen oder als Fingerprinting-Technik zur Erkennung von Software, Netzwerkprotokollen, Betriebssystemen oder Hardware-Geräten im Netzwerk verwendet werden könnte.

Generative KI + Daten Streaming: Relevanz und Mehrwert für Unternehmen

Es ist also klar, dass noch erhebliche Fortschritte gemacht werden müssen, bis das Potenzial generativer KI voll ausgeschöpft wird. Es lässt sich jedoch jetzt schon sagen, dass sich sowohl die Streaming-Modelle als auch die großen Sprachmodelle gegenseitig in ihrer Entwicklung vorantreiben werden. Denn generative KI bringt nur dann einen Mehrwert, wenn sie genaue und aktuelle Einsichten liefert, und hier haben Echtzeitdaten eindeutig Vorrang vor “langsamen” Daten.

Über alle Branchen hinweg haben Early Adopter von generativer KI, die in Daten-Streaming-Technologien wie Apache Kafka und Apache Flink integriert ist, bereits bewiesen, dass diese Innovationeinen enormen Mehrwert für Unternehmen bietet.

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OVE, LCM
(c) OVE/Fürthner - (v.l.) Johann Hoffelner, Josef Passenbrunner und Hubert Mitterhofer von LCM.

Seit August des heurigen Jahres hat das LCM mit Johann Hoffelner einen neuen CEO – brutkasten berichtete. Rund drei Monate später darf man sich über den OVE Innovation Award freuen.

Pankl Turbosystems beschäftigt sich mit Brennstoffzellen-Luftversorgungssystemen (FCAS – Fuel Cell Air Supply) sowie mit elektrisch unterstützten Abgasturboladern (EAT – Electrically Assisted Turbocharger) für Kleinserien. Weil aber Turbosysteme technologisch extrem anspruchsvoll sind, setzt die Mannheimer (Deutschland) Firma bei der Optimierung spezieller Komponenten auf externe Entwicklungspartner.

LCM mit Neuauslegung des E-Motors

“Die Elektromotoren für den Antrieb der Verdichterräder sind das Herzstück in FCAS-Systemen. Mit der kompletten Neuauslegung dieses Elektromotors hat LCM einen unentbehrlichen Beitrag zum gelungenen Innovationssprung und Wettbewerbsvorsprung geleistet”, erklärt Pankl Turbosystems-Geschäftsführer Gerhard Krachler.

Konkret hat es neun Monate gedauert, bis das LCM-Team rund um Hubert Mitterhofer und Josef Passenbrunner die ersten Funktionsmuster für den Elektromotor lieferte. Diese erfüllten die Erwartungen von Pankl und liefern Drehzahlen von bis zu 140.000 U/min und eine Nennleistung von 22kW. In diesem Sinne könnte ein FCAS von Pankl Turbosystems, in dem ein von LCM ausgelegter Motor arbeitet, schon bald bei einem Stratosphärenflug an Bord sein, heißt es.

Im Auftrag der britischen Stratospheric Platforms Ltd, eines Herstellers von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, hat Pankl gemeinsam mit weiteren internationalen Unternehmen an der Entwicklung eines unbemannten Zero-Emission-Flugobjekts gearbeitet: “Selbst wenn dieses Projekt noch in einem sehr frühen Stadium ist, unterstreicht es die enorme Dynamik in der Brennstoffzellen-Technologie”, so Krachler weiter.

“Begrenzter Bauraum”

So unterschiedlich die Einsatzgebiete der FCAS sind, haben sie doch eine Gemeinsamkeit: Der Bauraum ist immer extrem begrenzt. Mithilfe der LCM-Software-Plattform “SyMSpace” konnte aus dieser Not eine Tugend gemacht werden. Damit wurden alle Komponenten – von der Baugröße des Motors über die Materialauswahl bis zur Dimensionierung jedes Bauteils – so aufeinander abgestimmt, dass die errechnete Motorauslegung nicht mehr verbessert werden kann, wie es in einer Aussendung heißt.

“Aus mehreren tausenden Varianten entsteht auf diese Art ein Elektromotor in der geforderten Baugröße, der in der Simulation 97 Prozent Wirkungsgrad erreicht. Es lässt sich kein Parameter weiter verbessern, ohne einen anderen zu verschlechtern”, erklären Passenbrunner und Mitterhofer.

Welches enorme Potential Brennstoffzellen haben, unterstreicht auch das Projekt SkalTABs (skalierbares Thermomanagement und Antriebsstrang für Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge). In dem vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt arbeiteten mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) neben Infineon, GreenIng, AVL LIST und MACCON auch Pankl Turbosystems zusammen.

Das Ziel war es, für mittelständische Unternehmen und Fahrzeughersteller mit kleineren Stückzahlen einen Baukasten für verschiedene Leistungsstufen eigener Brennstoffzellensysteme zu erforschen: “Selbstverständlich war auch unser gemeinsam mit LCM entwickeltes FCAS mit an Bord”, sagt Krachler. Weitere Förderprojekte für Antriebssysteme im Megawatt-Bereich werden gerade vorbereitet.

Award für LCM mit Signalwirkung

Dass LCM und Pankl Turbosystems für ihr Projekt mit dem OVE Innovation Award ausgezeichnet werden, hat für Hoffelner Signalwirkung. Gerade bei nicht-fossilen Antriebtechnologien sei Reichweite das entscheidende Kriterium: “Reichweite ist immer eine Frage der Effizienz. Je effizienter Antriebsysteme arbeiten, desto mehr Reichweite ist möglich. Mit der Zusammenarbeit am FCAS haben wir die Grenzen des Möglichen gemeinsam ein wenig verschoben”, sagen Hoffelner und Krachler.

Bernhard Jakoby, OVE-Juryvorsitzender und Vorstand des Instituts für Mikroelektronik und Mikrosensorik an der Linzer Johannes Kepler Universität (JKU), begründet die Entscheidung LCM zu prämieren wie folgt: “Das ausgezeichnete Projekt zeigt wieder einmal, dass es in Österreich gelingt, innovative Technologien aus der Forschung in die Praxis zu bringen und am Weltmarkt zu etablieren.”

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