10.01.2020

#unchAIn, Teil 3: Was ist Machine Learning und Deep Learning?

Für die Artikelreihe "#unchAIn - Demystifying AI" kooperiert der brutkasten mit dem Expertinnen-Netzwerk Ms. AI, um Vorurteile rund um Künstliche Intelligenz zu entmystifizieren. Expertinnen beantworten dazu die großen Fragen rund um das Thema KI. Teil 3: Was ist Machine Learning und Deep Learning?
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Künstliche Intelligenz (KI): Was ist Machine Learning? Was ist der Unterschied zu Deep Learning?
(c) Adobe Stock - zapp2photo

KI (Künstliche Intelligenz) ist das vielleicht wichtigste Tech-Thema unserer Zeit. Es gibt wohl keinen Bereich des politischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Lebens, der nicht das Potenzial hat, von KI grundlegend verändert zu werden. Gleichzeitig gibt es bei diesem Thema viele Falschinformation und überzogene Erwartungen. Für das Projekt „#unchAIn – Demystifying AI“ kooperiert der brutkasten mit dem internationalen Expertinnen-Netzwerk Miss AI, um gängige, teils falsche Vorstellungen zu entmystifizieren. Expertinnen und Experten der jeweiligen Felder – von Philosophinnen über Wissenschaftlerinnen bis zu Managerinnen – beantworten dabei in einer mehrteiligen Artikelreihe die großen Fragen zum Thema Künstliche Intelligenz, Machine Learning, Deep Learning und Co.

+++Mehr zum Thema AI & DeepTech+++

Im ersten Teil der Serie behandelten wir die Frage, was eigentlich Intelligenz (ganz allgemein) ist. Im zweiten ging es darum, ob Maschinen das menschliche Gehirn 1:1 kopieren können. Im dritten Teil widmen wir uns nun zwei der gängigsten Tech-Begriffe im Zusammenhang mit KI: Was ist Machine Learning? Und was ist Deep Learning? Und wie unterscheiden sich die beiden? Die Programmiererin und Mathematikerin Donata Petrelli un der Chatbot-Pionier Denis Rothman wählten bei der Beantwortung dieser Fragen sehr unterschiedliche Zugänge.


Bisher in der Serie „#unchAIn – Demystifying AI“ erschienen:


Was ist Machine Learning?

Petrelli: Die meisten haben als Kind wohl das Spiel „Blinde Kuh“ gespielt? Man ist mit verbundenen Augen in einem ausreichend großen Raum und muss es schaffen, die anderen im Raum zu finden und zu erkennen. Dabei hat das Kind mit verbundenen Augen keine Hinweise darauf, wo die anderen Kinder sind. Wenn es sich durch den Raum bewegt, muss es durch Tasten und Probieren die Umgebung verstehen, und letztlich die Mitspieler finden und erkennen. Machine Learning ist genau so ein Prozess, wie ihn das Kind mit verbundenen Augen im Raum durchführt.

Und um es etwas technischer zu definieren: Das maschinelle Lernen macht heute einen großen Teil des Bereichs Künstliche Intelligenz aus. Es umfasst mehrere Methoden zur Analyse und Erkennung von Daten und deren Beziehungen zueinander – oft zu Vorhersagezwecken. Alle diese Verfahren haben das Ziel, ohne initiale Kenntnisse sondern durch Erfahrung, eine Umgebung mit ihren Elementen und den Beziehungen zwischen ihnen, zu erkennen. Zu den bekanntesten Verfahren gehört das Modell der künstlichen neuronalen Netze, die die Struktur des menschlichen Gehrins simulieren.

Rothman: Machine Learning ist ein Teilbereich der Künstlichen Intelligenz. Nicht Machine Learning-basierte Algorithmen sind im Allgemeinen regelbasiert. Also etwa:

wenn X dann Y

Sowohl X als auch Y enthalten dabei viele Werte wie etwa ein Set von Daten. Das maschinelle Lernen kann die richtigen Werte „lernen“, um ein Ergebnis zu produzieren. Dabei gibt es keine Regel! Wir wollen etwa die Lösung finden für die Gleichung:

Y=aX + b

Wir müssen also die Werte von a und b finden, um die Gleichung lösen zu können. Daher probieren wir alle möglichen Werte von a und b aus. Das passiert oftmals nach dem Zufallsprinzip, um zu sehen, welche Werte am besten passen. Da wir leistungsstarke Computer haben, funktioniert das auch. Wir benutzen dazu viele Arten von Algorithmen, etwa Clustering und Regression. Jeder Algorithmus f sucht dabei nach den richtigen Werten, nach dem Prinzip:

f(Y)=aX+b

Die jeweiligen Algorithmen können dann jeweils für bestimmte Aufgaben genutzt werden, etwa eine Vorhersage, ob es nächste Woche regnen wird oder was die beste Route ist, um von Ort A nach Ort B zu gelangen usw.

Und was ist der Unterschied zu Deep Learning?

Rothman: Deep Learning ist wiederum ein Teilbereich des maschinellen Lernens. Es erweitert das Prinzip um „Layers“. Man kann es in Fällen nutzen, wo die Ermittlung des Werts Y schon deutlich komplexer ist. Nehmen wir dazu wieder eine Funktion f heran, wo es nun aber viele Schritte gibt:

f(Y)= f5(f4(Xf(3Xf(2Xf(X))

Das wirkt etwas verrückt? Als Mensch macht man das aber jeden Tag. Wenn man etwa gebeten wird, ein Gesicht in einem Bild mit 30 Gesichtern zu finden (wie z.B. auf einem Klassenfoto), dann macht man (unbewusst) ungefähr folgendes:

  1. Man versucht, die Gesichter vom Hintergrund zu isolieren.
  2. Dann sieht man sich die Form der Gesichter an.
  3. Dann die Farbe der Gesichter.
  4. Dann auch die Größe einer Person.
  5. Dann trifft man endlich eine Entscheidung und sagt: „Das ist die Person, die ich suche!“

Deep Learning tut dies automatisch, indem es die jeweils richtigen Werte von a und b findet, um jede Schicht von f(Y)=aX + b zu ermitteln.

Petrelli: Deep Learning ist eine Verstärkung der Methoden des Machine Learning, insbesondere der neuronalen Netze. In diesem Fall ist das Modell ausgefeilter, da die Resultate das Ergebnis der Ausarbeitung strukturierter Konzepte sind, die sich aus den Basis-Konzepten ableiten.

Um eine Analogie zu bringen: Die Gewinnung von Informationen durch ein Deep Learning-Modell im Vergleich zu einem Machine Learning-Modell ist wie jene eines Erwachsenen verglichen mit jener eines Kindes, das noch weitere Entwicklungsstufen vor sich hat.

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brutkasten hat Paul Blaguss zum Interview getroffen | (c) brutkasten / Haris Dervisevic

Das Wiener Familienunternehmen Blaguss hat zwölf batterieelektrische Reisebusse in den Regelbetrieb genommen und zählt damit zu den ersten Anbietern Österreichs, die E-Fahrzeuge im Reise- und Linienverkehr einsetzen. Geschäftsführer Paul Blaguss, der in seinem Berufsleben über 2.500 Busse gekauft und verkauft hat, spricht im brutkasten-Interview über die Wahl des chinesischen Herstellers Yutong, über ein hartes Zeugnis für die europäische Industrie und die EU-Industriepolitik, über Millioneninvestitionen in Lade- und Energieinfrastruktur und darüber, warum die Zukunft der Mobilität für ihn elektrisch, digital und perspektivisch autonom ist. Ein Gespräch über Standortfragen, Startup-Beteiligungen und die Frage, wann der letzte Buslenker in Pension geht.

Blaguss hat 2024 und 2025 einen zweistelligen Millionenbetrag in die Elektrifizierung der Flotte investiert. Was war der ausschlaggebende Grund?

Überall dort, wo es technologisch und produktseitig schon so weit ist, hat die Elektromobilität deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Antrieben. Das fängt bei ganz banalen Dingen an: Standklimaanlage und Standheizung. Wenn ein Bus in der Nacht bei 40 Grad auf den Fahrer wartet, ist er vorgekühlt, ohne dass ein Motor läuft. Dazu kommt, dass wir in Österreich sehr viel Strom aus erneuerbarer Energie gewinnen, das hat einen enormen Impact. Für mich ist hundertprozentig klar, dass Elektromobilität die Zukunft ist.

Paul Blaguss am Firmengelände im 23. Bezirk vor einem der neuen batterieelektrischen Reisebuss | (c) brutkasten / Haris Dervisevic

Sie haben sich für den chinesischen Hersteller Yutong entschieden. Hätten Sie lieber europäisch gekauft?

Natürlich. Wir sind seit Jahren einer der Top-drei-, vier-Kunden von Daimlers Premiummarke Setra, ich kenne dort sämtliche Entwickler und den Vorstand, und wir finden die Produkte hervorragend. Aber Mercedes und MAN können heute keinen elektrischen Reisebus liefern, MAN kommt nächstes Jahr, Mercedes erst um 2030. Wir haben weltweit den Markt erkundet und sind relativ schnell in China gelandet, dort haben wir uns fünf, sechs, sieben Hersteller angesehen. Yutong erfüllt unsere Anforderungen an Qualität, Ausstattung, Erfahrung und Mindset am besten, das Fahrzeug hat eine Batteriegarantie von 15 Jahren für 1,5 Millionen Kilometer. Davon ist das, was Deutschland anbieten wird, meilenweit entfernt. Ich habe schon 2015 in Entwicklungsgesprächen gesagt, dass das kommt, das wollte man nicht hören. Die europäische Industrie ist nicht rechtzeitig auf diesen Zug aufgesprungen, das hat man schlicht verschlafen. Wasserstoff spielt im Pkw übrigens keine Rolle und im Busbereich höchstens im Fernverkehr, der Antrieb der Zukunft ist elektrisch.

Wie blicken Sie auf die Debatte rund um „Made in Europe“ und die Standortpolitik?

Made in Europe ist wichtig, wir brauchen Wertschöpfung in Österreich und in Europa. Ich finde es auch in Ordnung, ausländische Produzenten zu einer gewissen Wertschöpfung in Europa zu verpflichten. Die wesentlichen Komponenten dieses chinesischen Busses kommen ohnehin aus deutscher Industrie, da sind Bosch und ZF Friedrichshafen drinnen. Die Mobilitäts- und Industriepolitik der EU sehe ich in einigen Punkten durchaus kritisch. Man kann nicht den Import seltener Erden erschweren und gleichzeitig glauben, bei der Batterietechnologie aufzuholen. Wir können Batterien zu 99 Prozent recyceln, aber dann muss man die Voraussetzungen schaffen, dass hier wirklich geforscht werden darf, bis hinunter zu den nötigen Rohstoffen. In den vergangenen Jahren war die politische Linie zur Elektromobilität, sowohl auf Ebene der Bundesregierung als auch der EU, nicht immer konsistent. Aus meiner Sicht braucht es hier mehr Planbarkeit, Verlässlichkeit und Konsequenz.

Technologieoffenheit ist in dieser Debatte zu einem echten Buzzword geworden. Grundsätzlich ist diese Offenheit natürlich wichtig. Gleichzeitig sprechen die aktuellen Entwicklungen ganz klar dafür, dass die Elektromobilität im Pkw- und Busbereich die Zukunft ist.

Zwölf E-Reisebusse des chinesischen Herstellers Yutong hat Blaguss in den Regelbetrieb genommen | (c) brutkasten / Haris Dervisevic

Parallel investieren Sie massiv in die Energieinfrastruktur. Was bedeutet das konkret?

Wir hatten am Standort ursprünglich rund 150 bis 200 kW Anschlussleistung, die haben wir auf 1,2 Megawatt versechsfacht. Die Photovoltaik haben wir in mehreren Etappen auf rund 235 kWp ausgebaut und dazu einen Batteriespeicher von 1,5 Megawatt gebaut, um am Spotmarkt besser agieren zu können. In der Nacht ist Strom günstiger, im Sommer fallen die Preise zwischen 10 und 15 Uhr bei Sonnenschein teilweise sogar ins Negative. Dann ist es sinnvoll einzuspeisen, und wenn die Busse zurückkommen, laden wir sie entsprechend. Das ist auch eine Antwort auf die Dieselpreise jenseits der zwei Euro: In Österreich produzieren wir rund 80 Prozent unseres Stroms erneuerbar, würden wir alle Pkw umstellen, bräuchten wir zehn Prozent mehr Strom, die Busse und Lkw noch einmal fünf bis sechs Prozent. Das ist machbar.

500 Kilometer Reichweite: Wo sind aktuell die Grenzen?

Wir haben das gesamte Jahr 2024 analysiert und kommen zu dem Schluss, dass wir 95 Prozent aller Fahrten elektrisch durchführen können, die Reichweite schätzen wir sogar eher über 550 Kilometer. Acht dieser Busse werden schrittweise Linien in Bratislava bedienen, das sind Fahrzeuge mit 200.000 bis 250.000 Kilometern im Jahr. Beim Song Contest hatten wir das erste große Event, das wir mehrheitlich elektrisch gefahren sind. Das Feedback von Fahrern und Kunden ist hervorragend, der Kunde merkt den Unterschied gar nicht, außer dass es ruhiger ist.

brutkasten-Chefredakteur Martin Pacher im Gespräch mit Paul Blaguss über E-Mobilität, Energieinfrastruktur und autonomes Fahren | (c) brutkasten / Haris Dervisevic

Blaguss investiert auch in Startups. Mit welcher Motivation?

Vor rund neun Jahren, als die Elektromobilität noch sehr stiefmütterlich behandelt wurde und kein Hersteller sie wirklich wollte, haben wir mit VIBE begonnen. VIBE kann elektrische Großflotten managen und servicieren, das wird relevant, wenn etwa Uber mit einer autonomen Flotte nach Wien kommt: Die haben bisher Taxiunternehmen gemanagt, aber nie ein eigenes Auto, das kann VIBE. Taxi, Sharing und Firmenflotten wachsen zu einer Dienstleistung zusammen, und diese Learnings, etwa was Ladekapazität betrifft, fließen direkt in unser Kerngeschäft. Andere Beteiligungen liegen entlang unserer Wertschöpfungskette, sehr viel im Tourismus und Entertainment: Vienna Pass, immersive Shows, Virtual-Reality-Projekte, der Donauturm, das Johann-Strauß-Museum, zuletzt ein KI-Chatbot für die Hotellerie. Es muss reinpassen: Mobilität, Tourismus oder Entertainment.

Welches Innovationsthema beschäftigt Sie als Nächstes?

Das ganze Thema autonomes Fahren. Technisch ist es möglich, und ich mache mir Sorgen, dass wir eine ähnliche Verzögerung erleben wie bei der Elektromobilität. Wir sollten sehr schnell großflächig testen und selbst lernen, was diese Systeme können und was nicht, natürlich extrem abgesichert. Unser Infrastrukturminister ist sich dessen bewusst und geht in die richtige Richtung. Wir haben durch die Personalkostenentwicklung der letzten fünf Jahre rund 20 Prozent gegenüber Deutschland verloren, das erhöht den Druck enorm. Um gewisse Serviceleistungen hochzuhalten, werden wir in autonome Systeme gehen, etwa auf der letzten Meile oder bei Taxisystemen. Auch hier muss die europäische Automobilindustrie aufpassen, dass sie nicht hinten nachsteht, es kann nicht sein, dass das nur Teslas, Waymos und Baidus sind.

Abschließend: Wann erleben wir die letzten Buslenker in Österreich?

Das wird noch sehr lange dauern. Im Reisebus wollen wir den Lenker gar nicht ersetzen, er ist Begleiter und Manager der Reise und Ansprechperson für logistische Themen, ich möchte nicht, dass diese Dienstleistung zu unpersönlich wird, denn gerade dieser persönliche Kontakt macht einen wesentlichen Teil unseres Services aus. Auch im öffentlichen Nahverkehr werden wir den Buslenker noch lange sehen, weil wir viel zu viele Änderungen haben, Staus, Baustellen, Umleitungen. Im Pkw wird das autonome Fahren deutlich schneller kommen. Dass Reisebusse ohne Fahrer fahren, werde ich aber nicht mehr erleben.

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