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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Das Cubilog-Founderteam (c) Cubilog

Das EduTech-Startup Cubilog hat eine Lernwürfel-App-Kombination entwickelt, mit der Kindern im Alter von fünf bis acht Jahren interaktiv, analog und digital-unterstützt lernen können.

Bei Cubilog handelt es sich also um eine Kombination aus Soft- und Hardware: Interaktive eBooks können über die Cubilog-App für Android und iOS heruntergeladen und an mobilen Endgeräten verwendet werden.

Würfel-App-Kombi aus dem Burgenland

Gegründet wird Cubilog als FlexCo von Andreas Gradinger, Daniel Stojnic und Carina Fröhlich. Aktuell sitzt das Startup im burgenländischen Neufeld an der Leitha. Co-Founderin Fröhlich ist die Elementarpädagogin im Team, während sich Gradinger und Stojnic um die Software- und Firmenentwicklung kümmern.

Hinzu kommt eine Hardware-Lösung, der sogenannte Sense-Cube – ein mit Sensoren ausgestatteter Würfe. Dieser kann via Bluetooth mit der Cubilog-App verbunden werden und ermöglicht es Kindern, über verschiedene Sensoren spielerisch zu interagieren. Auf dem Würfel finden sich unter anderem ein Drehknopf, ein Mikrofon, ein Bewegungssensor und Taster.

Wissen, Geschicklichkeit, Grob- und Feinmotorik

Fördern will man mit den interaktiven Elementen sowohl die Grob- und Feinmotorik, als auch die Geschicklichkeit und Visuomotorik der Kinder. Durch die Taster sollen auch das Navigieren und Begreifen von Raumrichtungen unterstützt werden. Über das Mikrofon sei es Kindern zudem möglich, durch Sprechen und Pusten Zunge und Mundmuskulatur zu stärken.

“Der Sense-Cube ermöglicht Kindern eine neue Form der Interaktivität, da sie in den eBooks Aufgaben erhalten, die sie durch das bewusste Bedienen der Sensoren lösen können”, heißt es von Carina Fröhlich, Co-Gründerin von Cubilog.

Die in der App erhältlichen eBooks werden vom Gründerteam selbst geschrieben. Mittlerweile arbeitet man bereits mit einer Volksschule zusammen, in der sich das Team mit Absprache von Lehrer:innen inhaltliche Inputs holt. Aktuell sei beispielsweise eine Geschichte mit Fokus auf Sachunterrichtsthemen in Arbeit. Im Zuge der Geschichten werden regelmäßig interaktive Aufgaben an die Kinder gestellt, die sie am Sense-Cube motorisch lösen können.

Multisensorisches Lernen für MINKT

Das Gründerteam verfolgt mit der App-Würfel-Kombi das Ziel, multisensorisches Lernen zu fördern und durch die Inhalte der bereitgestellten eBooks Inklusion erlebbar zu machen.

“Die Kinder sammeln durch Cubilog auf spielerische und interaktive Art und Weise neue Erfahrungen und Erkenntnisse. Inhaltlich richten wir unseren Fokus primär auf den MINKT-Bereich, also in der Mathematik, Informatik, in den Naturwissenschaften sowie in der Kunst und Technik.”

Kindergarten und Volksschule im Visier

Vorerst richtet sich Cubilog mit seinen Inhalten an Kinder im letzten verpflichtenden Kindergartenjahr als Vorbereitung auf die Schule sowie an die erste und zweite Volksschulklasse. In puncto Vertrieb will man sich primär an Eltern richten und den privaten Gebrauch des Sense-Cubes fördern. Aber auch weitere Kooperationen mit Bildungseinrichtungen seien in Arbeit.

Bis dato erhält sich das EduTech-Startup aus der aws First Incubator Förderung sowie aus Eigenmitteln. Mittlerweile sei man auch auf Investorensuche. Auch ein eigener Webshop sei aktuell im Aufbau. Und die Geschichten soll es bald nicht nur auf Deutsch, sondern auch auf Englisch geben.

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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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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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Wer sind die relevantesten Personen in diesem Artikel?

  • Bernhard Nessler
  • Jeannette Gorzala
  • Sepp Hochreiter
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Wer sind die relevantesten Organisationen in diesem Artikel?

  • TÜV Austria
  • Johannes Kepler Universität Linz (JKU)
  • Software Competence Center Hagenberg (SCCH)

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