Ein von künstlicher Intelligenz betriebener Chatbot, der gemeinsam von der Medizinischen Fakultät der Universität Pécs und IBM entwickelt wurde, kann bereits eine schriftliche Prüfung in Neuropsychologie bestehen. Es ist noch kein virtueller Arzt, der in Star Trek auftreten könnte, aber es wird ein Assistent sein, der dem Arzt bei komplexen chirurgischen Eingriffen hilft oder Laien genaue und verständliche Gesundheitsratschläge gibt.
Verfasst von Miklós Stemler
Wenn wir heutzutage, als wir uninteressante Aufzugsmusik oder klassische Musik über einen telefonischen Kundendienst hören, besteht eine gute Chance, dass wir anstatt eines wahren Angestellten mit einem virtuellen Assistenten „sprechen“, der selbe Fall wie an online Plattformen wo uns nicht echte Personen Leuten auf unseren Fragen antworten. Die oft frustrierend hartnäckigen, aber schnell "lernenden" Maschinenhelfer sind in immer mehr Lebensbereichen präsent, und die Forscher der Medizinischen Fakultät in Pécs und die Entwickler von IBM haben jetzt eine Version erstellt, die auch komplexe Gesundheitsfragen beantworten kann.
UNSERE NEUEN BESTEN UND UNBEKANNTEN FREUNDE: BERT & WATSON
„Wahrscheinlich steht keiner von uns morgens auf und freut sich auf ein fünfzehn- oder dreißigminütiges Gespräch mit dem telefonischen Kundendienst des Gasversorgers oder der Bank, das sowieso hauptsächlich aus Musikhören besteht. In den letzten Jahren hat die Informatik jedoch ein Niveau erreicht, wo schon mit Hilfe der künstlichen Intelligenz ein bestimmter Wissensbestand verarbeitet werden kann - genauso wie ein Kundendienstmitarbeiter die nützlichen Informationen erwirbt und so die Kunden unterstützt.
Neben dem aktuellen Stand der Technik sind diese Applikationen bereits überraschend in der Lage, sowohl mündlich als auch schriftlich zu kommunizieren. Dies wurde durch die epidemiologische Situation Anfang dieses Jahres unterstrichen, die viele persönliche Interaktionen schwierig oder geradezu unmöglich machte und den Bedarf an solchen Lösungen noch größer machte. “-erläutert László Boa, Architekt in IBM für Datenwissenschaft und künstliche Intelligenz in Mittel- und Osteuropa.
Die Coronavirus-Epidemie, insbesondere die neue und weitgehend unbekannte Charakteristik der Krankheit, hat den Bedarf an aktuellen, glaubwürdigen Informationen erheblich erhöht, was auch den Kundendienst und die Informationszentren überlastet hat. Als Reaktion darauf bot IBM seinem für Unternehmen entwickelten KI-Assistenten Watson an, kostenlos Gesundheitsinformationen über den Virus bereitzustellen. "Watson" hat seine Fähigkeiten bereits in der beliebten amerikanischen Fernseh-Quizshow "Jeopardy!" bewiesen, in dem er seine menschlichen Konkurrenten in mehreren Runden besiegte.
Gleichzeitig kooperieren das Unternehmen und die Universität von Pécs seit langem auf dem Gebiet verschiedener Technologien, die auf das Verständnis natürlicher Sprachen abzielen, und Technologien, die eine hohe Rechenkapazität erfordern. Daraus entstand das Konzept eines Chatbots, der geeignet ist, nicht nur Informationen im Zusammenhang mit dem Coronavirus bereitzustellen, sondern auch allgemeine Gesundheitsberatung und sogar professionelle Hilfe zu leisten.
Basierend auf der Watson-Technologie von IBM haben Forscher des Instituts für Verhaltenswissenschaften der Universität Pécs den zentralen Teil des Systems entwickelt, der die Daten mit Hilfe eines von Google entwickelten umfangreichen Modells für künstliche Intelligenz analysiert und verarbeitet, das die natürliche Sprache versteht und verarbeitet: "BERT". Wir haben BERT wahrscheinlich bereits kennengelernt, da die Suchmaschine in Google es seit Herbst 2019 verwendet, um den von uns eingegebenen Text zu ergänzen und Vorschläge zu machen - zunächst nur auf Englisch, jetzt jedoch in mehr als 70 Sprachen. Das Tool für künstliche Intelligenz interpretiert den Text über ein sogenanntes Deep-Learning-Netzwerk, das das menschliche Nervensystem imitiert und den Kontext aufgrund seiner großen Anzahl von Informationsfilterschichten sehr detailliert interpretieren kann.
CHATBOT IM UNTERRICHT
Nachdem Google den Quellcode veröffentlich hatte, hat die Forschungsgruppe Angewandte Datenwissenschaft und Künstliche Intelligenz in Pécs unter der Leitung vom Dozenten Dr. Ádám Feldmann sich ebenfalls mit dem System befasst, da es effizienter arbeitet als andere ähnliche Systeme. Unter anderem ist BERT besonders gut bei der Klassifizierung von Texten, d. h. bei der inhaltlichen und bedeutungsbasierten Trennung bestimmter Texte, und kann wesentliche Teile von Texten hervorheben. Darüber hinaus kann das System mit Hunderten von Millionen von Parametern Fragen interpretieren und beantworten, und diese Funktion war für die Forscher der Universität Pécs am wichtigsten.
„Das BERT-Modell ist in der Tat ein Rahmensystem, das in der Lage ist, einen bestimmten Wissensbestand zu filtern und zu interpretieren und darauf basierend spezifische, kurze Antworten zu formulieren. Wenn wir beispielsweise fragen, wer Winston Churchill war, wird er während der Bearbeitung der Frage feststellen, dass es sich um eine Person handelt, nach dem relevanten Wikipedia-Artikel suchen und dann eine spezifische Antwort daraus extrahieren: einen ehemaligen britischen Premierminister. “ - erklärt Ádám Feldmann.
Das ursprüngliche Schulungsmaterial von BERT war ein Textkorpus mit 3,4 Milliarden Wörtern aus der englischsprachigen Wikipedia und BookCorpus zusammen. Dies kann durch Eingabe verschiedener neuerer Sprachdatenbanken weiter verfeinert werden, wodurch neue Versionen des ursprünglichen Modells erstellt werden können. Koreanische Wissenschaftler haben ihm mit zum Beispiel mit einer medizinischen Datenbank mit mehr als 4 Milliarden Wörtern „trainiert“, und das KI-System kann dann kurze und korrekte Antworten auf Fragen wie die Parkinson-Krankheit geben. Ádám Feldmann, der Neuropsychologie unterrichtet, stellte Fragen aus seinem eigenen vorherigen Prüfungsmaterial, und zu seiner großen Überraschung gelang es dem Modell, die Prüfung zu bestehen.
Das Team in Pécs konzentrierte sich auf die Feinabstimmung des BERT-Grundmodells, d. h. auf seine themenspezifische Entwicklung, und fertigte drei Versionen. Der erste kann Coronavirus-spezifische Fragen beantworten, der zweite gibt Laien Gesundheitsratschläge auf verständliche Weise. Das dritte ist das „Expertenmodell“, das die neuropsychologische Prüfung erfolgreich bestanden hat. Neben der Verbesserung der Datenverarbeitungsfunktionen besteht eine weitere große Neuheit der Entwicklung darin, dass das KI-System, das über großes Wissen verfügt, jedoch nicht für Endbenutzer konzipiert ist, sondern zu einer Applikation geworden ist, die von jedem verwendet werden kann. Alle drei oben genannten Lösungen können die Fragen auf Englisch beantworten.
„Heute erwarten wir von einem Chatbot grundlegende Fähigkeiten, wie zum Beispiel, dass die fünf Minuten zuvor gesprochenen / geschriebenen Informationen nicht vergessen werden und dass er in der Lage sein sollte, einfache Interaktionen wie das Bestellen von Fastfood oder das Reservieren eines Tisches durchzuführen. Wir haben diese Grundlage mit Watson versehen, und das Team der Universität Pécs hat dem Chatbot die Fähigkeit hinzugefügt, in bestimmten Bereichen konkrete Antworten zu geben, indem er eine große Menge an Wissen verarbeitet. “- László Boa fasst das Ergebnis der gemeinsamen Arbeit zusammen.
DR. CHATBOT IST HALTET SPRECHSTUNDE
Das Ergebnis ist im Vergleich zu herkömmlichen Chatbots zu einer verwirrend menschenähnlichen Lösung geworden, die sich bei der Beantwortung an den Sprachstil und die Bereitschaft der Person anpasst, die die Frage stellt. Wenn wir zum Beispiel fragen, wie wir abnehmen sollen, erhalten wir die Antwort über einen Lebensstil, in dem wir mehr Kalorien verbrennen als wir aufnehmen, und wenn wir eine schwierigere Frage zu den Ursachen der Parkinson-Krankheit stellen, werden wir darüber informiert, dass die „Pathologie“ der gefürchteten Krankheit ist noch weniger klar, wobei sowohl genetische als auch Umweltfaktoren wahrscheinlich eine Rolle bei ihrer Entwicklung spielen.
Das Spektrum kann je nach Situation von der Übertragung grundlegender Gesundheitsinformationen bis zur Beantwortung der Fragen des Arztes zu bestimmten Schritten während eines komplexen chirurgischen Eingriffs reichen, damit die Operation nicht unterbrochen werden muss. Es kann auch in der Bildung nützlich sein, wenn nicht als Lehrer, sondern als eine Art Lehrassistent beim Sammeln und Verarbeiten des zu unterrichtenden Materials.
Das Modell kann kontinuierlich unterrichtet werden, was bedeutet, dass es einerseits mit den wissenschaftlichen Entwicklungen Schritt halten und die neuesten Informationen einbeziehen kann, andererseits bestimmen die ihm zur Verfügung gestellten Datenbanken auch die Antworten, die es gibt - zum Beispiel kann es durch „geeignete“ Auswahl zu einem Coronavirus-Leugner werden. All dies macht die menschliche Überwachung des Lehrplans und den Betrieb des Chatbots wichtig. „Bei Entwicklungen im Zusammenhang mit KI müssen wir immer ethische Überlegungen berücksichtigen und unser Ziel ist es, die menschlichen Fähigkeiten zu ergänzen und nicht die Menschen zu ersetzen. In vielen Fällen erfordert die Validierung dieser Aspekte mehr Zeit als die technologische Entwicklung selbst, aber nur so kann sichergestellt werden, dass autonome Algorithmen nicht mehr Probleme verursachen als die Vorteile, die sie generieren “- sagt László Boa.
Der Chatbot arbeitet derzeit im Institut für Verhaltenswissenschaften an der Medizinischen Fakultät der Universität Pécs. Laut den Entwicklern Ádám Feldmann und Róbert Hajdu ist es ein wichtiges Ziel, ihn für die Studenten und Dozenten der Universität so fern wie möglich zur Verfügung zu stellen, um so viel Feedback wie möglich zu erhalten bzw. es danach feinabstimmen. All dies kann zu neueren Anwendungen führen, da die Verwendung nur durch die Endlichkeit des menschlichen Wissens eingeschränkt werden kann.