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Wie ein Modell aus Beispielen lernt

Nach dieser Lektion: Ich kann erklären, wie ein Modell aus Beispielen lernt.

Lektion, 40 Min.Keine Befehle

Der überfüllte Support-Posteingang

Ein Online-Shop bekommt jeden Tag 500 Support-Mails. Manche sind dringend: Ein Paket fehlt, oder eine Zahlung wurde doppelt abgebucht.

Heute liest eine Person jede Mail und sortiert sie. Das dauert Stunden.

Kann ein Programm das übernehmen? Es gibt zwei Wege. Der eine nutzt feste Regeln. Der andere lernt aus Beispielen.

Am Ende dieser Lektion

Notiz

Ich kann erklären, wie ein Modell aus Beispielen lernt.

Schlüsselwörter

BegriffWas er bedeutetBeispiel
Modellein Programm, das aus Beispielen gelernt hatschätzt die Dauer einer Lieferung
Beispieleine Zeile Daten, zu der die richtige Antwort schon bekannt ist
Merkmaletwas, das wir über einen Fall wissen und dem Modell gebendie Entfernung in km
Etikettdie richtige Antwort zu einem Beispieldie Dauer in Minuten
Trainingder Schritt, in dem das Modell aus den Beispielen lernt
Vorhersagedie Antwort, die das Modell für einen neuen Fall gibt

Die Zellen, die Lernende ausfüllen, bleiben in dieser Vorschau leer.

Weg 1: feste Regeln

Bei festen Regeln schreibt eine Person jede Bedingung selbst. Zum Beispiel: Steht „doppelt abgebucht“ in der Mail, dann ist sie dringend.

Das klappt, bis jemand „zweimal bezahlt“ schreibt. Die Regel kennt diese Worte nicht. Sie müssen die Regeln immer weiter pflegen.

Weg 2: aus Beispielen lernen

Beim maschinellen Lernen schreiben Sie keine Regeln. Sie zeigen dem Programm viele Beispiele: Mails, bei denen die Antwort schon feststeht.

Das Programm sucht selbst nach Mustern. Was es dabei lernt, nennen wir ein Modell.

Regeln und Lernen im Vergleich

FrageFeste RegelnMaschinelles Lernen
Wer findet das Muster?Eine PersonDas Programm
Was braucht man?Genaue Kenntnis der AufgabeViele gute Beispiele
Ein neuer Fall tritt aufDie Regel wird ergänztDas Modell wird neu trainiert
Wofür eignet es sich?Klare, einfache AufgabenUnscharfe Aufgaben wie Sprache oder Bilder

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Die Bausteine in einer Tabelle

Wir bleiben bei einer Aufgabe mit Zahlen. Ein Lieferdienst will vorhersagen, wie lange eine Fahrt dauert.

Jede Zeile der Tabelle ist ein Beispiel. Die Entfernung ist das Merkmal: Das wissen wir vorher. Die Dauer ist das Etikett: Das wissen wir erst nach der Fahrt.

Fünf Lieferungen aus dem Archiv

Nr.Entfernung (Merkmal)Dauer in Minuten (Etikett)
12 km9
25 km26
38 km39
410 km50
55 km26
Neu7 kmGesucht: die Vorhersage

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Rechenbeispiel: was das Modell lernt

Zusammen sind es 30 km und 150 Minuten. Das sind 150 geteilt durch 30, also 5 Minuten pro Kilometer.

Diese eine Zahl ist unser Modell. Das Training ist die Rechnung, die sie aus den Beispielen holt.

Für 7 km sagt das Modell 7 mal 5 voraus, also 35 Minuten. Das ist eine Vorhersage.

Training und Vorhersage in Python

Code: python
# Fünf vergangene Lieferungen: Entfernung in km und Dauer in Minuten.
entfernungen = [2, 5, 8, 10, 5]
minuten = [9, 26, 39, 50, 26]

# Training: Wir zählen alle Kilometer und alle Minuten zusammen.
summe_km = 0
summe_minuten = 0
for i in range(len(entfernungen)):
    summe_km = summe_km + entfernungen[i]
    summe_minuten = summe_minuten + minuten[i]

# Das Modell ist eine einzige Zahl: Minuten pro Kilometer.
minuten_pro_km = summe_minuten / summe_km
print("Gelernt:", minuten_pro_km, "Minuten pro km")

# Vorhersage für Lieferungen, die noch nicht gefahren sind.
print("Vorhersage für 7 km:", 7 * minuten_pro_km, "Minuten")
print("Vorhersage für 12 km:", 12 * minuten_pro_km, "Minuten")

# Ändern Sie eine Dauer in der Liste minuten und drücken Sie Run.
# Wie verändert sich das Modell?

Echte Modelle sind größer

Unser Modell hat eine Zahl. Ein Modell für Sprache hat Milliarden Zahlen. Das Prinzip bleibt gleich.

Die Zahlen werden nicht von Hand gesetzt. Das Training findet sie, indem es die Vorhersagen mit den Etiketten der Beispiele vergleicht.

Ein häufiger Irrtum

Warnung

Viele glauben, ein Modell versteht seine Aufgabe. Das stimmt nicht. Es kennt nur Muster aus seinen Beispielen. Waren die Beispiele schlecht oder einseitig, ist das Modell es auch. Gute Daten sind die halbe Arbeit.

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