{"id":2541,"date":"2020-10-27T12:01:04","date_gmt":"2020-10-27T11:01:04","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/stec\/?post_type=projects&#038;p=2541"},"modified":"2023-03-10T13:47:09","modified_gmt":"2023-03-10T12:47:09","slug":"visualisierung-der-entscheidungsfindung-neuronaler-netze","status":"publish","type":"projects","link":"https:\/\/s-tec.de\/en\/projekte\/visualisierung-der-entscheidungsfindung-neuronaler-netze\/","title":{"rendered":"Visualisierung der Entscheidungs&shy;findung Neuronaler Netze"},"content":{"rendered":"\n\n<div class=\"wp-block-group MainContent MainContent--page\"><div class=\"wp-block-group__inner-container is-layout-flow wp-block-group-is-layout-flow\">\n<div class=\"wp-block-v4core-inner-blocks MainContent-left\">\n<div class=\"wp-block-v4core-layout undefined alignwide--left\"><div class=\"\">\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1779\" height=\"658\" src=\"https:\/\/s-tec.de\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Visualisierung-der-Entscheidungsfindung-Neuronaler-Netze.jpg\" alt=\"Attention Maps erm\u00f6glichen die Analyse der Entscheidung Neuronaler Netze\" class=\"wp-image-2637\" srcset=\"https:\/\/s-tec.de\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Visualisierung-der-Entscheidungsfindung-Neuronaler-Netze.jpg 1779w, https:\/\/s-tec.de\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Visualisierung-der-Entscheidungsfindung-Neuronaler-Netze-1100x407.jpg 1100w, https:\/\/s-tec.de\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Visualisierung-der-Entscheidungsfindung-Neuronaler-Netze-768x284.jpg 768w, https:\/\/s-tec.de\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Visualisierung-der-Entscheidungsfindung-Neuronaler-Netze-1536x568.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1779px) 100vw, 1779px\" \/><figcaption>\u00a9 Fraunhofer IPA<\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-buttons is-layout-flex wp-block-buttons-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-button\"><a class=\"wp-block-button__link has-black-color has-yellow-background-color has-text-color has-background\"><strong>Bearbeitungszeitraum:<\/strong> 01.01.2020 &#8211; 01.03.2020<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Ausgangssituation<\/h4>\n\n\n\n<p>IDS hat eine Trainingsplattform entwickelt, die es Expert*innen erm\u00f6glicht, durch Hochladen eigener Bilddaten Neuronale Netze zu trainieren. Trotz hoher Genauigkeiten der eingesetzten Neuronalen Netze gestaltet sich eine Diagnose im Fehlerfall oftmals schwierig und hemmt so die Verbreitung der Algorithmen. Eine von IDS entwickelte intuitive Visualisierung in Form sogenannter Attention Maps (Heat Maps) soll es erm\u00f6glichen, kritische Entscheidungen leichter nachzuvollziehen, um damit die Akzeptanz Neuronaler Netze im industriellen Umfeld zu erh\u00f6hen. Um die Leistung des Heat Map-Verfahrens bewerten zu k\u00f6nnen, fehlt ein verl\u00e4ssliches Standardverfahren, welches die Anspr\u00fcche einer industriellen Umgebung repr\u00e4sentiert.<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">L\u00f6sungsidee<\/h4>\n\n\n\n<p>Ziel ist es, zu \u00fcberpr\u00fcfen, ob der Einsatz von Attention Maps die Erkennung von Adversarial Attacks sowie verzerrten (engl. biased) Vorhersagen des Neuronalen Netzes erlaubt. Zu diesem Zweck werden verschiedene Methoden zur Erzeugung von Attention Maps anhand zuvor definierter Metriken miteinander verglichen. Um die Pr\u00fcfung durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen zudem Techniken zur Erzeugung von Adversarial Attacks und zur Erstellung Neuronaler Netze mit k\u00fcnstlichen Fehlern (Bias) eingesetzt werden. Vielversprechende Techniken und Metriken k\u00f6nnen zu einem Testprozess zusammengef\u00fchrt werden, welcher die G\u00fcte von Heat Map-Verfahren nachvollziehbar quantifiziert.<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Projektnutzen<\/h4>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Durch die von IDS bereitgestellte Trainingsplattform k\u00f6nnen Expert*innen Wissen \u00fcber die Bildinhalte in einen Algorithmus einflie\u00dfen lassen, um diesen stetig anzupassen und zu verbessern<\/li><li>Eine intuitiv zu verstehende Visualisierung der Aufmerksamkeit des Neuronalen Netzes erm\u00f6glicht es Nutzer*innen, Fehler nachzuvollziehen und Schwachstellen im Datensatz zu finden<\/li><li>Die evaluierten Heatmap-Techniken visualisieren die Bildbereiche, welche f\u00fcr die Entscheidung durch das Neuronale Netz besonders relevant sind. Diese Visualisierungen erm\u00f6glichen es Ungeschulten, zu erkennen, wie die trainierten Netze funktionieren. Langfristig wird dies zu einer erh\u00f6hten Akzeptanz Neuronaler Netze im industriellen Umfeld f\u00fchren.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Umsetzung der KI-Applikation<\/h4>\n\n\n\n<p>Die Umsetzung wurde mit dem \u00f6ffentlich zug\u00e4nglichen ImageNet-Datensatz durchgef\u00fchrt. Um Bias und Adversarial Attacks zu erkennen, wurde ein verzerrtes Netz trainiert und mit Rauschmustern \u00fcberlagerte Bilder generiert. Des Weiteren wurden Bewertungsmetriken zur Messung der Qualit\u00e4t der erzeugten Attention Maps entwickelt. Zur Evaluation der beiden Use Cases wurden drei Methoden zur Erzeugung von Attention Maps auf verschiedene Netzarchitekturen angewandt und die erzeugten Heat Maps mithilfe der Metriken bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass Attention Maps verzerrte Vorhersagen kenntlich machen und Hinweise auf Adversarial Attacks liefern k\u00f6nnen. Die erarbeiteten Methoden helfen IDS dabei, eigens entwickelte Heat Map-Verfahren zu evaluieren und zu optimieren.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>Ein gemeinsames Ziel des Fraunhofer IPA und uns ist es, KI anwendbar und erkl\u00e4rbar zu machen. Das IPA hat uns w\u00e4hrend des Quick Checks durch Kompetenz und Tatkraft diesem Ziel n\u00e4her gebracht. Es konnte bereits in der kurzen Projektzeit gezeigt werden, dass nicht nur die Entscheidung Neuronaler Netze wichtig ist, sondern auch welche Bildmerkmale dazu f\u00fchren, um Datenmanipulation und -verzerrungen zu erkennen. Wir hoffen, die produktive Zusammenarbeit weiter fortsetzen zu k\u00f6nnen.<\/p><cite>best\u00e4tigen Alexander Balz und Alexander Windberger, Testimonials der IDS Imaging Development Systems GmbH.<\/cite><\/blockquote>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-v4core-inner-blocks MainContent-right\">\n<div class=\"wp-block-v4core-layout undefined alignwide--right\"><div class=\"\"><div class='Sidebar'>\n\n<div class=\"wp-block-v4core-sidebar-item--contact Sidebar-item\">\n<p class=\"Sidebar-item-title h6\">Ihr Kontakt<\/p>\n\n\n\t\t\t<div class=\"Sidebar-item-content Sidebar-item-content--contact\">\r\n\t\t\t                <p>\r\n\t\t\t\t\t                        <span class=\"Sidebar-item-subtitle Sidebar-item-subtitle--contact\">Nina Schaaf<\/span><br>\r\n\t\t\t\t\t\t                        <span>Phone +49 711 970-1971<\/span><br>\r\n\t\t\t\t\t\t                        <span><a href=\"mailto:nina.schaaf@ipa.fraunhofer.de\">Send email<\/a><\/span><br><br>\r\n\t\t\t\t\t\t                <\/p>\r\n\t\t\t\t                <p>\r\n\t\t\t\t\t                        <span class=\"Sidebar-item-subtitle Sidebar-item-subtitle--contact\">Omar de Mitri<\/span><br>\r\n\t\t\t\t\t\t                        <span>Phone +49 711 970-3657<\/span><br>\r\n\t\t\t\t\t\t                        <span><a href=\"mailto:omar.de.mitri@ipa.fraunhofer.de\">Send email<\/a><\/span><br><br>\r\n\t\t\t\t\t\t                <\/p>\r\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\r\n\t\t<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-v4core-sidebar-item Sidebar-item\">\n<p class=\"Sidebar-item-title h6\">Weitere Informationen<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-v4core-sidebar-item-content Sidebar-item-content\">\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><a href=\"https:\/\/www.ki-fortschrittszentrum.de\/content\/dam\/iao\/ki-fortschrittszentrum\/documents\/projekte\/Visualisierung-Entscheidungsfindung-Steckbrief-QuickCheck.pdf\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Visualisierung der Entscheidungsfindung: Steckbrief Quick Check<\/a> (PDF)<\/li><\/ul>\n<\/div>\n<\/div>\n\n<\/div>\n\n\n<p><\/p>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group\"><div class=\"wp-block-group__inner-container is-layout-flow wp-block-group-is-layout-flow\">\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Gef\u00f6rdert durch<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-v4core-logowall LogoWall-wrapper is-style-large\"><div class=\"LogoWall\">\n<div class=\"wp-block-v4core-logowall-item LogoWall-item\">\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1920\" height=\"377\" src=\"https:\/\/s-tec.de\/wp-content\/uploads\/2020\/08\/BW_Ministerium_MWAW.png\" alt=\"BW_Ministerium_MWAW\" class=\"wp-image-1482\"\/><\/figure>\n<\/div>\n<\/div><\/div>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group\"><div class=\"wp-block-group__inner-container is-layout-flow wp-block-group-is-layout-flow\">\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-9d6595d7 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Weitere Projekte<\/h2>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<p><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n    \n    \n<div id=\"v4core-post-list--1\" class=\"PostList PostList--projects PostList--slider\">\n\n    \n        <article class=\"PostList-no-results\">\n    <div class=\"PostList-item-link-content\">\n        <p class=\"PostList-item-link-content-title\">\n            <span class=\"PostList-item-link-content-category h6 has-magenta-color\">Keine Ergebnisse gefunden<\/span><br>\n            Versuchen Sie die Filterung anzupassen\n        <\/p>\n    <\/div>\n<\/article>\n\n                <div class=\"swiper-container\">\n            \n            <div class=\"PostList-posts PostList-posts--projects swiper-wrapper\">\n                \n    \n            <\/div>\n\n                    <\/div>\n        \n        <div class=\"PostList-meta\">\n\n                            <div class=\"wp-block-buttons\">\n                    <div class=\"wp-block-button\">\n                        <a class=\"wp-block-button__link has-text-color has-background has-gradient-background-color has-black-color\"\n                           href=\"https:\/\/s-tec.de\/projekte\/\">Alle Projekte<\/a>\n                    <\/div>\n                <\/div>\n            \n                            <div class=\"swiper-buttons\">\n                    <div class=\"swiper-button swiper-button-prev\"><\/div>\n                    <div class=\"swiper-button swiper-button-next\"><\/div>\n                <\/div>\n            \n        <\/div>\n\n        \n<\/div><\/div><\/div>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Gef\u00f6rdert 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