GenAI: Wie funktioniert das?
Um GenAI sinnvoll nutzen zu können, ist es wichtig, ihre Funktionsweise zu verstehen. KI-Campus hat eine Liste an einführenden und erklärenden Videos zusammengestellt, die den Einstieg ins Thema erleichtern: https://ki-campus.org/videos/chatgpt-erklaert
Für die meisten Anwendung, die uns Informationen liefern sollen, sind zwei Mechanismen oder Begriffe relevant: LLM = Large Language Model und RAG = Retrieval Augmented Generation.
LLM kurzgefasst: vortrainiertes Sprachmodell
GenAI-Assistants, die allgemein sind, wie ChatGPT, Claude, Copilot etc., verwenden eine spezielle Art von Modell zur Verarbeitung natürlicher Sprache. Sie verwenden vortrainierte Sprachmodelle, die uns mit ihnen “sprechen” lassen. Im einfachsten Anwendungsfall „antworten“ sie uns auf unsere Fragen, indem sie Folgen von Wörtern, also Sätze, generieren, die wahrscheinlich auf die gestellte Frage passen. Die Bedeutung hinter den Begriffen spielt dabei keine Rolle. Es geht dabei nicht um die tatsächliche Bedeutung der Wörter, sondern um statistische Muster. Wir können uns Entstehung und Anwendung eines LLMs vereinfacht als einen Text-Generator oder Chatbot vorstellen:
Da wir hier im Werkzeugkasten IK uns aber hauptsächlich mit dem Suchen von Information in verschiedenen Quellen beschäftigen, genügt uns einen Chatbot mit vortrainiertem Sprachmodell noch nicht. Wir brauchen einen KI-Assistant, der beim Beantworten unserer Fragen auch eine Informationsabfrage (Information Retrieval) in einer Wissensquelle macht. Das heisst, unsere Assistants müssen einen RAG-Workflow unterstützen. Dies tun alle oben genannten allgemeinen AI Assistants, sowie auch spezialisierte AI Research Tools (Link).
RAG kurzgefasst: KI mit Wissensquelle
Beim RAG-Workflow greift die KI nicht nur auf das Sprachmodell zu, sondern sie greift auch auf eine oder mehrere angebundene zusätzliche Wissensquellen (z.B. Webseiten oder eingespiesene Open Access Artikel) zurück. Dies ist der R-Schritt (R = retrieve = zurückgreifen). Er besteht aus
- Extraktion: Die Frage des Benutzers wird an die angebundene Wissensquelle (Wissensdatenbank) weitergegeben, meist in der Form von extrahierten Suchbegriffen, und
- Abruf: Die relevantesten Textstücke werden als Retrieval-Antwort dem Sprachmodell bereitgestellt.
Nun wird die Frage des Benutzers um diese Textstücke aus der Wissendatenbank ergänzt. Das ist der A-Schrit (A = augment = erweitern).
Zum Schluss kommt das Sprachmodell, bzw. der Text-Generator, zum Zug und generiert wie in der obigen Grafik beschrieben eine Antwort auf den ergänzten Prompt bzw. auf die erweiterte Frage. Das ist der G-Schritt (G = generate = generiert). Weil die Frage nach dem A-Schritt nun zusätzliche Informationen enthält, fällt die Antwort des Sprachmodells anders und hoffentlich besser aus.
Viele RAGs können in ihrer Antwort einen Quellenbezug beibehalten: Je nach Lösung können die verwendeten Quellen als Link oder Referenz angezeigt werden.
- Quellenbezug: Je nach Lösung können die verwendeten Quellen als Link oder Referenz angezeigt werden.
Warum ist es wichtig diese Funktionsweise, also LLM und RAG, zu verstehen?
Einerseits um daran zu denken, dass LLM’s auf Wahrscheinlichkeiten beruhen. Vielleicht passt die Antwort gar nicht ganz genau zur Frage, oder etwas wurde statistisch generiert, das wahrscheinlich ist, aber trotzdem nicht existiert (“Halluzinationen”); andererseits, um im Auge zu behalten, dass eine Antwort nicht besser sein kann als die im RAG eingespiesenen Daten und Wissensquellen. Wenn ein AI Research Assistant nur auf Open Access Publikationen zurückgreifen kann, die es im Internet gefunden hat, dann wird seine Antwort nicht auf den wissenschaftlichen Texten beruhen, die die Verlage nur zahlenden Hochschul-Bibliotheken zugänglich machen.
Weitere hilfreiche Materialien zum Verstehen der Funktionsweise findet Ihr hier
- Kurzes Video des Südwestdeutschen Runfunks (2min):
https://www.swr.de/wissen/chatbots-wie-funktioniert-chat-gpt-100.html
- Kommentierte Linksammlung zu ChatGPT im Hochschulwesen (Hochschulforum Digitalisierung)
https://hochschulforumdigitalisierung.de/de/blog/chatgpt-im-hochschulkontext-%E2%80%93-eine-kommentierte-linksammlung#Was%20ist?
- Infografiken in der Serie So lernt ChatGPT auf der Plattform Lernende Systeme: Schritt 1, Schritt 2, Schritt 3, Schritt 4
https://www.plattform-lernende-systeme.de/infografiken.html
- 15-minütiges Video vom Fraunhofer Institut auf deutsch zu RAGs und LLMs
https://youtu.be/jZoyg74ZyqM?si=cKDx0YKR2ftceQc7
- Vortrag von Ulrich Walter (TU München) im Deutschen Museum in München (1h47min):
https://www.youtube.com/live/B7vCtHvYMyE
Bildnachweise:
Textgenerator: Erstellt im Projekt DDLittLab – Universität Hamburg – Mareike Bartels und Fridrun Freise – uhh.de/ddtlitlab
RAG: IK HSLU/PHLU/UNILU, Gestaltung: Alda Wenner CC BY-NC 4.0


