Wissensgraphen und neueste Erkenntnisse aus dem Bereich KI

Im Rahmen der Kooperation der Technischen Fakultät mit dem Freiburg-Seminar für Mathematik und Naturwissenschaften, fand am Dienstag, 10.10.2023, von 17:30 bis 19:00 Uhr der erste Vortrag der Technischen Fakultät im Seminarjahr 2023/24 statt.

Der Vortrag mit dem Titel „Wissensgraphen und neueste Erkenntnisse aus dem Bereich KI“ lockte 80 interessierte Schülerinnen und Schüler aus Freiburger Gymnasien, teilweise deren Eltern sowie Lehrkräfte in den großen Hörsaal im Gebäude 101 der Technischen Fakultät.

Der Vortrag wurde von Prof. Hannah Bast, Professorin für Algorithmen und Datenstrukturen und Expertin für KI am Institut für Informatik (IIF), gehalten.

Was sind Wissensgraphen?
Frau Professorin Bast erklärte, dass Wissensgraphen eine Methode sind, um Informationen in Form von Graphen zu organisieren und darzustellen. Diese Graphen bestehen aus Knoten, die verschiedene Entitäten repräsentieren, und Kanten, die die Beziehungen zwischen den Entitäten darstellen.

Wie können Informationen in einem Wissensgraphen repräsentiert werden?
Der RDF (Resource Description Framework) Standard stellt sämtliche Daten in Form von Tripeln dar. Jedes Tripel ist dabei wie ein einfacher Satz von der Form „Subjekt – Prädikat – Objekt“ und entspricht einer Kante im Wissensgraph. Jedes Subjekt, Prädikat oder Objekt hat einen eindeutigen Namen, der so gestaltet ist wie die Adresse einer Webseite. Durch diese standardisierte Darstellung können selbst komplexe Anfragen präzise beantwortet werden. Außerdem ist es mit RDF ein Leichtes, verschiedene Datensätze miteinander zu kombinieren.

Im weiteren Verlauf des Vortrags präsentierte Frau Professorin Bast, wie Wissensgraphen in den verschiedensten Bereichen eingesetzt werden. Sie zeigte unter anderem folgende Beispiele:

• Wikidata: Eine 2012 gestartete Wissensdatenbank, die als zentrale Datenquelle dient für Informationen, die in den verschiedenen Wikimedia-Projekten wie Wikipedia, Wiktionary und anderen verwendet werden (19 Milliarden Tripel).
• UniProt: Universal Protein Resource für proteinbezogene Informationen (112 Milliarden Tripel).
• PubChem: Enthält das gesammelte Weltwissen über Chemie und ist eine wertvolle Ressource für die chemische und biomedizinische Forschung (124 Milliarden Tripel).
• OpenStreetMap: Im Gegensatz zu herkömmlichen Kartenanbietern wie Google Maps oder Apple Maps erfasst eine globale Gemeinschaft von Freiwilligen Straßen, Gebäude, Gewässer und andere geographische Merkmale und erstellt eine Weltkarte, die von jedem frei genutzt werden kann (38 Milliarden Tripel).

Wie können Informationen aus einem Wissensgraphen abgefragt werden?
Mit der Abfragesprache SPARQL können verschiedene Arten von Abfragen und Operationen auf Wissensgraphen durchgeführt werden. Frau Professorin Bast zeigte an verschiedenen Beispielen, wie eine Abfrage funktioniert, z.B. zeige mir alle Bundesländer, durch die die Elbe fließt oder zeige mir alle Restaurants mit vietnamesischem Essen im Umkreis von 500 Metern von einer Tramhaltestelle. Die Schülerinnen und Schüler konnten eigene Ideen beitragen und Frau Bast fragte live ab.

SPARQL ist zwar als intuitive Anfragesprache konzipiert, trotzdem ist es mitunter selbst für Expertinnen und Experten schwierig, die richtige Formulierung zu finden. Zum Beispiel muss man sehr viel über den Wissensgraphen wissen, um die richtigen Prädikatsnamen formulieren zu können. Hier ist die KI eine große Hilfe, insbesondere große Sprachmodelle (Large Language Models, abgekürzt LLMs) wie ChatGPT. Frau Professorin Bast stellte ChatGPT beispielhaft eine Frage, die das System selber nicht beantworten konnte. ChatGPT hat das auch erkannt und von sich aus eine SPARQL-Anfrage formuliert. Die war zwar nicht ganz korrekt, aber mit etwas Nachhilfe kam man so tatsächlich zum gewünschten Ergebnis.

Auf die Frage eines Teilnehmers, ob es überflüssig wird, Informatik zu studieren, weil die KI immer intelligenter wird, gab es ein klares NEIN: „Das absolute Gegenteil ist der Fall“, sagte Frau Professorin Bast, „das sind mächtige Assistenten, die uns an vielen Stellen Arbeit abnehmen und Zeit sparen werden, aber echte menschliche Expertise wird dadurch nur umso wichtiger werden“.

Die Schülerinnen und Schüler waren von den präsentierten Anwendungen beeindruckt und stellten im Anschluss an den Vortrag zahlreiche Fragen. Wir möchten uns herzlich bei den Schülerinnen und Schülern des Freiburg-Seminars für ihr Interesse und ihre aktive Teilnahme bedanken.

Schon heute laden wir zu zwei weiteren spannenden Vorträgen ein, die beide ebenfalls im großen Hörsaal des Gebäudes 101 der Technischen Fakultät stattfinden werden:

04.12.2023:
"Digitale Mikrofluidik - von tanzenden Tropfen und tragbaren Laboren“
Prof. Dr. Bastian Rapp, Prozesstechnologie, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)

29.02.2024:
„50 Millionen Tonnen pro Jahr: Nachhaltigkeitsforschung an der Universität Freiburg am Beispiel der Elektronik“
Prof. Dr. Rüdiger Quay, Fritz-Hüttinger-Professur für Energieeffiziente Hochfrequenzelektronik, Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH)

Mehr Informationen über das Freiburg-Seminar finden Sie hier: https://freiburg-seminar.de/

Kontakt:

Prof. Dr. Hannah Bast
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Informatik
Professur für Algorithmen und Datenstrukturen
E-Mail: bast@informatik.uni-freiburg.de

Kerstin Steiger-Merx
Referentin Marketing/PR
Technische Fakultät
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-8056
E-Mail: steiger-merx@tf.uni-freiburg.de