PANAMA

Probabilistic Automated Numerical Analysis in Machine Learning and Artificial Intelligence

01.05.2018 bis 28.02.2023

Numerische Aufgaben - Integration, lineare Algebra, Optimierung, Lösung von Differentialgleichungen - bilden die rechnerische Grundlage von Maschinenintelligenz. Derzeit wählen menschliche Designer Methoden für diese Aufgaben aus Toolboxen aus. Die generischen Algorithmen, die in solchen Sammlungen zusammengetragen werden, sind in der Regel ineffizient und können bei Problemen, für die sie nicht entwickelt wurden, unsicher sein. Die Forschung an numerischen Methoden birgt somit das Potenzial für bahnbrechende Fortschritte in der Leistungsfähigkeit und Qualität der KI.

Das Projekt PANAMA wird einen Rahmen entwickeln, in dem numerische Methoden zunehmend automatisiert konstruiert werden können, indem ein Parser den Quellcode eines KI-Modells analysiert; und in dem numerische Methoden ihre eigene Eignung beurteilen und sowohl das Modell als auch die Berechnungen zur Laufzeit an die Aufgabe anpassen können. Der Schlüsselgedanke ist, dass numerische Methoden, da sie nachvollziehbare Berechnungen zur Schätzung einer latenten Größe durchführen, selbst explizit als aktive Inferenzagenten interpretiert werden können; so können Konzepte aus dem maschinellen Lernen in den numerischen Bereich übersetzt werden. Die Grundlagen für dieses Paradigma - probabilistische Numerik - wurden kürzlich vom PI und anderen zu einem rigorosen mathematischen Rahmen entwickelt.

Das zentrale Leitproblem wird die marginale Inferenz in probabilistischen Modellen sein - ein Bereich des maschinellen Lernens, in dem der Erfolg derzeit besonders durch rechnerische Herausforderungen behindert wird. Die vorgeschlagene Forschung, strukturiert in vier Projekte, wird somit gleichzeitig neue allgemeine Theorie für die Berechnung von Lernmaschinen und konkrete neue Algorithmen für einen Kernbereich des maschinellen Lernens liefern. Erweiterungen auf andere numerische Bereiche des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz sind Teil aller Projektstränge, so dass das Projekt PANAMA die Effizienz und Sicherheit der künstlichen Intelligenz erheblich verbessern und Beiträge zu wissenschaftlichen, technologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen Europas liefern wird.