Nachvollziehbarkeit von Modellen

Was ist erklärbare KI?

Explainable AI, kurz XAI

Erklärbare KI, englisch Explainable AI oder kurz XAI, umfasst Verfahren, die sichtbar machen, warum ein Modell zu einem bestimmten Ergebnis gekommen ist, etwa welche Eingabemerkmale eine Vorhersage in welche Richtung getrieben haben. Ziel ist eine Begründung, die Fachleute und Betroffene prüfen können, ohne das Modell selbst zu durchschauen.

Wenn ein Modell über Kredite, Bewerbungen oder Prüffälle mitentscheidet, reicht das Ergebnis nicht, jemand muss die Begründung nachvollziehen können.

KI-generiertDieses Bild wurde mit KI erzeugt · Yves Hoppe / KI / cmt
Zwei Ebenen
Global für das Modell, lokal für den Einzelfall
Verfahren
SHAP, LIME, Feature Importance, kontrafaktische Erklärungen
Gebraucht bei
Entscheidungen über Menschen, Abnahme und Prüfung
Verwechselt mit
Von Haus aus interpretierbaren Modellen

Global und lokal sind zwei verschiedene Fragen

Eine globale Erklärung beantwortet, worauf ein Modell insgesamt achtet, also welche Merkmale über alle Fälle hinweg am meisten zählen. Sie hilft beim Entwickeln und bei der Abnahme, weil sie zeigt, ob das Modell überhaupt die Zusammenhänge gelernt hat, die fachlich zu erwarten sind.

Eine lokale Erklärung beantwortet, warum genau dieser eine Fall so entschieden wurde. Sie ist das, was eine Sachbearbeiterin für eine Rückfrage braucht oder was ein Kunde wissen will, dessen Antrag abgelehnt wurde. Ein Modell kann global plausibel aussehen und im Einzelfall trotzdem aus fragwürdigen Gründen entscheiden, deshalb braucht es meist beide Blickwinkel.

Die wichtigsten Verfahren im Überblick

Die meisten Verfahren arbeiten modellunabhängig: Sie befragen das Modell mit veränderten Eingaben und schließen aus den Reaktionen auf seine Entscheidungslogik. Diese sind in der Praxis verbreitet:

VerfahrenEbeneWas es liefert
Permutation Feature ImportanceGlobalWie stark die Güte sinkt, wenn ein Merkmal zufällig durchgemischt wird
Partial Dependence PlotGlobalWie sich die Vorhersage über den Wertebereich eines Merkmals verändert
SHAPLokal, aufsummiert auch globalBeitrag jedes Merkmals zur Abweichung vom Durchschnitt, mit Vorzeichen
LIMELokalEin einfaches, lesbares Ersatzmodell in der Umgebung des Falls
Kontrafaktische ErklärungLokalDie kleinste Änderung der Eingaben, die das Ergebnis kippen würde
Heatmaps wie Grad-CAMLokal, für BilderDie Bildbereiche, auf die das Modell am stärksten reagiert hat

SHAP beruht auf den Shapley-Werten aus der Spieltheorie und hat sich als Standard für tabellarische Daten durchgesetzt. Für Gespräche mit Betroffenen ist die kontrafaktische Erklärung oft am nützlichsten, weil sie in einem Satz sagt, was anders hätte sein müssen.

Erklärbarkeit bei Sprachmodellen

Bei großen Sprachmodellen stoßen die klassischen Verfahren an Grenzen, weil es keine überschaubare Zahl von Eingabemerkmalen gibt. Naheliegend scheint, das Modell einfach nach seiner Begründung zu fragen. Doch was ein Sprachmodell als Begründung ausgibt, ist selbst erzeugter Text und muss nicht dem tatsächlichen Rechenweg entsprechen, auch die sichtbaren Denkschritte von Reasoning-Modellen nicht.

Im Unternehmensalltag hilft deshalb eher eine praktische Form der Nachvollziehbarkeit: Antworten mit Quellenangaben, wie sie Retrieval Augmented Generation liefert, protokollierte Eingaben und Ausgaben und Testfälle, an denen sich das Verhalten prüfen lässt. Die Forschung zur mechanistischen Interpretierbarkeit untersucht, was in den Modellen tatsächlich passiert, ist aber noch kein Werkzeug für den Betrieb.

Wozu Betriebe die Nachweise brauchen

Der erste Grund ist die eigene Fehlersuche. Erklärungen decken auf, dass ein Modell auf ein Merkmal setzt, das die Antwort schon enthält, etwa ein Feld, das erst nach der Entscheidung gefüllt wird. Solche Abkürzungen bleiben in reinen Gütezahlen unsichtbar, weil sie die Ergebnisse ja verbessern.

Der zweite Grund ist die Abnahme durch die Fachabteilung. Wer die Verantwortung für eine Ablehnung trägt, will nachvollziehen können, worauf sie beruht, und das lässt sich nicht durch eine Trefferquote ersetzen.

Der dritte Grund ist die Regulierung. Der EU AI Act verlangt für Hochrisiko-Systeme, dass Betreiber die Ausgaben angemessen interpretieren können (Artikel 13) und dass Menschen das System wirksam beaufsichtigen (Artikel 14). Nach der Änderung durch die Verordnung (EU) 2026/1744 gelten diese Pflichten für Hochrisiko-Systeme nach Anhang III ab dem 2. Dezember 2027. Wer keinen Einblick in die Entscheidungsgrundlage hat, kann ein Ergebnis nur noch abnicken.

Grenzen der Verfahren

Jede dieser Erklärungen ist selbst eine Näherung, also ein Modell des Modells. Verfahren, die das Modell von außen befragen, arbeiten mit künstlich veränderten Eingaben, die es im echten Datenbestand nie gibt. Zwei Verfahren können deshalb unterschiedliche Bilder liefern, was für sich schon eine Information ist: An dieser Stelle ist das Modell instabil.

Dazu kommt der Rechenaufwand: Exakte Shapley-Werte sind bei vielen Merkmalen kaum berechenbar, weshalb in der Anwendung Näherungen laufen. Und eine plausible Erklärung ist kein Qualitätsnachweis. Ein Modell kann aus nachvollziehbaren Gründen falsch liegen, deshalb ersetzt Erklärbarkeit weder saubere Bewertung auf Testdaten noch die Überwachung im laufenden Betrieb.

Nicht verwechseln

Erklärbare KI und was oft damit gleichgesetzt wird

Erklärbare KI gegen Interpretierbares Modell

Eine lineare Regression oder ein flacher Entscheidungsbaum ist von sich aus lesbar, dort braucht es keine nachträgliche Erklärung. Erklärbare KI setzt erst dort an, wo ein Modell selbst nicht mehr überschaubar ist, etwa bei neuronalen Netzen oder großen Baumensembles.

Erklärbare KI gegen Transparenzpflicht

Die Transparenzpflichten aus Artikel 50 des AI Act verlangen, dass Menschen erkennen, wann sie mit einer KI sprechen oder KI-erzeugte Inhalte vor sich haben. Das ist eine Kennzeichnung, keine Erklärung, warum ein System so entschieden hat.

Erklärbare KI gegen Fairness

Erklärungen zeigen, welche Merkmale gewirkt haben. Ob eine damit verbundene Ungleichbehandlung zulässig ist, beantworten sie nicht. Dafür braucht es eigene Kennzahlen und eine fachliche Entscheidung.

Erklärbare KI gegen Modellüberwachung

Die Überwachung im Betrieb misst, ob sich Daten und Güte über die Zeit verschieben. Erklärbarkeit sagt etwas über einzelne Entscheidungen, nicht über den Zustand des Modells.

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In der Praxis

Eine Erklärung ist eine Näherung, kein Beweis

Die gängigen Verfahren beantworten die Frage, welche Merkmale eine Vorhersage in welche Richtung geschoben haben. Über Ursachen sagen sie nichts. Wenn die Postleitzahl stark ins Gewicht fällt, heißt das nicht, dass der Wohnort die Ursache ist, sondern meist, dass er für etwas anderes steht, das im Datensatz fehlt. Genau solche Stellvertreter machen diese Verfahren sichtbar, und genau dort wird es rechtlich heikel.

Für Betroffene taugt eine Merkmalsliste selten als Auskunft. Wer erfahren will, warum ein Antrag abgelehnt wurde, braucht einen verständlichen Satz und am besten die Angabe, was anders hätte sein müssen. Solche Erklärungen sind mehr Arbeit als ein Diagramm, aber sie sind das, wonach jemand tatsächlich fragt.

Erklärungen nützen nur, wenn sie zum Zeitpunkt der Entscheidung festgehalten werden. Wer sie erst bei einer Beschwerde Monate später nachrechnet, rechnet womöglich mit einer neueren Modellversion und erklärt eine Entscheidung, die so nie getroffen wurde. Modellversion, Eingaben und Erklärung gehören deshalb zusammen ins Protokoll.

Erklärbare KI lernen

Wie du Erklärungen fest in den Modellbetrieb einbaust, statt sie einmalig zum Projektende zu erzeugen, behandeln die Schulungen zur Nachvollziehbarkeit von Modellentscheidungen.

Welche Nachweise ihr bei regulierten Anwendungen vorlegen müsst, ordnen die Seminare zu Pflichten und Risiken beim KI-Einsatz ein.

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Häufige Fragen

Was sagt ein SHAP-Wert genau aus?
Er gibt an, wie stark ein einzelnes Merkmal die Vorhersage für diesen Fall vom Durchschnittswert weggeschoben hat, mit Richtung und Größe. Die Beiträge aller Merkmale summieren sich zur Abweichung vom Durchschnitt, deshalb lässt sich ein Ergebnis damit vollständig aufteilen.
Gibt es ein Recht auf Erklärung einer KI-Entscheidung?
In Teilen ja. Bei ausschließlich automatisierten Entscheidungen mit rechtlicher Wirkung gibt Artikel 15 Abs. 1 lit. h DSGVO Betroffenen einen Anspruch auf aussagekräftige Informationen über die involvierte Logik. Artikel 86 des AI Act ergänzt ein Recht auf Erläuterung, wenn eine Entscheidung auf der Ausgabe eines Hochrisiko-Systems nach Anhang III beruht und die Person erheblich beeinträchtigt.
Reicht Erklärbarkeit, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen?
Sie ist ein Baustein, nicht die Lösung. Verlangt werden außerdem Dokumentation der Daten, Risikomanagement, Protokollierung und eine benannte Zuständigkeit für die Aufsicht. Erklärungen machen die Aufsicht möglich, ersetzen die übrigen Nachweise aber nicht.
Wann nehme ich lieber gleich ein einfaches Modell?
Wenn die Entscheidung Menschen betrifft und begründet werden muss, und der Genauigkeitsgewinn des komplexen Modells klein ist. Ein lesbares Modell spart die gesamte Erklärungsmaschinerie und die Diskussion darüber, wie belastbar deren Ergebnisse sind.

Passt thematisch dazu

Ob für dein Modell die strengen Pflichten überhaupt gelten, hängt von der Einordnung eines Systems in die Risikoklassen des AI Act ab.

Wie Stellvertretermerkmale in der Praxis zu Benachteiligung führen, lässt sich gut an Verzerrungen in der automatischen Bewerbervorauswahl nachvollziehen.

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