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Maschinelles Lernen für Offizielle Statistiken nutzen

Maschinenlernen verbessert die Produktion und Genauigkeit offizieller Statistiken.

Marco Puts, David Salgado, Piet Daas

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Inhaltsverzeichnis

Maschinenlernen (ML) ist ein Teil der künstlichen Intelligenz, der Daten nutzt, um Computern beizubringen, wie sie Entscheidungen treffen. Es kann helfen, die Produktion offizieller Statistiken zu verbessern, die wichtig sind, um verschiedene soziale und wirtschaftliche Aspekte der Gesellschaft zu verstehen. In diesem Artikel wird erklärt, wie ML im Bereich der offiziellen Statistiken angewendet werden kann, und es werden einige Herausforderungen und Best Practices hervorgehoben.

Was ist Maschinenlernen?

Maschinenlernen ist eine Methode, die es Computern ermöglicht, aus Daten zu lernen, ohne explizit programmiert zu werden. Es konzentriert sich darauf, Muster zu erzeugen und Vorhersagen auf Basis früherer Informationen zu treffen. Diese Technologie wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter Finanzen, Gesundheitswesen und Marketing.

Es gibt verschiedene Arten von Maschinenlernen, wie z.B. überwacht, unüberwacht und bestärkend. Überwachtes Lernen nutzt beschriftete Daten, um das Modell zu trainieren, während unüberwachtes Lernen nach Mustern in unbeschrifteten Daten sucht. Bestärkendes Lernen erlaubt es dem Modell, durch Feedback aus seinen Aktionen zu lernen.

Bedeutung offizieller Statistiken

Offizielle Statistiken sind wichtig für Regierungen und Organisationen, um informierte Entscheidungen zu treffen. Sie geben Einblick in verschiedene Aspekte der Gesellschaft, wie z.B. Bevölkerungsgrösse, Arbeitslosenquoten und wirtschaftliches Wachstum. Genau Statistiken sind entscheidend für die Entwicklung von Politiken, die das Leben der Menschen verbessern können.

Die Produktion dieser Statistiken steht jedoch vor Herausforderungen, wie der Verwaltung grosser und komplexer Datensätze, der Sicherstellung der Datenqualität und der Bekämpfung von Verzerrungen. Maschinenlernen bietet neue Möglichkeiten, die Produktion offizieller Statistiken zu verbessern.

Maschinenlernen in offiziellen Statistiken

Mit dem Anstieg der Datenmenge kann es sein, dass traditionelle statistische Methoden Schwierigkeiten haben, genaue Einblicke zu bieten. Maschinenlernen kann einige dieser Herausforderungen angehen, indem es grosse Datensätze effizienter analysiert. Zum Beispiel können ML-Algorithmen helfen, Trends und Muster in Daten zu identifizieren, die menschliche Analysten übersehen könnten.

Die Rolle der Daten

Daten stehen im Herzen des Maschinenlernens. Die Qualität der verwendeten Daten beeinflusst direkt die Ergebnisse, die das Modell produziert. Es ist wichtig, dass die Daten genau, vollständig und repräsentativ sind, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

Herausforderungen bei der Implementierung von Maschinenlernen

Obwohl Maschinenlernen spannende Möglichkeiten bietet, gibt es einige Herausforderungen, die mit seiner Nutzung in offiziellen Statistiken verbunden sind:

1. Datenqualität

Die Datenqualität ist ein grosses Anliegen im Maschinenlernen. Fehler können durch die Art und Weise, wie Daten gesammelt, aufgezeichnet und verarbeitet werden, entstehen. Damit Statistiken vertrauenswürdig sind, ist es wichtig, diese Fehler zu minimieren.

2. Modellverzerrung

Verzerrung kann auftreten, wenn ein Maschinenlernmodell Ergebnisse produziert, die die zu untersuchende Population nicht genau repräsentieren. Dies kann aufgrund unbalancierter Trainingsdaten passieren, bei denen einige Gruppen überrepräsentiert und andere unterrepräsentiert sind.

3. Ergebnisse verstehen

Maschinenlernmodelle können manchmal als "schwarze Kästen" angesehen werden. Das bedeutet, dass es schwierig sein kann, nachzuvollziehen, wie sie zu bestimmten Schlussfolgerungen kommen. Zu gewährleisten, dass die Gründe hinter den Vorhersagen des Modells klar sind, ist wichtig, um Vertrauen in die Ergebnisse aufzubauen.

4. Datenänderungen über die Zeit

Daten ändern sich im Laufe der Zeit aufgrund verschiedener Faktoren, wie z.B. wirtschaftlicher Veränderungen oder Verhaltensänderungen. Dieses Phänomen, bekannt als "Konzeptdrift", kann dazu führen, dass Modelle im Laufe der Zeit weniger genau werden. Regelmässige Überwachung und Aktualisierungen sind notwendig, um die Qualität der Modelle aufrechtzuerhalten.

Best Practices für den Einsatz von Maschinenlernen

Um das Beste aus Maschinenlernen in offiziellen Statistiken herauszuholen, sollten mehrere Best Practices befolgt werden:

1. Fokus auf Datenqualität

Es ist entscheidend, Zeit und Ressourcen in die Sicherstellung der Datenqualität zu investieren. Dazu gehören geeignete Methoden zur Datensammlung, das Bereinigen der Daten zur Beseitigung von Fehlern und die Überprüfung ihrer Genauigkeit.

2. Repräsentativen Trainingssatz erstellen

Bei der Erstellung eines Trainingssatzes für Maschinenlernmodelle sollte darauf geachtet werden, eine diverse Auswahl von Beispielen einzuschliessen, die die Population, die untersucht wird, genau repräsentiert. Dies hilft, Verzerrungen in den Vorhersagen des Modells zu reduzieren.

3. Modelle regelmässig aktualisieren

Um der Konzeptdrift entgegenzuwirken, sollten Maschinenlernmodelle regelmässig mit neuen Daten aktualisiert und neu trainiert werden. So bleibt die Relevanz und Genauigkeit der Modelle über die Zeit gewährleistet.

4. Modelle erklärbar machen

Da Maschinenlernen komplex sein kann, sollte darauf hingearbeitet werden, die Modelle verständlicher zu machen. Klare Erklärungen für die Vorhersagen des Modells helfen den Nutzern, die Ergebnisse zu verstehen und ihnen zu vertrauen.

5. Interessengruppen einbeziehen

Beziehe die Interessengruppen in den Prozess der Nutzung von Maschinenlernen für offizielle Statistiken ein. Die Zusammenarbeit mit denjenigen, die die Daten verwenden werden, kann wertvolle Einblicke darüber geben, welche Informationen am wichtigsten sind.

Beispiele für Maschinenlernen in der Praxis

Um zu veranschaulichen, wie Maschinenlernen in offiziellen Statistiken angewendet werden kann, sind hier einige Beispiele:

Innovative Unternehmen identifizieren

Eine häufige Herausforderung bei der Identifizierung innovativer Unternehmen ist, dass traditionelle Umfragemethoden hauptsächlich auf grösseren Organisationen basieren und kleinere Start-ups aussen vor lassen. Durch die Analyse von Website-Texten mit Maschinenlernen können Forscher Unternehmen in innovative und nicht-innovative Kategorien einordnen. Dieser Ansatz hat sich als genau erwiesen, um innovative Unternehmen mit weniger als zehn Mitarbeitern zu identifizieren.

Online-Plattformen identifizieren

Die Identifizierung von Online-Plattformen, die nur einen kleinen Teil des gesamten Geschäftsinventars ausmachen, ist ebenfalls knifflig. Diese Herausforderung erfordert die Erstellung eines Trainingssatzes, der bekannte Online-Plattform-Websites und ähnliche Nicht-Plattform-Organisationen umfasst. Forscher können dann ein Maschinenlernmodell trainieren, um Websites basierend auf ihrer wahrscheinlichen Geschäftstyp zu klassifizieren. Dieser Ansatz kann jedoch zu Überschätzungen führen, die eine weitere Validierung durch Umfragen oder manuelle Überprüfungen erforderlich machen.

Die Kreativbranche erkunden

Die Kreativbranche ist oft schlecht definiert, was es schwierig macht, Unternehmen zu identifizieren, die dazu gehören. Durch die Nutzung von Maschinenlernen zur Analyse von Website-Texten von bekannten Unternehmen der Kreativbranche können Forscher Modelle erstellen, die neue Unternehmen als kreativ oder nicht-kreativ klassifizieren. Iterative Verbesserungen des Trainingssatzes haben vielversprechende Ergebnisse bei der Steigerung der Genauigkeit gezeigt.

Fazit

Maschinenlernen bietet vielversprechendes Potenzial zur Verbesserung der Produktion offizieller Statistiken. Allerdings müssen Herausforderungen wie Datenqualität, Modellverzerrung und Konzeptdrift angegangen werden. Durch die Befolgung von Best Practices, die Einbeziehung von Interessengruppen und die stetige Verfeinerung der Modelle können Offizielle die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Statistiken verbessern. Das wird letztendlich zu besser informierten Entscheidungen führen, die sich positiv auf die Gesellschaft auswirken können.

Originalquelle

Titel: Leveraging Machine Learning for Official Statistics: A Statistical Manifesto

Zusammenfassung: It is important for official statistics production to apply ML with statistical rigor, as it presents both opportunities and challenges. Although machine learning has enjoyed rapid technological advances in recent years, its application does not possess the methodological robustness necessary to produce high quality statistical results. In order to account for all sources of error in machine learning models, the Total Machine Learning Error (TMLE) is presented as a framework analogous to the Total Survey Error Model used in survey methodology. As a means of ensuring that ML models are both internally valid as well as externally valid, the TMLE model addresses issues such as representativeness and measurement errors. There are several case studies presented, illustrating the importance of applying more rigor to the application of machine learning in official statistics.

Autoren: Marco Puts, David Salgado, Piet Daas

Letzte Aktualisierung: 2024-09-06 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2409.04365

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2409.04365

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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