Wie das US-Energieministerium die KI transformiert

Das US-Energieministerium (DOE) gilt seit langem als eine der am stärksten auf Wissenschaft, Technologie und Innovation ausgerichteten US-Bundesbehörden. Daher sollte es kaum überraschen, dass das DOE weiterhin in transformative Technologien wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen investiert. 

Das DOE richtete das Büro für künstliche Intelligenz und Technologie (AITO) ein, um das DOE durch die Beschleunigung der Forschung, Entwicklung, Bereitstellung und Einführung von KI in ein weltweit führendes Unternehmen für künstliche Intelligenz (KI) zu verwandeln. Pamela Isom, die neue Direktorin des AITO, wird auf der Veranstaltung „AI in Government“ im Februar 2021 einen Vortrag halten, um zu erläutern, wie sie die Auswirkungen von KI durch strategische Koordination, Planung und hervorragenden Kundenservice maximieren. In diesem Interviewartikel geht Frau Isom ausführlicher darauf ein, wie das DOE Daten und transformative Technologien nutzt, um die Kernaufgaben der Behörde voranzutreiben.

Welche innovativen Möglichkeiten gibt es, wie Sie Daten und KI zum Nutzen Ihrer Agentur nutzen?

Pamela Isom: Die Verantwortung für die Koordinierung übergreifender KI-Initiativen und die strategische Planung abteilungsweiter KI-Ergebnisse ist von entscheidender Bedeutung, um unsere Infrastruktur zu sichern und die Missionswirkung zu maximieren. Im Jahr 2022 konzentriert sich mein Team auf innovative KI-Governance, bei der verantwortungsvolle und vertrauenswürdige KI-Ergebnisse zum Standard werden. Wir brauchen eine stärker menschenzentrierte Integration in den KI-Lebenszyklus und einen gemeinsamen Katalog von Algorithmen und Datensätzen, damit wir die Auswirkungen unserer KI-Investitionen, die wir verfolgen, leichter verfolgen können. 

Das AI Risk Management Playbook (AIRMP) ist eine angewandte Innovation, die wir voraussichtlich im Jahr 2023 der Öffentlichkeit zugänglich machen werden, wenn alles nach Plan verläuft. AIRMP erfasst Risikoszenarien und bietet präskriptive Leitlinien zur Minderung dieser Risiken, sodass KI-Entscheidungen verantwortungsvoll und vertrauenswürdig sind. Das Playbook berücksichtigt sogar Abhilfemaßnahmen, die für Edge-Geräte wie unbemannte Systeme und persönliche Geräte relevant sind. Edge-KI-Systeme ermöglichen es Teams, wie unseren Notfallhelfern, schnell auf Daten direkt dort zu reagieren, wo sie erfasst werden. Es gibt jedoch gegnerische Bedrohungen und Schwachstellen, die AIRMP unterstützt. 

Apropos Innovation: Das KI-Team startete das Jahr 2022 mit einer Branchenfokusgruppensitzung zur Konvergenz von KI und immersiven Technologien und widmete der Konvergenz von KI und erweiterter Realität (XR) aufgrund des derzeit erheblichen Wachstums in diesem Bereich große Aufmerksamkeit und in der Zukunft. Immersive Erfahrungen sind wertvoll für das Training und die präzise Modellierung kritischer Situationen wie autonome Fahrzeugszenarien, bei denen synthetische Daten manchmal sicherer und nicht so invasiv sind wie Echtzeitdaten. In Zusammenarbeit mit anderen Programmbüros verfolgt mein Team den Einsatz von KI und Mixed Reality, um KI-Schulungslehrpläne für die Belegschaft und für das Talentmanagement in allen Gemeinden zu etablieren.

Wie nutzen Sie die Automatisierung überhaupt, um Ihren Weg zur KI zu erleichtern?

Pamela Isom: Wir wenden Automatisierung auf wichtige Geschäftsprozesse an. Wir haben ein Pilotprojekt gestartet, um die Kreditbearbeitung zu optimieren und einige wichtige Fragen zu beantworten, die Kunden normalerweise stellen, damit sich die Kreditverarbeiter auf strategischere Aufgaben konzentrieren können. Wir wenden sowohl Konversations-KI als auch robotergestützte Prozessautomatisierung an, um betriebliche Aufgaben zu bewältigen. Wir nutzen Funktionen, die in Cloud-Umgebungen sofort verfügbar sind, als Einstiegspunkt für Automatisierungsplattformen und -technologien, sind aber auch für unsere Supercomputer bekannt, die wir für die komplexesten Arbeitslasten einsetzen und dort, wo es sinnvoll ist. Einige Stakeholder bevorzugen kommerzielle Standardprodukte, aber angesichts der Fortschritte in der Datenwissenschaft sind wir der Meinung, dass Hybrid derzeit der am besten geeignete Ansatz ist, um unseren Anforderungen gerecht zu werden. 

Wie identifizieren Sie, mit welchen Problembereichen Sie für Ihre Automatisierungs- und Cognitive Technology-Projekte beginnen sollten? 

Pamela Isom: Zwei Ausdrücke fallen mir ein. An erster Stelle steht „Konzentrieren Sie sich auf die Mission“ und an zweiter Stelle „Zuhören“. Der Einsatz von Innovationen zur Missionserfüllung ist ein Muss. Beispielsweise könnten KI-Algorithmen genutzt werden, um sicherzustellen, dass die Netzübertragung stabil ist und die Bilanzierung sauberer Energie in allen Gemeinden fair angewendet wird. Wir führen KI-Forschung, -Entwicklung, -Demonstrationen sowie die praktische Wiederverwendung und Prüfung durch, um die Effizienz solcher KI-Lösungen zu maximieren. Wir hören auf die Bedürfnisse, Wünsche und Schwachstellen der Stakeholder. Wir führen einen Bestand an KI-Investitionen, den wir mindestens einmal jährlich über unser System zum Austausch künstlicher Intelligenz (AIX) überprüfen und aktualisieren. Es werden Fokussitzungen mit Industrie und Wissenschaft durchgeführt, um individuelle Perspektiven zu hören, Meinungen auszutauschen und Brancheneinblicke zu gezielten KI-Themen zu gewinnen. Im Wesentlichen bewerten wir den Ist- und Zielzustand, identifizieren Lücken und priorisieren, orchestrieren und beteiligen uns an der Bereitstellung von Programmen, die uns bei Automatisierungs- und kognitiven Technologieprojekten voranbringen.

Welche einzigartigen Möglichkeiten hat der öffentliche Sektor in Bezug auf Daten und KI?

Pamela Isom: Strategische Partnerschaften mit dem Privatsektor, der Wissenschaft und internationalen Teams sind große Chancen für den öffentlichen Sektor. Agenturen haben die Möglichkeit, an die Spitze zu treten und KI-Vorschriften für die Vermögensentwicklung, den Austausch und moderne Datenschutzpraktiken zu schaffen. Gesetze wie die Verbesserung der Cybersicherheit des Landes und die Umgestaltung des Kundenerlebnisses und der Servicebereitstellung auf Bundesebene zur Wiederherstellung des Vertrauens in die Regierung basieren alle auf ethischen, verantwortungsvollen und vertrauenswürdigen Lösungen wie KI, die unsere Bürgerrechte und Freiheiten respektieren. Durch strategische Partnerschaften können wir gemeinsam die unterschiedlichsten Szenarien erforschen und entdecken und Lösungen entwickeln, die Daten schützen und gleichzeitig einen breiteren Zugriff ermöglichen. Es muss eine nationale Plattform für Forschung und Zusammenarbeit geben, und deshalb ist die National AI Research Resource Task Force, der mein Team angehört, so wichtig. Der öffentliche Sektor kann regulatorische Anforderungen nicht allein erfüllen – er erfordert Industrie, Wissenschaft sowie internationale Zusammenarbeit.

Welche Anwendungsfälle können Sie teilen, in denen Sie KI erfolgreich angewendet haben?

Pamela Isom: Insbesondere wendet das KI-Team Textanalysen und Clustering durch maschinelles Lernen sowie Fortschritte bei der Verarbeitung natürlicher Sprache an, um die strategische Analyse des KI-Projekts und des Anwendungsfallinventars der Abteilung zu unterstützen. Die Anwendungsfälle reichen von der Forschung zu domänenbezogenen KI-Methoden der nächsten Generation zur Stärkung unserer nationalen Sicherheit bis hin zu Projekten für saubere Energie, die Materialien identifizieren, die zur Bewältigung der Klimakrise eingesetzt werden müssen. Wir können Themen auf der Grundlage inventarisierter Daten identifizieren und Stakeholder aus der gesamten Abteilung mit gemeinsamen Synergien zusammenbringen, um Skaleneffekte zu maximieren, Verschwendung zu reduzieren, zu informieren und bereichsübergreifendere KI-Aktivitäten voranzutreiben. Wir entwickeln unsere Bestandsdaten kontinuierlich weiter und können heute erkennen, wo KI-Investitionen getätigt werden und ob Möglichkeiten zur Verbesserung des Kundenerlebnisses bestehen. Ohne angewandte KI müssten mein Team und meine Abteilungsbeteiligten riesige Datenmengen sichten, und es wäre nahezu unmöglich, zeitnahe Schlussfolgerungen aus dem KI-Portfolio zu ziehen, die für die strategische Entscheidungsfindung notwendig sind. 

Mit Blick auf die Mission konzentrieren wir uns bei der Erforschung des Untergrunds tiefgreifend auf die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung. Die Initiative „Wissenschaftlich fundiertes maschinelles Lernen zur Beschleunigung von Echtzeitentscheidungen bei Anwendungen unter der Oberfläche“ (SMART). Dies verändert unsere Interaktionen innerhalb und unser Verständnis des Untergrunds und verbessert die Effizienz und Effektivität der Kohlenstoffspeicherung im Feldmaßstab sowie unkonventioneller Öl- und Gasbetriebe erheblich. SMART ist eine organisationsübergreifende Initiative, die vom Carbon Storage and Upstream Oil and Gas Program des DOE finanziert wird und sich auf drei Schwerpunkte konzentriert: Echtzeitvisualisierung, virtuelles Lernen und Prognosen.

Können Sie einige der Herausforderungen in Bezug auf KI und ML im öffentlichen Sektor nennen?

Pamela Isom: Der Besitz der KI ist eine Herausforderung, an der wir arbeiten. Die Fülle an Daten stellt einen immer größeren Bedarf an KI dar, um präzise zu navigieren und Vorhersagen zu treffen. Datenannotationsstandards für die Branchen, z. B. Energie, sind nicht ohne weiteres zugänglich. Es besteht die Möglichkeit, maschinelles Lernen weiterzuentwickeln, bevor fortgeschritteneres unbeaufsichtigtes Lernen angewendet wird, um geschäftskritische Anwendungsfälle zu bewältigen. Es besteht auch eine bedeutende Chance, das KI-Talentmanagement außerhalb der Abteilung auszuweiten. Wie wir es im Cyberbereich getan haben, muss der Schwerpunkt stärker auf Datenwissenschaft und KI-Wachstum für die Nation gelegt werden, wir haben in dieser Angelegenheit keine andere Wahl.

Wie arbeiten Analytics, Automatisierung und KI in Ihrer Agentur zusammen?

Pamela Isom: Während Analysen ein Start- oder Einstiegspunkt für KI sein können, wenden wir alle drei (Analysen, Automatisierung und KI) an, um die größtmögliche Wirkung verantwortungsvoller Empfehlungen und glaubwürdiger Entscheidungsfindung zu erzielen. Es gibt Möglichkeiten, einige Grundlagen zu verbessern, sodass AI Operations (AIOps) DevSecOps-Konzepte mit integrierten KI-Zusicherungen vorantreibt, und durch die Funktionen (Analyse, Automatisierung und KI) gibt es erhebliche Möglichkeiten, die behördenübergreifende Zusammenarbeit für die gemeinsame Entscheidungsfindung zu verbessern. Ich gebe zu, dass ich heute mehr von diesem Zusammenhalt sehe, aber es bleiben noch Chancen.

Wie gehen Sie bei der Verwendung von KI mit Datenschutz-, Vertrauens- und Sicherheitsbedenken um?

Pamela Isom: Dies sind entscheidende Elemente des AI Risk Management Playbook (AIRMP), das 2021 intern veröffentlicht wurde. AIRMP führt Stakeholder durch Datenschutz-, Vertrauens- und Sicherheitsfragen (aus gegnerischer Sicht) und informiert Benutzer über potenzielle Schwachstellen, die durch KI entstehen. Wir möchten, dass andere, einschließlich des National Institute of Standards and Technology (NIST), von diesen Bemühungen profitieren und dazu beitragen.

Was tun Sie, um eine KI-fähige Belegschaft zu entwickeln?

Pamela Isom: Wir arbeiten mit den nationalen Labors zusammen und unterrichten DOE-Stakeholder zweimal im Jahr über KI. Im Jahr 2022 wollen wir die Ausbildung auf ein neues Level heben und, wie bereits erwähnt, eine Einführung in das immersive Lernen geben. 

Mein persönliches Ziel ist es, Gemeinden zu helfen, die von den Automatisierungsaspekten der KI betroffen sind. Ein Problembereich sind Arbeitsplätze, auf die sich auch der Energieminister und die Verwaltung konzentrieren. Wir brauchen Bürger, die ihren Arbeitsplatz behalten und ausbauen und ihn nicht aufgrund von KI-Fortschritten verlieren. Arbeitnehmer müssen beispielsweise wissen, wie sie mit Robotern zusammenarbeiten und wie sie die Erklärbarkeitsaspekte der KI verbessern können, damit Schlussfolgerungen validiert und richtig kommuniziert werden. Diese Fähigkeit ähnelt den weicheren, aber entscheidenden Fähigkeiten, die das Vertrauen der Verbraucher stärken und gleichzeitig einzigartige Möglichkeiten für die Kompetenzentwicklung schaffen. Schullehrer sollten beispielsweise in die Algorithmenschulung und zumindest in Tests einbezogen werden, um die Generierung fairer, unvoreingenommener Ergebnisse zu unterstützen. Sie benötigen die Gewissheit, dass sich KI-Schlussfolgerungen bei der Einführung nicht negativ auf das Verhalten der Schüler auswirken oder Leben gefährden. Erklärbare KI ist in dieser Hinsicht vielversprechend. Diese Beispiele stellen einen Bruchteil des Potenzials zur Entwicklung von Fähigkeiten und Talenten dar, das Leben retten könnte.

Auf welche KI-Technologien freuen Sie sich in den kommenden Jahren am meisten?

Pamela Isom: Ich freue mich auf das Jahr 2022 und die zukunftsweisenden Aktivitäten, die sich im Hinblick auf die KI der nächsten Generation abzeichnen. Ich freue mich sehr auf Fortschritte in der KI, damit die Abhängigkeit von Daten nicht mehr so ​​stark ausgeprägt ist und die KI vielmehr selbst herausfindet, welche Daten sie zur Bewältigung von Problemen benötigt. Ich stütze mich auf Tools und Technologien, die Erklärungen zu Lösungen und die Gründe für Vorhersagen liefern. Die Abteilung übernimmt eine stärkere Führungsrolle im Bereich KI, indem sie die Koordination von Strategie, Planung und Umsetzung von Programmen verbessert. Die von Lawrence Livermore gesponserten nationalen Laboratorien und die AI-Inkubator-Initiative sind eines von vielen Beispielen für die Innovationsförderung, die derzeit stattfindet. Wenn es um Risikominderung geht, möchten wir sicherstellen, dass KI nicht zu Energie- und Ressourcenineffizienzen führt, die den Dekarbonisierungsbemühungen zuwiderlaufen könnten, und es liegt uns am Herzen, verantwortungsvolle, ethische KI zum Wohle der Mission, der Nation und insbesondere unseres Landes bereitzustellen Kinder. 

Pamela Isom wird auf der Veranstaltung „AI in Government“ im Februar 2021 einen Vortrag halten und sich damit befassen, wie das DOE die Auswirkungen von KI durch strategische Koordination, Planung und exzellenten Kundenservice maximiert, einschließlich der Behandlung von KI-Ethik, KI-Prinzipien und Highlights des KI-Risikomanagement-Playbooks .