лично я треды сам не запускаю, использую только асинхронные методы, и если верить мелкомягким, то у них есть какие-то специальные защиты от race condition при async/await вызовах, а вот под капотом у Windows.AI.MachineLearning вызываются ли какие-то потоки или нет, я могу только гадать
Ну попробуй для начала исключить любую асинхронность, и посмотри, что будет. Оттуда уже можно будет думать, как сделать обратно синхронным, или не в этом дело