Wissenschaft nutzt KI zur Materialforschung

Materialforschung Künstliche Intelligenz

Smartphones, Spracherkennung und teilautonome Fahrzeuge: KI kommt inzwischen in vielen Bereichen zum Einsatz. Dank modernster Analyseverfahren ist Künstliche Intelligenz nun auch im Forschungslabor angekommen.

KI und ihre Fähigkeiten

KI ist die Basis vieler moderner Errungenschaften. Heutzutage ist es ein leichtes, via KI Gesichter zu erkennen oder Fahrzeuge zu steuern. Selbst die Klassifikation von Krebszellen mittels Künstlicher Intelligenz ist möglich.
Ein relativ junger Bereich für KI ist die Wissenschaft. Mittels KI-Technologien lassen sich Berechnungen genauer anstellen als es einem Menschen möglich wäre. KI ist etwa in der Lage, Daten statistisch auszuwerten und dem Nutzer genaue Angaben zu machen.

Erst vor einigen Jahren konnte mit Hilfe von KI das berühmte Higgs-Boson oder „Gottesteilchen“ entdeckt werden. Damals gelang es dank KI, die wichtigsten Daten zu sammeln und daraus ein Bild zu erstellen, das schließlich zum Higgs-Boson führte. Ein moderner Supercomputer würde Jahre brauchen, um dieselben Ergebnisse zu erzielen. Auch deshalb wird der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Forschung zunehmen fokussiert. Aktuell kommt KI insbesondere bei der Materialforschung zum Einsatz.

Materialforschung mittels KI

Bei welcher Temperatur schmilzt ein Metall? Das hängt von der genauen Struktur des Materials und vielen weiteren Faktoren ab. Aufgrund der unzähligen möglichen Interaktionen zwischen den einzelnen Atomen war es bislang nicht möglich, genaueste Angaben zu machen.
KI hat das verändert. Von den modernen KI-Verfahren profitiert vor allem die Erforschung neuer Werkstoffe, die bestimmte Eigenschaften besitzen sollen. Die US-Raumfahrtgesellschaft NASA etwa, benötigt für die Entwicklung von Sateliten, Raketen oder Raumanzüge innovative Materialien, die speziellen Anforderungen gerecht werden. KI kann berechnen, welche Materialien sich für den bestimmten Zweck eignen und sogar konkrete Vorgaben für die Herstellung machen. Dies gelingt über ein neuronales Netzwerk, welches Strukturen erkennt und bewertet. Die Wissenschaftler können die Werkstoffe dann ohne großen Rechenaufwand ermitteln und in tatsächliche Produkte umsetzen.

KI auch an der Universität Hamburg ein Thema

Erste Forschungserfolge mit KI wurden auch an der Universität Hamburg gemacht. Dort hat ein Team um den Wissenschaftler Klau Sengstock kürzlich via KI Quantenphasenübergänge vorhergesagt – also die Punkte, an denen sich ein Stoff verändert. Zukünftig könnte es dank Künstlicher Intelligenz möglich sein, neue Effekte der Quantenphysik zu analysieren. Die Wissenschaftler lenken jedoch ein: KI ist bislang nur Grundlagenforschung, der jedoch die Türen für viele neue Entwicklungen öffnen könnte.

Im Bereich der Teilchenphysik kommt KI bereits seit einigen Jahren zum Einsatz. So wird KI am weltgrößten Teilchenbeschleuniger LHC im Genfer Forschungszentrum Cern eingesetzt. Die KI ist in der Lage, um das Dutzendfache mehr Daten zu sammeln als die modernsten Supercomputer.

Die gigantischen Datenmengen, die durch die Verwendung von Supercomputern entstehen, können bislang noch nicht vollständig verarbeitet oder gar zwischengespeichert werden. KI ist praktisch der „Gate Keeper“, der in Echtzeit alle Daten analyisiert und unwichtige Informationen aussiebt. Dadurch könnten die relevanten Datenfragmente an die Server geleitet und zielgerichtet ausgewertet werden. Für den Menschen ist es bislang nicht möglich, relevante von nicht relevanten Informationen im Vorfeld zu unterscheiden. Doch auch die KI ist noch nicht voll ausgereift. Erst wenn das technische Grundgerüst stehe, könne die Technologie der KI wirklich voll ausgeschöpft werden, so die Forscher in Cern und Hamburg.

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