Forschende an der TU Braunschweig haben bedeutende Fortschritte in der Verbindung von Künstlicher Intelligenz (KI) und Mikroskopie erzielt. Mit der Entwicklung einer KI, die Rastertunnelmikroskopbilder mit einer beeindruckenden Genauigkeit von 99 Prozent charakterisiert, steigern sie die Effizienz der Bildauswertung erheblich. Unter der Leitung von Professor Timo de Wolff und Professorin Uta Schlickum arbeiten Doktorandinnen, wie Mandy Stritzke und Tim Seifert, daran, diese Technologie in ihren Promotionsprojekten zu integrieren. Diese neue Herangehensweise könnte die zuvor mühsame manuelle Zählung von Molekülen revolutionieren, die zeitaufwendig war und oft von menschlichen Fehlern betroffen war. Dies berichtet TU Braunschweig.
Ein zentrales Forschungsziel ist die Analyse der Chiralität von Molekülen. Diese Eigenschaft hat signifikante Auswirkungen auf die Effizienz von Katalyse und Sensoren. Das Photonen-Rasterelektronenmikroskop im LENA von TU Braunschweig erzeugt atomgenaue Bilder, die durch KI schnell und präzise ausgewertet werden sollen. Trotz der Herausforderung, mit nur wenigen Originalbildern einen umfangreichen Trainingsdatensatz zu generieren, haben die Forschenden erfolgreich computergenerierte Bilder erstellt, die echten Bildern ähnlich sind. Diese Fortschritte könnten nicht nur die Mikroskopieforschung verändern, sondern auch auf andere Bereiche der Wissenschaft übertragen werden, um die Datenauswertung insgesamt zu beschleunigen.
Kollaboration und Vernetzung im Bereich KI
Im Rahmen eines interdisziplinären Verbundprojekts, KI4ALL, arbeiten die TU Braunschweig, TU Clausthal und die Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften zusammen. Ziel des Projekts ist die Einrichtung eines KI-Hubs zur Vernetzung der Kompetenzen im Bereich Künstliche Intelligenz. Die Forscher entwickeln digitale Lehrmaterialien, die als Open Educational Resources (OER) bereitgestellt werden, um nicht nur Studierenden, sondern auch einer breiteren Öffentlichkeit Zugang zu wissensbasierten Inhalten zu ermöglichen. Durch die Förderung des Projektes durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie das Land Niedersachsen wird gleichzeitig der regionale Austausch und die interdisziplinäre Zusammenarbeit gestärkt. Diese Initiative wird von KI4ALL unterstützt.
Synergien zwischen Quantenmechanik und KI
Denkbar ist, dass die Entwicklungen an der TU Braunschweig nicht nur für die Mikroskopie von Bedeutung sind, sondern auch Synergien zwischen Quantenmechanik und KI hervorrufen können. Quantenmechanik, die grundlegende Gesetzmäßigkeiten von Materie und Energie untersucht, kann durch den Einsatz von KI revolutioniert werden. Die durch KI ermöglichte Datenverarbeitung könnte auch klassische Ansätze übertreffen. Prinzipien wie Verschränkung und Überlagerung, die in der Quantenmechanik eine Rolle spielen, bieten Potenziale für neuartige KI-Algorithmen und können in Bereichen wie der Klimamodellierung oder der pharmazeutischen Forschung genutzt werden.
Doch die Integration dieser Technologien steht vor Herausforderungen, wie dem hohen Rechenbedarf und der Komplexität, quantenbasierte Algorithmen zu entwickeln. Auch ethische Überlegungen sind nicht zu unterschätzen. Das Wissen weist darauf hin, dass Richtlinien für den verantwortungsvollen Umgang mit Daten in Quanten-KI-Systemen unerlässlich sind.
Insgesamt könnte die Verknüpfung von KI und Quantenmechanik nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch neue Horizonte in der Forschung eröffnen. Die Entwicklungen an der TU Braunschweig spielen dabei eine entscheidende Rolle, indem sie an der Schnittstelle zwischen Mikroskopie, Künstlicher Intelligenz und Quantenmechanik arbeiten.