Schwedische Forschende haben ein KI-System entwickelt, das den gesamten Forschungsprozess von der Hypothese bis zur Auswertung mit kaum menschlicher Hilfe übernimmt.
Forschende in Schweden haben einen „KI-Wissenschaftler“ entwickelt. Das System kann wissenschaftliche Hypothesen formulieren, Experimente entwerfen und Ergebnisse auswerten.
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Das Team verknüpfte mehrere Large Language Models (LLMs), umfangreiche Datenbanken und Laborrobotik zu einem geschlossenen System, das den gesamten Zyklus der wissenschaftlichen Entdeckungen (Quelle auf Englisch) durchlaufen kann.
„Für einen Menschen sind diese Informationsmengen zu groß, aber unser KI-Wissenschaftler konnte vielversprechende biologische Fragen identifizieren, Experimente zu ihrer Überprüfung empfehlen, experimentelle Ergebnisse bewerten und sein Verständnis schrittweise mit neuen Belegen verfeinern“, sagte Ievgeniia Tiukova, Forscherin an der Chalmers University of Technology und Mitautorin der neuen Studie über den KI-Wissenschaftler.
Der KI-Wissenschaftler analysierte eine Datenbank mit rund 60.000 phänotypischen, physiologischen und metabolischen Beziehungen für S. cerevisiae, eine Hefespezies, auch bekannt als Brau- oder Backhefe. Aus diesen Daten leitete das System fast 2.000 überprüfbare Vorhersagen darüber ab, wie Nährstoffe das Zellwachstum und die Stressresistenz beeinflussen.
Anschließend bewertete die KI diese Hypothesen, wählte geeignete Vergleichskontrollen und übersetzte die Ideen in Schritt-für-Schritt-Anleitungen, die von Laborgeräten gelesen werden können.
Nach Abschluss der Tests analysierte die KI die Daten, prüfte, ob ihre Vorhersagen zutrafen, und aktualisierte oder verwarf Hypothesen automatisch für künftige Durchläufe.
„Der KI-Wissenschaftler dient nicht nur als Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung, sondern erzeugt aktiv neues wissenschaftliches Wissen“, sagte Tiukova.
Die Autorinnen und Autoren sehen die Zukunft der wissenschaftlichen Forschung in der Automatisierung. Fortschritte bei Robotik, KI und Hochdurchsatztechnologien verändern den gesamten Forschungsprozess.
„KI-Wissenschaftler werden mit menschlichen Forschenden zusammenarbeiten und Entdeckungen in Biologie, Medizin und Biotechnologie beschleunigen“, sagte Ross King, Hauptautor der Studie an der Universität Göteborg.
„Solche KI-Systeme können die Zeit verkürzen, die nötig ist, um komplexe wissenschaftliche Fragen zu bearbeiten, und den Einsatz von Laborressourcen optimieren“, sagte King.
Menschen bleiben unverzichtbar
Die Forschenden betonen, dass solche KI-Lösungen menschliche Verzerrungen verringern, Forschungszyklen beschleunigen und Schwankungen reduzieren können. Ursachen dafür sind menschliche Fehler, unvollständig dokumentierte Versuchsprotokolle, Umweltbedingungen und andere Faktoren, die Ergebnisse und Reproduzierbarkeit beeinflussen.
Zugleich stellen die Autorinnen und Autoren klar, dass Menschen in der wissenschaftlichen Forschung weiterhin eine Schlüsselrolle spielen.
„Menschen bleiben unverzichtbar, um Prioritäten zu setzen, größere Zusammenhänge zu interpretieren, Forschungsprogramme zu entwickeln und die Einhaltung ethischer Regeln zu gewährleisten“, sagte King.
„Künftige Generationen autonomer Labore werden immer besser mit Menschen zusammenarbeiten können und zu wertvollen Partnern bei dem Versuch werden, die anspruchsvollsten Fragen in Biologie und Medizin zu lösen.“
Mit dem wachsenden Einsatz von KI in der Forschung arbeiten internationale Organisationen an Vorgaben für ihre Regulierung.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat kürzlich einen Bericht (Quelle auf Englisch) mit Empfehlungen für Forschende, Ethikkommissionen, Regulierungsbehörden, Geldgeber und politische Entscheidungsträger veröffentlicht, „damit KI-gestützte Gesundheitsforschung verantwortungsvoll und zum Nutzen aller durchgeführt wird“.
„Künstliche Intelligenz schafft beispiellose Möglichkeiten, Gesundheitsforschung zu beschleunigen und das Leben von Menschen zu verbessern“, sagte Meg Doherty, Direktorin der WHO-Abteilung Science for Health.
„Gleichzeitig muss Innovation von starken ethischen Schutzmechanismen begleitet werden, die menschliche Würde, Rechte und Gerechtigkeit sichern.“