Schwedische Forschende haben ein KI-System entwickelt, das den gesamten wissenschaftlichen Prozess von der Hypothese bis zur Auswertung fast ohne menschliche Hilfe durchläuft.
In Schweden hat ein Forschungsteam einen KI-Wissenschaftler entwickelt. Das System formuliert wissenschaftliche Hypothesen, entwirft Experimente und wertet deren Ergebnisse aus.
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Das Team kombinierte mehrere Large Language Models (LLMs), große Datenbanken und physische Laborroboter zu einem geschlossenen System, das den gesamten Zyklus der wissenschaftlichen Entdeckungen (Quelle auf Englisch) abdeckt.
„Für einen Menschen sind diese Datenmengen zu groß, aber unser KI-Wissenschaftler konnte vielversprechende biologische Fragestellungen identifizieren, passende Experimente empfehlen, die Ergebnisse bewerten und sein Verständnis anhand neuer Belege schrittweise 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 Bierhefe oder Backhefe. Aus diesen Daten leitete das System knapp 2.000 überprüfbare Vorhersagen dazu ab, wie Nährstoffe das Zellwachstum und die Stressresistenz beeinflussen.
Anschließend bewertete das System die Hypothesen, wählte geeignete Vergleichskontrollen und übersetzte die Ideen in Schritt-für-Schritt-Anweisungen im Maschinenformat für die Laborausrüstung.
Nach Abschluss der Tests analysierte die KI die Daten, prüfte, ob die Vorhersagen zutrafen, und aktualisierte oder verfeinerte die widerlegten Hypothesen automatisch für kommende Zyklen.
„Der KI-Wissenschaftler dient nicht nur als Entscheidungsunterstützung. Er erzeugt aktiv neues wissenschaftliches Wissen“, sagte Tiukova.
Die Autorinnen und Autoren sehen die Zukunft der Forschung in der Automatisierung. Fortschritte in Robotik, KI und Hochdurchsatz-Technologien verändern den wissenschaftlichen Prozess.
„KI-Wissenschaftler werden mit menschlichen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zusammenarbeiten, um Entdeckungen in Biologie, Medizin und Biotechnologie zu beschleunigen“, sagte Ross King, Seniorautor der Studie an der Universität Göteborg.
„Solche KI-Systeme haben das Potenzial, die Zeit zu verkürzen, die für die Bearbeitung komplexer wissenschaftlicher Fragen nötig ist, und den Einsatz von Laborressourcen zu optimieren“, so King.
Menschen bleiben unverzichtbar
Die Forschenden betonen, dass solche KI-Lösungen menschliche Verzerrungen verringern, Forschungszyklen beschleunigen und Schwankungen reduzieren können, die durch menschliche Fehler, unvollständig dokumentierte Versuchsabläufe, Umweltbedingungen und andere Faktoren entstehen, welche Ergebnisse und Reproduzierbarkeit beeinflussen.
Zugleich stellen die Autorinnen und Autoren klar, dass Menschen in der Forschung weiterhin eine Schlüsselrolle spielen.
„Menschen bleiben unverzichtbar, um Prioritäten zu setzen, größere Zusammenhänge zu deuten, Forschungsprogramme zu entwickeln und die Einhaltung ethischer Regeln zu sichern“, sagte King.
„Künftige Generationen autonomer Labore werden zunehmend dazu in der Lage sein, mit Menschen zusammenzuarbeiten, und zu wertvollen Partnern werden, wenn es darum geht, die schwierigsten Fragen in Biologie und Medizin zu lösen.“
Mit dem wachsenden Einsatz von KI in der Forschung beschäftigen sich internationale Organisationen damit, wie sie reguliert werden soll.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat kürzlich einen Bericht (Quelle auf Englisch) mit Empfehlungen für Forschende, Ethikkommissionen, Aufsichtsbehörden, Geldgeber und politische Entscheidungsträger veröffentlicht, „damit KI-gestützte Gesundheitsforschung verantwortungsvoll und zum Nutzen aller durchgeführt wird“.
„Künstliche Intelligenz schafft nie dagewesene Chancen, Gesundheitsforschung zu beschleunigen und das Leben der Menschen zu verbessern“, sagte Meg Doherty, Direktorin der WHO-Abteilung Science for Health.
„Gleichzeitig muss Innovation durch starke ethische Leitplanken begleitet werden, die menschliche Würde, Rechte und Gerechtigkeit schützen.“