Künstliche Intelligenz löst ein Rätsel, das Wissenschaftler seit über einem Jahrhundert vor Rätsel stellt.

In einer beispiellosen wissenschaftlichen Leistung hat ein Forscherteam der Columbia University in den USA mithilfe künstlicher Intelligenz ein über ein Jahrhundert altes Rätsel gelöst. Dieser Schritt könnte den Weg für umfassende Entwicklungen in Technologie und Materialwissenschaft ebnen.

Wissenschaftlern ist es gelungen, die genaue atomare Struktur von Nanokristallen zu bestimmen. Dabei handelt es sich um extrem kleine Partikel, die in der Elektronikindustrie und bei der Entwicklung moderner Materialien weit verbreitet sind und darüber hinaus auch in der Archäologie und bei der Analyse von Artefakten Anwendung finden.

Diese kleinen Moleküle stellen für die Wissenschaftler schon seit langem eine Herausforderung dar, da ihnen die regelmäßige kristalline Ordnung fehlt und herkömmliche Röntgenbeugungstechniken für ihre Untersuchung unbrauchbar sind. Diese Techniken basieren auf großen, geordneten Kristallen, die ein bestimmtes Muster aufweisen, das dabei hilft, die Anordnung der Atome zu bestimmen, während Nanokristalle Strahlen in komplexe Muster streuen, die schwer zu entziffern sind. Das Forschungsteam gab jedoch nicht auf. Stattdessen entwickelten sie einen neuen Algorithmus namens PXRDnet, der auf fortschrittlicher künstlicher Intelligenz basiert und in der Lage ist, unklare Beugungsmuster auf der Grundlage einer Datenbank mit Zehntausenden von Kristallstrukturen zu analysieren.

Indem das Team den Algorithmus anhand dieser Muster trainierte, konnte es auf die wahrscheinliche atomare Anordnung der untersuchten Materialien schließen, ohne direkte physikalische Informationen darüber zu benötigen. Im Gegensatz dazu äußerte Professor Simon Billing sein Erstaunen über die Fähigkeit der KI, die von der Natur zugelassenen Regeln zu erlernen und so Hindernisse zu überwinden, die Wissenschaftler jahrzehntelang behindert haben.

Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass der Algorithmus in der Lage ist, Nanokristalle mit einer Größe von nur 10 Angström zu analysieren, also 10.000 Mal dünner als ein menschliches Haar. Dies ist ein Durchbruch, der einen Paradigmenwechsel im Verständnis von Materialien auf atomarer Ebene darstellt, ohne dass teure Instrumente oder perfekte Kristalle erforderlich sind.

Andererseits betonte Teamleiter Gabe Gou, dass der Einsatz künstlicher Intelligenz in diesem Zusammenhang einen enormen Fortschritt darstelle, und merkte an, dass diese Technologie bis vor kurzem Schwierigkeiten hatte, Katzen von Hunden zu unterscheiden.

Im Gegensatz dazu erklärte Professor Hod Lipson, dass die beeindruckende Fähigkeit der künstlichen Intelligenz trotz ihres Mangels an physischer oder kognitiver Intuition darin bestehe, komplexe Probleme zu lösen, die den Experten seit mehr als einem Jahrhundert entgangen seien.

Dieser Erfolg bestätigt, dass künstliche Intelligenz nicht nur ein Hilfsmittel ist, sondern eine Kraft, die bahnbrechende wissenschaftliche Lösungen in vielen Bereichen liefern kann und vielversprechende Horizonte für zukünftige Entdeckungen eröffnet, die das Gesicht der wissenschaftlichen Forschung, wie wir sie kennen, verändern könnten.