Kunstmatige intelligentie lost een mysterie op dat wetenschappers al meer dan een eeuw voor een raadsel stelt.

In een ongekende wetenschappelijke prestatie heeft een team van onderzoekers aan de Columbia University in de Verenigde Staten een meer dan honderd jaar oud raadsel opgelost met behulp van kunstmatige intelligentie. Deze stap kan de weg vrijmaken voor brede ontwikkelingen in technologie en materiaalkunde.

Wetenschappers zijn er in geslaagd de precieze atomaire structuur van nanokristallen te bepalen. Dit zijn extreem kleine deeltjes die veel worden gebruikt in de elektronica-industrie en de ontwikkeling van moderne materialen, maar ook in de archeologie en de analyse van artefacten.

Deze kleine moleculen vormen al lang een uitdaging voor wetenschappers, vanwege hun gebrek aan regelmatige kristallijne orde. Hierdoor zijn traditionele röntgendiffractietechnieken onbruikbaar voor hun onderzoek. Deze technieken maken gebruik van grote, georganiseerde kristallen die een specifiek patroon vertonen waarmee de rangschikking van atomen kan worden bepaald, terwijl nanokristallen stralen verstrooien in complexe patronen die moeilijk te ontcijferen zijn. Het onderzoeksteam gaf echter niet op. In plaats daarvan ontwikkelden ze een nieuw algoritme genaamd PXRDnet, dat wordt aangestuurd door geavanceerde kunstmatige intelligentie en dat in staat is om onduidelijke diffractiepatronen te analyseren op basis van een database met tienduizenden kristalstructuren.

Door het algoritme op deze patronen te trainen, kon het team de waarschijnlijke atomaire rangschikking van de bestudeerde materialen afleiden, zonder dat ze daarvoor directe fysieke informatie over de materialen nodig hadden. Professor Simon Billing daarentegen uitte zijn verbazing over het vermogen van AI om de regels die de natuur voorschrijft te leren. Hierdoor kan AI obstakels overwinnen die wetenschappers al tientallen jaren in de weg zitten.

Daarnaast merkten de onderzoekers op dat het algoritme nanokristallen kan analyseren die zo klein zijn als 10 angstrom, 10.000 keer dunner dan de dikte van een menselijke haar. Deze doorbraak vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in het begrijpen van materialen op atomair niveau, zonder dat er dure instrumenten of perfecte kristallen nodig zijn.

Teamleider Gabe Gou benadrukte daarentegen dat het gebruik van kunstmatige intelligentie in deze context een enorme vooruitgang betekent. Hij merkte daarbij op dat deze technologie tot voor kort moeite had met het onderscheiden van katten van honden.

Professor Hod Lipson legde daarentegen uit dat het indrukwekkend is dat kunstmatige intelligentie, ondanks het ontbreken van fysieke of cognitieve intuïtie, complexe problemen kan oplossen die experts al meer dan een eeuw lang ontgaan.

Deze prestatie bevestigt dat kunstmatige intelligentie niet alleen een hulpmiddel is, maar een kracht die baanbrekende wetenschappelijke oplossingen kan bieden op verschillende gebieden. Daarmee worden veelbelovende mogelijkheden geopend voor toekomstige ontdekkingen die het wetenschappelijk onderzoek zoals wij dat nu kennen, ingrijpend kunnen veranderen.