KI löst komplexe Gleichungen, beschleunigt Medizin- und Materialforschung.

Kürzlich hat Dr. Shuiwang Ji, Professor am Department of Computer Science and Engineering an der Texas A&M University und Experte für Künstliche Intelligenz im Wissenschafts- und Ingenieurbereich (AI4Science), gemeinsam mit Kollegen eine umfassende Forschungsarbeit veröffentlicht, die die Anwendung von KI zur Lösung komplexer mathematischer Gleichungen in der Wissenschaft und Technik untersucht. Das 500-seitige Papier, das in Foundations and Trends in Machine Learning erschienen ist, wurde von über 60 Forschern aus 15 Universitäten verfasst und zeigt, wie KI dabei helfen kann, Probleme zu lösen, die traditionell Jahre dauern können. Die Arbeit konzentriert sich auf Differentialgleichungen, die die Grundlagen der Quantenwelt, atomaren Systeme und kontinuierlicher Phänomene bilden. Ein Beispiel dafür ist die Schrödinger-Gleichung, die in der Quantenmechanik eine zentrale Rolle spielt. Traditionell lassen sich solche Gleichungen nur für kleine Systeme analytisch lösen, etwa bei zwei Teilchen wie Elektronen. Bei größeren Systemen mit vielen Teilchen steigt die Komplexität exponentiell, wodurch klassische Methoden ineffizient oder unmöglich werden. KI kann hier Abhilfe schaffen, indem sie Muster erkennt und Berechnungen beschleunigt, was die Analyse großer Systeme in kürzerer Zeit ermöglicht. Ji betont, dass die Naturwissenschaften darauf abzielen, das Verständnis der Welt auf verschiedenen Skalen zu erweitern, und dass KI diese Aufgabe revolutionieren kann. Durch die Verwendung von KI können Forscher schneller Fortschritte in Bereichen wie Arzneimitteldesign, Materialwissenschaften, Batterietechnik und Katalysatorentwicklung erzielen. Die KI-Algorithmen helfen dabei, die zugrunde liegenden physikalischen Gesetze effizienter zu modellieren und zu simulieren. Die Texas A&M University hat mit dem RAISE-Initiative (Research in Artificial Intelligence for Science and Engineering) eine Plattform geschaffen, um interdisziplinäre Forschung im Bereich KI und Wissenschaft zu fördern. Die Initiative umfasst über 85 Professoren und zielt darauf ab, KI als Werkzeug zur Beschleunigung wissenschaftlicher Entdeckungen und technischer Innovationen zu nutzen. Die Veröffentlichung unterstreicht, dass KI nicht nur in der Datenverarbeitung, sondern auch in der Lösung grundlegender physikalischer und chemischer Probleme von Bedeutung ist. Sie bietet neue Wege, um die Naturgesetze zu verstehen und anzuwenden, was zu schnelleren und präziseren Ergebnissen in der Forschung führen kann. Industrielle Experten sehen in der Integration von KI in die Wissenschaft einen Wendepunkt. Sie erwarten, dass solche Technologien die Entwicklungszyklen von Produkten erheblich verkürzen und neue Forschungsrichtungen eröffnen. Die RAISE-Initiative an der Texas A&M University ist dabei ein Vorreiter in der Förderung solcher interdisziplinären Ansätze.