Von KI für die Wissenschaft zu agenter Wissenschaft: Eine Übersicht über autonome wissenschaftliche Entdeckung

Künstliche Intelligenz (KI) verändert die wissenschaftliche Entdeckung grundlegend und entwickelt sich von spezialisierten rechnerischen Werkzeugen hin zu autonomen Forschungspartnern. Wir positionieren das Agentic Science als eine entscheidende Stufe innerhalb des umfassenderen Paradigmas „KI für die Wissenschaft“, in dem KI-Systeme von partieller Unterstützung zu vollständiger wissenschaftlicher Autonomie fortschreiten. Durch große Sprachmodelle (LLMs), multimodale Systeme und integrierte Forschungsplattformen zeigen agente KI-Systeme Fähigkeiten in der Hypothesenbildung, der experimentellen Planung, Durchführung, Analyse und iterativen Verbesserung – Verhaltensweisen, die bisher als ausschließlich menschlich galten. Diese Übersichtsarbeit bietet eine themenorientierte Darstellung der autonomen wissenschaftlichen Entdeckung in den Bereichen Lebenswissenschaften, Chemie, Materialwissenschaften und Physik. Wir vereinen drei bisher fragmentierte Perspektiven – prozessorientierte, autonomieorientierte und mechanismusorientierte Sichtweisen – durch ein umfassendes Rahmenwerk, das grundlegende Fähigkeiten, zentrale Prozesse und fachspezifische Umsetzungen verbindet. Aufbauend auf diesem Rahmenwerk (i) verfolgen wir die Entwicklung von „KI für die Wissenschaft“, (ii) identifizieren fünf zentrale Fähigkeiten, die wissenschaftliche Autonomie tragen, (iii) modellieren die Entdeckung als dynamischen vierstufigen Arbeitsablauf, (iv) beleuchten Anwendungen in den genannten Fachgebieten und (v) synthetisieren zentrale Herausforderungen sowie zukünftige Chancen. Diese Arbeit legt eine themenorientierte Synthese der autonomen wissenschaftlichen Entdeckung vor und positioniert das Agentic Science als strukturiertes Paradigma zur Weiterentwicklung der künstlich-intelligenten Forschung.