Revolutie in Braunschweig: AI herkent moleculen met 99 procent precisie!

Revolutie in Braunschweig: AI herkent moleculen met 99 procent precisie!

Onderzoekers van de TU Braunschweig hebben opmerkelijke vooruitgang geboekt op het gebied van microscopie door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie (AI) om een ​​revolutie teweeg te brengen in de beeldanalyse. Onder leiding van professor Timo de Wolff en professor Uta Schlickum heeft een interdisciplinair team een ​​AI ontwikkeld die in staat is om scanning tunneling microscoopbeelden te karakteriseren met een indrukwekkende nauwkeurigheid van 99 procent.

Het gebruik van AI bij microscopie opent niet alleen nieuwe wegen voor onderzoek, maar verbetert ook de efficiëntie aanzienlijk. Vóór de introductie van deze technologie moesten wetenschappers handmatig moleculen zoeken en tellen op scanning-sondemicroscopiebeelden, wat erg tijdrovend was. Nu maakt AI nauwkeurige evaluatie binnen enkele seconden mogelijk en kan onderzoek aanzienlijk worden versneld.

De uitdaging van trainingsgegevens

Voorheen had de AI duizenden gelabelde trainingsafbeeldingen nodig om betrouwbare resultaten te leveren. Een van de uitdagingen was om met een kleine hoeveelheid originele afbeeldingen voldoende gegevens te genereren voor training. Om dit probleem op te lossen, creëerden de onderzoekers een computergegenereerde trainingsdataset die qua kwaliteit nauwelijks onderdoet voor de echte beelden. Deze innovatieve aanpak heeft AI in staat gesteld om ook de chirale uitlijning van moleculen op echte gegevens met een betrouwbaarheid van 99 procent te herkennen.

Een ander opvallend aspect van het onderzoek is de toename van de efficiëntie van katalyse- en sensortechnologieën, die mogelijk wordt gemaakt door de chiraliteitsafhankelijke analyse van de moleculen. De fotonenscanning-elektronenmicroscoop in LENA die in dit onderzoek wordt gebruikt, levert atoomprecieze beelden op en is een cruciaal hulpmiddel voor dit soort onderzoeken.

Een netwerk voor kunstmatige intelligentie

Het project KI4ALL, waarbij meerdere universiteiten zoals de TU Clausthal en de Ostfalia University of Applied Sciences betrokken zijn, heeft tot doel een uitgebreid netwerk op het gebied van kunstmatige intelligentie te creëren. Een centraal onderdeel van het project is de oprichting van een AI-hub die uitwisseling en netwerken bevordert. Hiervoor wordt digitale onderwijsinhoud gecreëerd over actuele AI-toepassings- en onderzoeksgebieden, die beschikbaar zijn als Open Educational Resources (OER). Dit aanbod is niet alleen gericht op studenten, maar ook op iedereen die geïnteresseerd is in het uitbreiden van hun vaardigheden op het gebied van AI.

Het project wordt gefinancierd door het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek en de deelstaat Nedersaksen en maakt deel uit van het financieringsinitiatief “Kunstmatige intelligentie in het hoger onderwijs”. Dit toont het groeiende belang van AI in de academische en praktijkwereld.

Synergieën tussen kwantummechanica en AI

Een ander spannend aspect is de invloed van de kwantummechanica op de ontwikkelingen op het gebied van kunstmatige intelligentie De kennis wordt besproken. De kwantummechanica biedt inzichten in fundamentele wetten van materie en energie die het potentieel hebben om de gegevensverwerking en machine learning fundamenteel te revolutioneren. Synergieën uit deze twee dynamische onderzoeksvelden openen nieuwe horizonten, bijvoorbeeld door de toepassing van kwantumprincipes zoals verstrengeling en superpositie in AI-systemen.

Deze principes zouden de efficiëntie van data-analyse aanzienlijk kunnen vergroten en toepassing kunnen vinden op diverse gebieden zoals klimaatmodellering, farmaceutisch onderzoek en materiaalkunde. De combinatie van quantum computing en AI biedt echter niet alleen kansen maar ook uitdagingen, waaronder de hoge rekenvereisten en de complexiteit van het ontwikkelen van geschikte algoritmen.

Het bevorderen van onderzoek op deze gebieden belooft niet alleen innovatieve benaderingen voor het oplossen van complexe problemen, maar roept ook ethische vragen op over gegevensbeveiliging en het verantwoorde gebruik van informatie. De overlap tussen de kwantummechanica en AI zou de grenzen van de huidige technologie kunnen verleggen en nieuwe mogelijkheden kunnen openen voor toekomstige onderzoeksrichtingen.