KI und die Zukunft der Materialforschung

Ein Blick hinter die Kulissen der Forschung

Im Podcast „Ring der Zukunft“ der Stiftung-Werner-von-Siemens-Ring nehme ich Sie als Moderatorin mit auf eine Reise in die Welt der Technik und Wissenschaft. In jeder Folge spreche ich mit führenden Forschungspersönlichkeiten, die für ihre herausragenden Leistungen in den Natur- und Technikwissenschaften ausgezeichnet wurden. Gemeinsam blicken wir hinter die Kulissen ihrer Arbeit und erfahren, wie sie mit ihren Innovationen die Zukunft mitgestalten.

Wie Materialen unsere Welt gestalten

Die Geschichte der Menschheit ist eng mit der Geschichte der Materialien verknüpft. Wir Menschen haben sogar ganze Epochen nach den Materialen benannt, die diese Zeit geprägt haben. Denken Sie nur einmal an die Steinzeit, die Bronzezeit oder das Siliziumzeitalter!

Heute stehen wir erneut an einem Wendepunkt: Künstliche Intelligenz (KI) und Supercomputer läuten ein neues Kapitel ein, das die Materialforschung revolutioniert.

In der aktuellen Folge treffe ich Professorin Janine George, die genau in diesem Feld arbeitet. Gemeinsam sprechen wir darüber, warum Materialforschung heute so spannend ist, wie KI völlig neue Möglichkeiten eröffnet und was wir aus der Vergangenheit für die Materialien der Zukunft lernen können.

Vom Labor zum Supercomputer: Wie KI die Forschung beschleunigt

Was ich als Moderatorin aus dem Gespräch mit Janine George lerne: Materialforschung war lange ein extrem zeitaufwendiger Prozess. Neue Materialien wurden über Monate oder sogar Jahre getestet. Heute übernimmt KI diese Vorarbeit und simuliert Materialeigenschaften digital.

„Wir setzen Algorithmen ein, um innerhalb kürzester Zeit die besten Materialkombinationen zu identifizieren“, erklärt Janine George. „Früher hätten wir dafür Monate gebraucht.“

Ein spannendes Beispiel ist die Entwicklung effizienterer Materialien für Batterien und Solarzellen. Hier sucht KI gezielt nach Stoffen, die besonders langlebig, leistungsstark und umweltfreundlich sind. So können Unternehmen wertvolle Ressourcen sparen und schneller Innovationen auf den Markt bringen.

Warum diese Forschung entscheidend ist

Als Moderatorin des Podcasts stelle ich meinen Interviewgästen stets die Frage nach dem WARUM: Warum ist gerade Ihre Forschung so bedeutsam für die Menschheit?

Die Antwort von Janine George ist klar: Die Ergebnisse ihrer Arbeit könnten uns helfen, globale Herausforderungen wie den Klimawandel oder die Energiewende zu bewältigen.

• Effizientere Batterien könnten die Elektromobilität revolutionieren.
• Hochleistungs-Solarzellen machen erneuerbare Energiequellen attraktiver.
• Nachhaltige Materialien bieten neue Möglichkeiten für die Industrie, etwa im Bauwesen oder in der Medizintechnik.

Machine Learning: Der nächste Schritt zur autonomen Materialentwicklung

Was mich als Moderatorin dieser Folge besonders fasziniert hat, ist der Einsatz von generativen Modellen. Diese Modelle gehen über das einfache Vorhersagen von Materialeigenschaften hinaus – sie entwickeln völlig neue Materialkombinationen, die bisher unbekannt waren.

„Wir stehen an einem Punkt, an dem KI bald autonom Materialien entwerfen könnte, die wir als Menschen nie in Betracht gezogen hätten“, sagt Janine George.

Ein weiteres zukunftsweisendes Konzept ist die Arbeit mit digitalen Zwillingen – virtuellen Abbildern physischer Materialien. Sie ermöglichen präzise Simulationen und machen komplexe Labortests in vielen Fällen überflüssig.

Die Herausforderung: Von der Theorie zur Praxis

Mich interessiert auch, von Janine George zu erfahren, welche Fallstricke es auf dem Weg von der Theorie zur Praxis gibt. Und die gibt es tatsächlich:

Ein Material kann auf dem Computer perfekt erscheinen – bis es in der Realität getestet wird und nicht die gewünschte Stabilität oder Leitfähigkeit hat.

„Die besten Ergebnisse erzielen wir, wenn digitale Simulation und experimentelle Forschung Hand in Hand gehen“, erklärt Janine George. Ein weiterer Punkt, den ich im Gespräch mitnehme: Die Qualität der Daten ist entscheidend. KI ist nur so gut wie die Daten, die sie analysiert. Unvollständige Datensätze können falsche Ergebnisse liefern – eine Herausforderung, die Wissenschaftler:innen ständig im Blick behalten.

Blick in die Zukunft der Materialforschung

Am Ende einer jeden Podcast-Folge von „Ring der Zukunft“ blicke ich immer mit meinem Interviewgast in die Zukunft. So ist meine Frage als Moderatorin:
Wie sieht die Materialforschung in zehn Jahren aus?

„KI wird eine zentrale Rolle spielen“, sagt Janine George überzeugt. „Wir werden immer mehr Materialien sehen, die fast vollständig digital entwickelt wurden.“ Besonders die Kombination von generativen KI-Modellen und digitalen Zwillingen könnte die industrielle Produktion revolutionieren – etwa bei Hochleistungskomponenten für die Raumfahrt oder neuen Baustoffen für die Architektur der Zukunft.

Fazit: Künstliche Intelligenz als Innovationsmotor

Was ich aus dem Gespräch mit Janine George mitnehme: Die Verbindung von Künstlicher Intelligenz, Machine Learning und Materialforschung ist ein echter Gamechanger. Diese Technologien verkürzen Entwicklungszeiten, sparen Ressourcen und ermöglichen Innovationen, die noch vor wenigen Jahren undenkbar waren.

🎧 Hören Sie die vollständige Folge des Podcasts „Ring der Zukunft“ der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring, um mehr über diese spannenden Entwicklungen zu erfahren.