Roboter Adam forscht selbstständig
Ein Roboter namens Adam wurde von Wissenschaftlern im Vereinigten Königreich mit Künstlicher Intelligenz (KI) und ausgeklügelten Algorithmen ausgestattet, sodass er Hypothesen entwickeln und einen ganzen Zyklus wissenschaftlicher Experimente ausführen kann. Die im Fachmagazin Science veröffentlichten Forschungsergebnisse ebnen den Weg für eine drastische Beschleunigung des wissenschaftlichen Erkenntnisprozesses. Gegenwärtig finden in Laboratorien Experimente mit großem Durchsatz durchaus auf automatisierte Weise statt, was dabei hilft, große Mengen wissenschaftlicher Daten in einem viel kürzeren Zeitraum zu bearbeiten, als das andernfalls möglich wäre. Im Bereich der Systembiologie, der sehr komplex ist und in dem man es mit wahnsinnig großen Datenmengen zu tun bekommt, die ein einzelner Forscher niemals auf vernünftige Weise analysieren könnte, sind diese Verfahren jedoch ungeeignet. Ein Forscher im Alleingang hätte zum Beispiel schon große Schwierigkeiten, das Volumen an Informationen zu einem Genom zu analysieren, und es wäre ihm kaum möglich, mehrere Genome gemeinsam zu analysieren. Der von Professor Ross King an der Aberystwyth Universität im Vereinigten Königreich geleiteten aktuellen Studie zufolge haben wissenschaftlich arbeitende Roboter das Potenzial, mehr als nur einfach eine Automatisierung der Systembiologie zu leisten. Sie könnten durch das Aufstellen von Hypothesen, Ausdenken von Experimenten, deren physikalische Ausführung und die kontinuierliche Interpretation der Ergebnisse die Art und Weise der Durchführung wissenschaftlicher Forschungsarbeit regelrecht revolutionieren. Fortschritte in der Künstlichen Intelligenz und der Datenverarbeitungssysteme ermöglichen das. Die Wissenschaftler entwickelten ein Robotersystem und stellten ihm die Aufgabe, bei der Bäckerhefe jene Gene zu identifizieren, die Enzyme für Katalysereaktionen kodieren (Wissenschaftler verwenden die Hefe gern, um komplexere Lebenssysteme zu modellieren). Dieses Rätsel wartete bereits seit 50 Jahren auf seine Lösung und die Forscher waren sehr gespannt, wie der Roboter damit fertig werden würde. Adam stellte 20 Hypothesen auf, überprüfte sie und zog Schlussfolgerungen auf der Grundlagen seiner Experimente. Die Forscher wiederholten die Experimente manuell und die Ergebnisse bestätigten sich tatsächlich. Der Grund, warum das Problem so schwierig zu lösen war, so stellten sie fest, bestand darin, dass es so viele, die ganze Sache komplizierende Faktoren gab - kein neues Problem in der Systembiologie. Laut der Studie waren die von dem Roboter durchgeführten Analysen für den Kraftakt der Entwirrung dieses funktionalen Netzes durchaus erforderlich. Die eindeutige Beschreibung und Aufzeichnung wissenschaftlicher Arbeit ist für den freien Austausch wissenschaftlicher Erkenntnisse von grundlegender Bedeutung. Der Roboter war in der Lage, jeden Schritt des Prozesses, vom Beginn bis zum Ende, detailreich und penibel genau zu dokumentieren. Adam konnte außerdem den gesamten wissenschaftlichen experimentellen Zyklus in einer sehr kurzen Zeit durchlaufen, was den Forschern Anlass zu der Hoffnung gibt, dass mithilfe der neuen Arbeitsweise neue Entdeckungen in einer viel schnelleren Gangart gemacht werden können, als dies derzeit möglich ist. "Wenn Wissenschaft effizienter wäre, könnte sie weitaus besser zur Lösung gesellschaftlicher Probleme eingesetzt werden", so Professor King. "Automation ist ein gangbarer Weg, um Wissenschaft effizienter zu machen. Schließlich war die Automatisierung auch die treibende Kraft, die hinter einem Großteil des Fortschritts im 19. und 20. Jahrhundert steckte, und wahrscheinlich wird sich das so fortsetzen." Man könnte nun natürlich argumentieren, dass Adam seine Entdeckung nur aufgrund der Art und Weise machen konnte, wie die Forscher ihm das Problem formuliert hätten. Das Team behauptet jedoch, dass Adam die erste Maschine sei, die selbstständig neues, wissenschaftliches Wissen entdeckt hat. "Wir akzeptieren, dass das von Adam automatisch generierte Wissen eher bescheiden ist", schließt die Studie. "Dieses Wissen ist jedoch nicht trivial, und im Fall des von Genen kodierten Proteins 2A2OA enträtselt es ein 50 Jahre altes Puzzle, ist vielleicht sogar der letzte Stein zu dessen Lösung." Adam führte vor, wie eine einfache Form von mittels Hypothesen erarbeiteten Entdeckungen automatisiert werden kann, was ein bedeutender Schritt vorwärts für die KI und Datenverarbeitungssysteme ist. Der Einsatz von Roboter-Wissenschaftlern in den Laboratorien wird hoffentlich die Arbeitsbedingungen für die menschlichen Wissenschaftler bei biologischen Untersuchungen verbessern. In einem Kommentar zu der Studie in einem Podcast-Interview mit Science sagte Dr. David Waltz: "In der Biologie hat man offensichtlich mit riesigen Datenmengen zu tun, die es zu verstehen gilt. Es wäre keine gute Idee, die Biologie bis hin zu ein paar simplen Begriffen vereinfachen zu wollen. In gewissem Sinne macht es die Biologie erforderlich, dass wir sehr große Mengen von Daten katalogisieren, verstehen und organisieren. Die Biologie braucht in einzigartiger Weise genau solche Verfahren wie das beschriebene, um überhaupt einen Sinn in diesen Daten zu finden." Die neuen Erkenntnisse hätten gleichfalls Auswirkungen auf die Verbesserung der Untersuchung astronomischer Daten und bei der Klimamodellierung, erklärte er. In einem begleitenden Kommentar kommentieren Dr. Waltz und Bruce G. Buchanan: "Systeme, in denen Mensch und Maschine Partner sind und die Aufgaben jeweils nach besten Können verteilt sind, können möglicherweise die Geschwindigkeit des wissenschaftlichen Fortschritts dramatisch erhöhen, dabei die wissenschaftliche Praxis revolutionieren und Veränderungen dessen, was Wissenschaftler wissen müssen, herbeiführen." Der nächste Schritt besteht nun darin, die Funktionen und Fähigkeiten des Roboters unter Nutzung von Software zu erweitern, die es externen Nutzern ermöglichen wird, Hypothesen und Experimente vorzuschlagen. Die Wissenschaftler hoffen einen Weg zu finden, der Teams aus Menschen und Roboter-Wissenschaftlern die Zusammenarbeit ermöglicht. Adam ist nur ein Prototyp, aber die Mitarbeiter des Team aus dem Vereinigten Königreich sind davon überzeugt, dass schon ihr nächster Roboter für Wissenschaftler, die neue Arzneimittel zur Bekämpfung von Krankheiten wie etwa Malaria suchen, eine sehr vielversprechende Hilfe sein wird.
Länder
Vereinigtes Königreich