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March 9, 2021

Wie Künstliche Intelligenz Innovation beschleunigen kann

Michael hat sich in den letzten Monaten ausschließlich mit dem Thema Künstliche Intelligenz und deren ganz verschiedenen Einsatzgebieten beschäftigt. Dass smarte Technologien uns auch helfen können nachhaltiger zu wirtschaften, zeigt er in diesem Artikel.

Eine erfolgreiche Wirtschaft wird künftig nur noch eine nachhaltig funktionierende Wirtschaft sein. Die Frage ist nicht, ob das geschieht, sondern wie schnell. Angesichts der Komplexität der Probleme die vor uns liegen, müssen wir Innovation neu definieren – Künstliche Intelligenz, verbunden mit anderen Hochtechnologien, spielt bei diesem Ansatz eine entscheidende Rolle.


In welchem Ausmaß Künstliche Intelligenz beim Weg in eine nachhaltig lebende Gesellschaft helfen kann, zeigt eine Untersuchung des KTH Royal Institute of Technology in Stockholm. Die Forscher analysierten, wo Methoden der Künstlichen Intelligenz die 169 Einzelziele aus dem Spektrum der 17 UN-Nachhaltigkeitsziele sinnvoll unterstützen können.
Das Ergebnis: 134 der Einzelziele sind mit Unterstützung von Anwendungen aus dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz entweder schneller oder in höherer Qualität erreichbar.

Künstliche Intelligenz kann zum Beispiel helfen, das Problem der unterschiedlichen Verfügbarkeit von regenerativen Energieträgern zu lösen – indem Angebot und Nachfrage in sogenannten Smart-Grid-Systemen effizienter ausbalanciert werden. Sie kann dabei helfen, Rohstoffe in Müll besser zu identifizieren, komplexe Simulationen für die Analyse von Lebenszyklusszenarien neuer Produkte durchzuführen und vieles mehr.


Wenn es darum geht, Neues zu entwickeln, kommt es vor allem darauf an, die geforderten Spezifikationen möglichst schnell und ressourcenschonend zu erreichen. Der Teufel steckt jedoch im Detail, denn die besonderen Eigenschaften neuer Produkte oder Werkstoffe zu entwickeln, dauert oft sehr lange und benötigt viel Ingenieurswissen und -erfahrung. Hier kann Künstliche Intelligenz den entscheidenden Fortschritt bringen, und Entwicklungsarbeiten dramatisch beschleunigen, wie das folgende Beispiel zeigt.

Künstliche Intelligenz, der Durchlauferhitzer für nachhaltige Innovationen

Mischungen aus unterschiedlichen Metallen sind der Zaubertrank im Maschinenbau. Das weiche Zinn verleiht Kupfer eine deutlich höhere Festigkeit und Härte – sehr geschätzt in der Bronzezeit für Waffen. Chrom und Nickel machen Eisen zu nichtrostendem Stahl. Moderne Super-Legierungen können Eigenschaften von Glas besitzen oder setzen elektrischem Strom keinen Widerstand mehr entgegen. Je nach Zusammensetzung entstehen gänzlich neue Eigenschaften.


Die ganze Sache hat nur einen Haken: Die Zeit. Es dauert lange, eine neue Legierung herzustellen, wenn dabei bestimmte Eigenschaften erfüllt sein müssen. Pro Iteration rechnen die Wissenschaftler mit drei Monaten. 20 Iterationen bis zur gewünschten guten, neuen Legierung summieren sich dann schnell auf fünf Jahre Entwicklungszeit.
Ein neuartiges Robotersystem in Kombination mit einem KI-Modell schafft die gleiche Leistung innerhalb von 5 Monaten. Dabei werden die Metallpulver von einem Roboter gemischt und im Brennpunkt eines Lasers geschmolzen. Dabei entsteht eine millimetergroße Probe der neuen Legierung. Ein automatisches Analysesystem misst die chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften und speist sie in eine virtuelle Legierungsdatenbank ein.

Das KI-System wiederum kann nun Muster analysieren und die Verbindung herstellen zwischen Eigenschaften der Legierungen und ihrer chemischen Zusammensetzung. Das KI-System empfiehlt schließlich die neuen Iterationen. Einzelne Prozessschritte werden nach Angaben des norwegischen Forschungsinstituts Sintef so um den Faktor 1000 beschleunigt. Außerdem wird erheblich weniger Energie und Material für das Herstellen der Legierungen benötigt.

Beispiele wie dieses zeigen, wie KI auf dem Weg zur schnellen Problemlösung und Ressourcenschonung einen enormen Beitrag leisten kann. KI hilft, komplexen Problemen schneller und effizienter auf die Spur zu kommen. Diese Erkenntnis ist wichtig. Denn laut Massachussetts Institute of Technology läuft uns die Zeit davon.
Um die drängenden Probleme der Zeit zu lösen, muss Innovation mindestens um den Faktor 10 beschleunigt werden.


Höchste Zeit also, Innovation auf vielen Ebenen zu verbessern. Wir müssen Wissen besser verfügbar und auswertbar machen. Wir müssen die Gründe für Probleme besser verstehen, um nachhaltig wirksame Lösungen zu entwickeln. Wir benötigen schneller unkonventionelle Konzepte, um techno- logische Durchbrüche zu erreichen.
Um all dies zu erreichen, wollen wir das Innovieren auf eine neue Stufe heben. Auch aus diesem Grund haben wir den AI Planner (http://aitoolbook.com) entwickelt. Er soll möglichst vielen Menschen helfen, einen Zugang zur sinnvollen Nutzung von Künstlicher Intelligenz zu bekommen, und er soll die Hemmschwelle senken, sich mit diesem Thema überhaupt auseinanderzusetzen.

The AI Toolbook
Ein Buch aus dem Hause INDEED für Entscheider, Innovatoren und Macher.
www.aitoolbook.com

Michael Leitl

AI Evangelist

Studied chemistry in Reutlingen, was a long-time editor at “Harvard Business Manager”, cofounder of the Newsplatform Pocketstory and Member of the Innovationteam at “Der Spiegel”: Michael brings a wealth of knowledge and the journalistic point of view to the team of Tools of Innovators and INDEED Innovation.

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