KI beschleunigt die Entdeckung neuer Materialien

Russische Forscher haben einen bedeutenden Durchbruch in der Entwicklung neuer Materialien erzielt. Sie nutzten Künstliche Intelligenz (KI), um den Prozess der Identifizierung und Analyse der Eigenschaften potenzieller Verbindungen zu beschleunigen. Ein Team des AIRI Institute of Artificial Intelligence, unterstützt von Sber, Skoltech und der Tomsker Polytechnischen Universität, entwickelte ein KI-System, das auf Graph Neural Networks (GNNs) basiert. Dieses System hilft, effektive Elementkombinationen zur Herstellung vielversprechender neuer Verbindungen auf Bor- und Wolframbasis zu finden. "Das trainierte Modell ermöglichte es uns, alle Daten in nur wenigen Tagen zu analysieren und die vielversprechendsten für die experimentelle Überprüfung auszuwählen", sagt Roman Eremin, leitender Forscher am AIRI. Traditionelle Methoden zur Berechnung der Eigenschaften von Molekülen, die quantenchemisch sind, erfordern erhebliche Rechenressourcen und Zeit. Dies gilt insbesondere, wenn die Struktur der Verbindung komplex ist – wobei jede Atom- und Elektronenberechnung schwieriger wird. Dies kann Monate oder sogar Jahre dauern. KI hilft, diese Barriere zu umgehen. Dies ermöglicht es, den Prozess zu beschleunigen und nicht Hunderttausende von Konfigurationen umsonst zu verschwenden. "Wir haben konsequent nur diejenigen Strukturen in das Training einbezogen, bei denen das Modell die meisten Fehler gemacht hat. Dies reduzierte die kombinatorische Komplexität der Aufgabe", erklärt Eremin. Das erstellte KI-Modell ist nicht nur auf Borverbindungen beschränkt. Es kann zur Suche nach neuen Materialien in anderen chemischen Systemen verwendet werden – von medizinischen Verbindungen bis hin zum Weltraumantrieb. Ein neuronales Netz (auch ein künstliches neuronales Netz, KNS, oder einfach ein neuronales Netz) ist ein mathematisches Modell sowie seine Software- oder Hardwareimplementierung, das nach dem Prinzip der Organisation biologischer neuronaler Netze aufgebaut ist – den Netzwerken von Nervenzellen eines lebenden Organismus.