Das Smartphone in der Hosentasche, die Solarzelle auf dem Dach, der Akku im E-Auto – hinter all dem stecken jahrelange Versuche, das richtige Material zu finden. Forschende testen, analysieren und verbessern immer wieder. Das kostet Zeit und Geld. In Dresden arbeiten zwei Leibniz-Institute jetzt daran, diesen Prozess mit Künstlicher Intelligenz deutlich zu beschleunigen.
Das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW Dresden) und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) haben dafür das Projekt „Leibniz-AI4MAT“ gestartet. Der Name steht für „Artificial Intelligence for In Silico Materials Research“ – also KI-gestützte Materialforschung am Computer. „In silico“ bedeutet, dass Experimente zunächst digital simuliert werden, bevor sie im Labor stattfinden.
Weniger Versuch und Irrtum
Materialforschung basiert bislang häufig auf vielen aufeinanderfolgenden Versuchen. Mit KI soll dieser Prozess gezielter werden. Computermodelle werten große Mengen an Forschungsdaten aus und erkennen Zusammenhänge, die sich mit klassischen Methoden nur schwer erfassen lassen. So lässt sich vorhersagen, welche Materialien bestimmte Eigenschaften besitzen könnten – bevor aufwendige Laborversuche beginnen.
Im Mittelpunkt des Projekts steht ein leistungsfähiger Rechencluster, also ein Verbund vieler miteinander vernetzter Computer. Er soll beiden Instituten gemeinsam zur Verfügung stehen. Mit seiner Hilfe können Forschende Materialeigenschaften berechnen, neue Materialkombinationen virtuell testen und geeignete Herstellungswege identifizieren.
Forschen und dabei Energie sparen
Der Betrieb solcher Hochleistungsrechner benötigt viel Energie und erzeugt Wärme. Damit diese nicht ungenutzt bleibt, ist ein Abwärmerückgewinnungssystem geplant, das die entstehende Wärme weiterverwendet. So entsteht eine leistungsfähige und zugleich möglichst energieeffiziente Forschungsinfrastruktur.
Finanziert wird das Projekt über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie den Just Transition Fund – Programme der Europäischen Union, die Regionen beim Strukturwandel und beim Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft unterstützen. Der Freistaat Sachsen fördert damit gezielt anwendungsnahe Forschungsinfrastruktur.
Die Materialien von morgen – etwa für Energie, Mobilität oder Elektronik – könnten künftig zunächst am Computer entwickelt und optimiert werden, bevor sie im Labor hergestellt werden.
