KI-Einsatz in der Chemie: Studie zeigt Stärken und Schwächen
Rechenpower im Chemie-Labor: Kevin Jablonka (links) und sein Team am HIPOLE Jena. Foto: Renzo Paulus
Wie gut ist künstliche Intelligenz im Vergleich zu menschlichen Fachleuten? Ein Forschungsteam des HIPOLE Jena hat diese Frage im Bereich der Chemie untersucht: Mithilfe eines neu entwickelten Prüfverfahrens namens „ChemBench“ verglichen die Forschenden die Leistung moderner Sprachmodelle wie GPT-4 mit der von erfahrenen Chemikerinnen und Chemikern.
Die Studie ist jetzt im Fachjournal Nature Chemistry erschienen (DOI 10.1038/s41557-025-01815-x).
Insgesamt wurden über 2.700 chemische Aufgaben aus Forschung und Lehre getestet – von Grundlagenwissen bis hin zu komplexen Problemen. In Bereichen wie der Vorhersage von Reaktionen oder der Analyse großer Datensätze konnten KI-Modelle oft mit hoher Effizienz punkten. Gleichzeitig zeigte sich jedoch eine kritische Schwäche: Die Modelle lieferten auch dann selbstsichere Antworten, wenn sie faktisch falsch lagen. Menschliche Chemikerinnen und Chemiker zeigten sich hier deutlich vorsichtiger und hinterfragten ihre Einschätzungen.
„Unsere Studie macht deutlich, dass KI ein wertvolles Werkzeug sein kann – aber kein Ersatz für menschliche Expertise“, sagt Dr. Kevin M. Jablonka, Leiter der Studie. Die Ergebnisse geben wichtige Impulse für den verantwortungsvollen Einsatz von KI in der chemischen Forschung und Lehre.
Das HIPOLE Jena (Helmholtz-Institut für Polymere in Energieanwendungen Jena) ist ein Institut des HZB in Kooperation mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU Jena).
- Spintronik an BESSY II: Echtzeit-Analyse von magnetischen DoppelschichtsystemenSpintronische Bauelemente ermöglichen Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieverbrauch. Sie basieren auf der Wechselwirkung zwischen ferromagnetischen und antiferromagnetischen Schichten. Nun ist es einem Team von Freier Universität Berlin, HZB und Universität Uppsala gelungen, für jede Schicht separat zu verfolgen, wie sich die magnetische Ordnung verändert, nachdem ein kurzer Laserpuls das System angeregt hat. Dabei konnten sie auch die Hauptursache identifizieren, die für den Verlust der antiferromagnetischen Ordnung in der Oxidschicht sorgt: Die Anregung wird von den heißen Elektronen im ferromagnetischen Metall zu den Spins im Antiferromagneten transportiert.
- Elektrokatalysatoren: Ladungstrennung an der Fest-Flüssig-Grenzfläche modelliertWasserstoff spielt für die Wende hin zur CO₂-Neutralität eine entscheidende Rolle, sowohl als Energieträger als auch als Ausgangsstoff für die grüne Chemie. Die großtechnische Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse sowie vieler anderer chemischer Produkte erfordert jedoch deutlich kostengünstigere und effizientere Katalysatoren. Um Elektrokatalysatoren gezielt zu verbessern, ist es von großem Nutzen, die elektrochemischen Prozesse genau zu verstehen, die an der Grenzfläche zwischen dem festen Katalysator und dem flüssigen Medium ablaufen. Ein europäisches Team hat In der Fachzeitschrift Nature Communications ein leistungsfähiges Modell vorgestellt, das die Ladungstrennung an der Grenzfläche, die Bildung der elektrischen Doppelschicht sowie deren Einfluss auf die katalytische Aktivität hervorragend beschreibt.
- Umweltchemie an BESSY II: Radikale in GewässernWie entstehen in wässrigen Lösungen unter UV-Licht so genannte Radikale? Diese Frage spielt sowohl für die Gesundheitsforschung als auch für den Umweltschutz eine wichtige Rolle, beispielsweise im Zusammenhang mit der Überdüngung von Gewässern durch die Landwirtschaft. Ein Team hat nun an BESSY II eine neue Methode etabliert, um Hydroxyl-Radikale in Lösung zu untersuchen. Mit einem Trick konnten sie überraschende Einblicke in den Reaktionspfad gewinnen.