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).
- Proteinkristallographie an BESSY II: Schneller, besser und automatischerViele Erkrankungen hängen mit Fehlfunktionen von Proteinen im Organismus zusammen. Die dreidimensionale Architektur dieser Moleküle ist oft äußerst komplex, liefert aber wertvolle Hinweise für das Verständnis von biologischen Prozessen und die Entwicklung von Medikamenten. Mit Röntgendiffraktion an den MX-Beamlines von BESSY II lässt sich die 3D Struktur von Proteinen entschlüsseln. Mehr als 5000 Strukturen sind bis heute an den drei MX-Beamlines von BESSY II gelöst worden. Ein Rückblick und Ausblick im Gespräch mit Manfred Weiss, dem Leiter der Makromolekularen Kristallographie.
- Humboldt-Fellow am HZB-Institut für Solare Brennstoffe: Alexander R. UhlAlexander R. Uhl von der UBC Okanagan School of Engineering in Kelowna, Kanada, will mit Roel van de Krol vom HZB-Institut für Solare Brennstoffe einen effizienten und günstigen Photoelektrolyseur entwickeln, um mit Sonnenlicht Wasserstoff zu produzieren. Sein Aufenthalt wird von der Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert.
- 5000. Proteinstruktur an BESSY II: Startpunkt für einen COVID-WirkstoffViele Proteine besitzen eine komplexe Architektur, die bestimmte biologische Funktionen ermöglicht. An manchen Stellen können Moleküle andocken und die Funktion des Proteins verändern. Ein Team am HZB hat nun das Nsp1-Protein untersucht, das bei der Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus eine Rolle spielt. Sie analysierten Proteinkristalle, die sie zuvor mit Molekülen aus einer Fragmentbibliothek versetzt hatten und entdeckten dabei insgesamt 21 Kandidaten als Startpunkte für die Medikamentenentwicklung. Gleichzeitig entschlüsselten sie damit auch die 5000. Struktur an BESSY II.