Künstliche Intelligenz in den Lebenswissenschaften – Chancen und Grenzen

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Von Laura Roth

Künst­li­che Intel­li­genz (KI) – für die einen steht es für Inno­va­tion und Fort­schritt, für die anderen für schaurige Zukunfts­sze­na­rien, in denen der Mensch zunehmend von Maschinen dominiert wird. Fest steht jedoch: In keiner anderen Disziplin wirkt sich der Einsatz von KI so sehr unmit­tel­bar auf den Menschen aus wie in den Lebens­wis­sen­schaf­ten. KI ist in Medizin und Lebens­wis­sen­schaf­ten bereits fester Bestand­teil vieler Prozesse in Forschung und Dia­gnos­tik. Verfahren und Analysen, die früher Wochen in Anspruch genommen haben, können binnen Sekunden abge­schlos­sen werden. Die Mög­lich­kei­ten, die sich dadurch ergeben, stehen navi­gier­ba­ren Risiken entgegen. Verbergen sich hinter KI ungeahnte Poten­tiale oder doch eine zuneh­mende Über­lap­pung zwischen Mensch und Tech­no­lo­gie, für die es weder ethische noch regu­la­to­ri­sche Antworten gibt? Was kann die KI in den Lebens­wis­sen­schaf­ten heute schon leisten und wo bleiben offene Fragen zurück?

Was bedeutet Künst­li­che Intelligenz?

Hinter dem Begriff „Künst­li­che Intel­li­genz“ verbirgt sich ein Algo­rith­mus, der in der Lage ist, Ent­schei­dun­gen einer gewissen Kom­ple­xi­tät eigen­stän­dig zu treffen. Dabei spielt in den Lebens­wis­sen­schaf­ten vor allem das maschi­nelle Lernen, ein Teil­ge­biet der KI, eine Rolle. Dabei können Infor­ma­tio­nen so ver­ar­bei­tet werden, dass der Algo­rith­mus nach einem vor­ge­ge­be­nen Schema Hand­lun­gen autonom ausführt. In den Lebens­wis­sen­schaf­ten kommt besonders oft das soge­nannte Deep Learning zum Einsatz, das heißt eine autonome und maschi­nelle Gene­rie­rung von Wissen und Erfah­run­gen durch Algo­rith­men. Der Mecha­nis­mus verläuft ähnlich wie beim mensch­li­chen Gehirn, das auf riesige Mengen an Infor­ma­tion zur Ent­schei­dungs­fin­dung und Handlung zurück­greift. Nach gleichem Muster werden Daten im Sinne von Infor­ma­tio­nen in die Maschine gespeist, die diese sammelt, auswertet und ver­gleicht, um anschlie­ßend eigen­stän­dig Ent­schei­dun­gen zu treffen und aus den gene­rier­ten Erfah­run­gen zu lernen.

KI hat Aus­wir­kun­gen auf Inno­va­tion und Automatisierung 

KI kann in den Lebens­wis­sen­schaf­ten Bahn­bre­chen­des leisten. So kann sie bei­spiels­weise helfen, umfang­rei­che Bilddaten mikro­sko­pi­scher Aufnahmen aus­zu­wer­ten und bei einem Virus wie Sars-Cov‑2 die Ver­brei­tung vor­her­zu­sa­gen. So nutzt bei­spiels­weise der Konzern Alibaba einen Algo­rith­mus, der laut eigener Angabe in 96 Prozent der Fälle innerhalb von etwa 20 Sekunden anhand von Computertomografie-Aufnahmen erkennen kann, ob ein Patient oder eine Patientin an Covid-19 erkrankt ist oder ob es sich etwa um eine Lun­gen­ent­zün­dung im Zuge eines grippalen Infekts handelt – für Ärzte ist dieser Unter­schied nicht immer so leicht zu erkennen.

Die KI hat aber nicht nur Einfluss auf die Mög­lich­kei­ten in der Dia­gnos­tik, sondern auf Fort­schritt und Inno­va­tion in vielen Bereichen. So ist bei­spiels­weise die schnel­lere Medi­ka­men­ten­ent­wick­lung ein bedeut­sa­mes Ein­satz­ge­biet der KI. Die Wirk­stoff­ent­de­ckung ist im frühen Stadium sehr arbeits­in­ten­siv, doch Dank der Auto­ma­ti­sie­rung werden die Herstellungs- und Ent­wick­lungs­pro­zesse stark beschleu­nigt. Unter­neh­men und For­schende können dadurch Zeit und Geld sparen, sowie Res­sour­cen effi­zi­en­ter nutzen. Großes Interesse besteht darin, wie KI die Wirk­stoff­fin­dung und ‑ent­wick­lung beein­flus­sen bzw. erleich­tern kann, also wie KI-Methoden genutzt werden können, um schneller und günstiger geeig­ne­tere Ent­wick­lungs­kan­di­da­ten zu identifizieren.

Auch in der Mole­ku­lar­bio­tech­no­lo­gie ist die KI ein revo­lu­tio­nä­rer Begleiter. Lesen Sie dazu unseren Beitrag zum Start-up Pixel­Bio­tech, das Fluo­res­zenz­tech­ni­ken mit KI kombiniert.

Mensch und Maschine – wer assis­tiert wem?

Jedoch hat die KI wie jede inno­va­tive Tech­no­lo­gie ihre Grenzen und Schwächen. Kritiker befürch­ten, dass gerade im inter­na­tio­na­len Wett­ren­nen um eine Vor­rei­ter­rolle in dem Einsatz von KI, nicht immer nur ver­ant­wor­tungs­voll mit den Daten umge­gan­gen werde. Auch ethische Her­aus­for­de­run­gen, wie bei­spiels­wiese die Ent­schei­dungs­kom­pe­tenz einer KI, stehen neben prag­ma­ti­sche Fra­ge­stel­lun­gen im Raum. Wer haftet zum Beispiel im Falle einer Fehl­ein­schät­zung durch die „Maschine“? Wie steht es um die Daten­si­cher­heit und gesell­schaft­li­che Akzeptanz? Wie kann man im inter­na­tio­na­len Wett­be­werb eigene starke Regu­la­rien schaffen, die die Qualität und den Einsatz von KI erhöhen, ohne die Wett­be­werbs­fä­hig­keit auszubremsen?

Ungeahnte Chancen, aber auch unbe­ant­wor­tete Fragen

KI leistet bereits heute einen großen Beitrag in den modernen Lebens­wis­sen­schaf­ten – zum Wohle der Mensch­heit und ihr Stel­len­wert wird weiter steigen. Einige ethische Fragen und gesetz­li­che Rah­men­be­din­gun­gen bleiben bisher jedoch unbe­ant­wor­tet und müssen stärker in den gesell­schaft­li­chen Diskurs ein­ge­bun­den werden. Damit KI weiter Einzug in die Lebens­wis­sen­schaf­ten finden kann, bleibt die große Her­aus­for­de­rung bestehen, Antworten auf diese und ähnliche ethischen Fragen zu finden.

Wei­ter­füh­rende Quellen zum The­men­be­reich finden Sie auf gesundheitsindustrie-bw.de.

Mehr zur Success Story von Pixel­bio­tech: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/mit-cytogenetik-und-ki-auf-spurensuche

Infor­ma­tio­nen zu künst­li­cher Intel­li­genz in den Life Sciences finden Sie unter folgendem Link: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/kuenstliche-intelligenz-in-den-life-sciences-maschine-als-assistent