Fünf Innovationen aus der Wissenschaft haben das Potential, unser Leben in den nächsten fünf Jahren nachhaltig zu verändern. Ihre Gemeinsamkeit ist die Nutzung Künstlicher Intelligenz in Kombination mit anderen Technologien. Einsatzgebiete sind insbesondere Gesundheit und Umweltschutz.
Innovative Technologien verändern in Zukunft unser Leben
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Innovationen aus der Wissenschaft haben schon immer starken Einfluss auf unser Leben gehabt, man denke nur an Erfindungen wie das Mikroskop, das Thermometer oder Antibiotikum. Letztlich muss es dazu aber gelingen, Erfindungen alltagstauglich zu machen. IBM beschäftigt zu diesem Zweck ein weltweites Team von Wissenschaftlern. Diese befassen sich unter anderem damit, Fortschritte im Bereich Künstliche Intelligenz und Nanotechnologie auf den Alltag zu übertragen und Geräte und Instrumente zu entwickeln, die uns helfen, die komplexen, unsichtbaren Zusammenhänge in unserer Welt besser zu verstehen.
Fünf Innovationen, die unser Leben verändern werden
Auf Basis von Marktanalysen, gesellschaftlichen Trends sowie Projekten aus den IBM Forschungszentren rund um den Globus haben die Experten fünf wissenschaftliche Trends identifiziert, die bis zum Jahr 2022 unser Leben nachhaltig beeinflussen sollen. Es sind dies:
- Künstliche Intelligenz und mentale Gesundheit
- Sehhilfen nutzen Künstliche Intelligenz
- Makroskopie hilft uns, globale Zusammenhänge durch die unendliche Fülle ihrer Details besser zu verstehen
- Chips erkennen Krankheiten auf Nanoebene
- Intelligente Sensoren für mehr Umweltschutz
Die folgende Infografik stellt die fünf Trends im Überblick dar:
Fünf wissenschaftliche Innovationen werden in den nächsten fünf Jahren das Unsichtbare sichtbar machen
Quelle: Futurism
Künstliche Intelligenz gibt Einblick in unsere mentale Gesundheit
Neurologischen oder mentale Beeinträchtigungen wie Huntington, Alzheimer, Parkinson, Depressionen oder Psychosen sind ernstzunehmende Erkrankungen, die teure Behandlungen nach sich ziehen. Trotz Forschungsfortschritt sind viele Abläufe im Gehirn nach wie vor ein Geheimnis. Ein Schlüssel für ein besseres Verständnis der komplexen Zusammenhänge ist die Sprache. In den nächsten fünf Jahren sollen kognitive Systeme des maschinellen Lernens in der Lage sein, aus der Art und Weise, wie wir sprechen und formulieren wichtige Rückschlüsse auf unsere mentale Verfassung und physische Verfassung zu ziehen. Aufgedeckte Sprachmuster sollen so Hinweise geben, die es ermöglichen, Psychosen, Schizophrenie, manisches Verhalten oder Depression präzise vorherzusagen.
Das folgende Video gibt einen genaueren Einblick in die Technologie:
https://www.youtube.com/watch?v=DnYUNQVcVnI
In Zukunft hoffen Forscher, dass ähnliche Techniken auch für die oben genannten Krankheitsbilder oder auch posttraumatische Belastungsstörungen und sogar bei Autismus und Aufmerksamkeitsdefizitstörungen angewendet werden können.
Neuartige Sehhilfen in Kombination mit künstlicher Intelligenz erweitern die Sehfähigkeiten
Das menschliche Auge kann lediglich 0,1 Prozent des elektromagnetischen Spektrums sehen. In den letzten 100 Jahren hat die Wissenschaft jedoch Geräte entwickelt, die mit Hilfe von Strahlen und ihrer Energie auf unterschiedlichen Wellenlängen Dinge sichtbar machen, wie etwas das Radar oder Röntgenaufnahmen.
In fünf Jahren sollen entsprechende Sehhilfen in Kombination mit Künstlicher Intelligenz erlauben, größere Bandbreiten des elektromagnetischen Spektrums zu sehen, um wertvolle Einblicke in Dinge zu bekommen. Sie sollen tragbar, bezahlbar und überall verfügbar sein.
Das folgende Video stellt die Entwicklung vor:
https://www.youtube.com/watch?v=TaOOb89ilYk
Ein aktuell viel diskutiertes Anwendungsszenario hierfür wären selbstfahrende Autos. Mit Hilfe von kognitiven Systemen können plötzlich auftretende Hindernisse oder sich verschlechternde Wetterbedingungen besser und schneller als heute möglich analysiert werden, um das Fahrzeug sicher an seinen Zielort zu navigieren.
Denkbar sind aber auch Anwendungen z.B. in Smartphones zur Analyse von Nahrungsmitteln oder Echtheit von Arzneimitteln.
Mit Makroskopie globale Zusammenhänge besser verstehen
Zusammenhänge und Komplexität unserer unmittelbaren Umgebung bleiben uns oft verborgen. Mit dem Internet der Dinge und seiner bereits mehr als sechs Milliarden verbundenen Geräte wird sich das nachhaltig ändern: Kühlschränke und Glühbirnen, Drohnen, Kameras, Wetterstationen, Satelliten oder Teleskope liefern jeden Monat bereits heute unzählige zusätzliche, jedoch bisher nur wenig genutzte Daten.
In den nächsten fünf Jahren sollen Machine-Learning-Algorithmen und Software dabei helfen, diese Informationen aus der physischen Welt zu organisieren und zu verstehen. Man nennt diesen Ansatz Makroskopie. Im Gegensatz zu einem Mikroskop oder einem Teleskop sind Systeme, die für diesen Ansatz entwickelt werden, darauf ausgerichtet, Wechselwirkungen von Dingen zu analysieren, die mit bloßem Auge erkennbar, aber nicht einfach in einen Zusammenhang gebracht werden können.
Das folgende Video vermittelt einen Einblick:
https://www.youtube.com/watch?v=qKMugpYD6tA
Ein mögliches Einsatzgebiet wäre die moderne Landwirtschaft. Durch das Sammeln, Organisieren und Analysieren von Daten zu Klima, Bodenbeschaffenheit, Grundwasserspiegel und Anbaumethoden könnten Bauern zukünftig auf Basis entsprechender Daten ihr Saatgut auswählen, den richtigen Standort für Felder bestimmen und den Ertrag optimieren ohne dabei beispielsweise kostbare Grundwasserreserven unnötig auszubeuten.
Chips werden zu medizinischen Laboren und finden Auslöser für Krankheiten auf der Nanoebene
Eine Früherkennung von Krankheiten ist oft entscheidend für deren wirksame Behandlung. Allerdings gibt es auch Krankheiten wie Parkinson oder Krebs, die nur schwer frühzeitig zu diagnostizieren sind. Eine Möglichkeit der Früherkennung sind Biopartikel in Körperflüssigkeiten wie Speichel, Tränen, Blut, Urin oder Schweiß. Da diese Partikel aber oft 1000-mal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haars, sind sie extrem schwer nachzuweisen.
In den nächsten fünf Jahren können Chips zu winzigen medizinischen Laboren werden, die unsere Körperflüssigkeiten scannen und uns rechtzeitig wissen lassen, ob es Zeit für einen Arzttermin ist.
Im folgenden Video wird die Technologie vorgestellt:
https://www.youtube.com/watch?v=c0o0myb7Te4
Ziel ist es, die notwendigen Untersuchungen, für die bisher eine voll ausgestattete Laborumgebung gebraucht wurde, auf einem einzigen Chip zu bündeln. Es ermöglicht den Nutzern in Zukunft, schnell und regelmäßig Biomarker auszulesen und diese Informationen bequem von zu Hause in die Cloud zu geben. Dort können sie mit weiteren Daten von beispielsweise Schlafmonitoren oder Smart Watches verknüpft werden und von einem kognitiven System analysiert werden. Die Kombination aus verschiedenen Datensätzen ergibt einen umfassenden Einblick in den Gesundheitszustand und könnte so problematische Indikatoren frühzeitig identifizieren.
Intelligente Sensoren entdecken Umweltverschmutzung in Echtzeit
Die meisten Schadstoffe sind für das menschliche Auge unsichtbar, haben aber dennoch erhebliche Auswirkungen auf Umwelt und Klima. Methan beispielsweise ist eine Komponente von Erdgas, einer eigentlich sauberen Energiequelle. Wenn Methan allerdings in die Luft gelangt, bevor es verbrannt wird, trägt es neben Kohlendioxid entscheidend zur Erderwärmung bei. Die amerikanische Umweltbehörde EPA schätzt, dass allein aus natürlichen Methanquellen 2014 mehr als neun Millionen Tonnen Methan ausgetreten sind. Das entspricht der Menge von Treibhausgasen, die in den letzten 100 Jahren von den amerikanischen Eisen- und Stahl-, Zement- und Aluminium-Branchen zusammengenommen produziert wurden.
In fünf Jahren werden neue, preiswerte Sensortechnologien verfügbar sein, die an den Gasquellen, Tanks und Pipelines angebracht werden und dafür sorgen, dass die Industrie bisher schwer zu findende Lecks in Echtzeit entdeckt werden.
Im folgenden Video wird ein Einblick in diese Technologien vermittelt:
https://www.youtube.com/watch?v=eXF14qeJzfk
Netzwerke aus Sensoren des Internets der Dinge werden in der Cloud miteinander verbunden sein und die weit verstreuten Quellen und die Förder-Infrastruktur überwachen, um innerhalb von Minuten – statt wie bisher nach Wochen – ein Leck zu entdecken. Sie könnten so helfen, Verschmutzungen und die Wahrscheinlichkeit von Katastrophen zu reduzieren.
