Eine Künstliche Intelligenz, die ein komplettes Experiment am Rasterkraftmikroskop (AFM) eigenst?ndig plant, durchführt und auswertet: Genau das hat ein internationales Team aus Forschenden in Indien, D?nemark und Jena demonstriert. Die KI-Agentin AILA (?Artificially Intelligent Lab Assistant?) kalibriert das Mikroskop, w?hlt Betriebsmodi, speichert und analysiert Bilddaten – und entscheidet bei Bedarf über eine erneute Aufnahme. Begleitend zu ihrer Ver?ffentlichung im Fachmagazin ?Nature Communications? stellt das Team mit AFMBench einen Benchmark mit 100 realen Laboraufgaben vor, um derartige agentische Systeme systematisch zu prüfen.

KI als Werkzeug – nicht als Ersatz

Auch wenn AILA Experimente autonom ausführt, sei sie kein Ersatz für Forschende, betont Lothar Wondraczek, Professor für Glaschemie an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena. ?Wir setzen KI als Werkzeug in der Wissenschaft ein, nicht als Wissenschaftler. Unser Ziel ist es, damit wieder mehr Zeit für kreative T?tigkeiten freizusetzen?, erkl?rt der Materialwissenschaftler. So orchestriert die agentische KI eine Reihe spezialisierter Teilaufgaben – von der Ger?tebedienung bis zur Datenauswertung – über ein mehrstufiges, modular aufgebautes System. ?Die KI kann vollst?ndige AFM-Experimente mit allen n?tigen Arbeitsschritten autonom durchführen?, führt Wondraczek aus. ?Dazu geh?ren etwa die Kalibrierung, die eigentliche Messung und die Auswertung der Ergebnisse.?

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?Die Idee für AILA brachte Professor N. M. Anoop Krishnan vom Indian Institute of Technology in Delhi w?hrend eines Sabbaticals nach Jena?, erkl?rt Wondraczek und resümiert: ?Ohne die F?rderung dieses Sabbaticals durch die Alexander-von-Humboldt-Stiftung w?re es wohl nicht zu diesem Durchbruch gekommen?. Gemeinsam mit weiteren Kollegen aus Aalborg (D?nemark) entstand so das Ziel, derartige agentische KIs nun auch in weiteren Laboraufgaben als autonome Assistenten einzusetzen.?

Klare Grenzen: Sicherheit im Fokus

Eine der ersten Fragen betraf die Zuverl?ssigkeit einer KI, zumal mit Zugriff auf Werkzeuge in der physischen Welt. In seiner Arbeit dokumentiert das Team dabei beispielsweise das Ph?nomen des ?Schlafwandelns?: KI-Agenten k?nnen von Anweisungen abweichen und unautorisierte Schritte ausführen, die über die eigentliche Nutzeranfrage hinaus gehen. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass die KI Bilder aufnimmt, obwohl nur eine Kalibration des Mikroskops erfragt war. ?Autonome Laborprozesse müssen genau das tun, was beabsichtigt ist – nicht das, was zuf?llig ?üblich‘ ist. Dies erfordert enge Regeln und Sicherheitsma?nahmen, deren Implementierung essentiell für den weiteren Einsatz solcher agentischer Systeme ist.?

N?chster Schritt: Das autonome Labor

Die Arbeit ist Baustein auf dem Weg hin zu vernetzten, autonomen Laboren, in denen Synthese, Analytik und Datenauswertung zusammenlaufen. Ein übergeordneter Fokus der Jenaer Beteiligten ist derzeit der Aufbau von autonomen, energie- und ressourceneffizienten Werkzeugen zur Entwicklung neuartiger Gl?ser – vom Schmelzen von Rohstoffmischungen über die weitere Prozessführung bis hin zur Analytik der erhaltenen Materialien.

?Unser Ziel ist ein Labor, das Ger?te und Prozessschritte selbstst?ndig koordinieren kann – von der Probenherstellung über die Messung bis zur Auswertung. Das Beispiel der autonomen Mikroskopie ist ein Schritt auf diesem Weg, der uns M?glichkeiten bringt, aber auch neue Herausforderungen offenlegt?, sagt Wondraczek.