Wie ein Materialforscher mit KI und Robotik zu neuen Stoffen kommt

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Wenn Alán Aspuru-Guzik sich Klimamodelle ansieht, achtet er immer auf die Fehlerbalken, die den Unsicherheitsbereich einer Vorhersage anzeigen. "Als Wissenschaftler", sagt der Chemiker, "haben wir die Pflicht, den schlimmsten Fall in Betracht zu ziehen." Beim Klimawandel bedeutet das: Möglicherweise braucht die Menschheit irgendwann äußerst dringend neue Materialien, die es noch nicht gibt – etwa Moleküle, die Kohlendioxid schnell und billig abscheiden, oder Batterien, die ohne problematische Rohstoffe wie Lithium auskommen.

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Derzeit geht die Entwicklung neuer Werkstoffe allerdings oft frustrierend langsam voran. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen stellen nach dem Trial-and-Error-Prinzip neue Moleküle her und testen sie dann einzeln auf die gewünschten Eigenschaften. Das dauert durchschnittlich zwei Jahrzehnte und ist für die meisten Unternehmen zu teuer und zu riskant.

Aspuru-Guzik, 2010 einer der 35 Innovatoren unter 35 der Technology Review, will diese Zeitspanne auf wenige Monate oder Jahre verkürzen – mithilfe von Robotern, Künstlicher Intelligenz und Quantencomputern. Die Idee dahinter: Software nutzt die genaue Kenntnis der elektrochemischen Eigenschaften von Molekülen, um neue Stoffe zu designen; Roboter stellen diese Moleküle anschließend her und testen sie – bis ein Material mit den gesuchten Eigenschaften gefunden ist.

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