idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
05/04/2020 15:18

Das neue KIWI-biolab an der TU Berlin verbindet Biotechnologie und Künstliche Intelligenz

Stefanie Terp Stabsstelle Kommunikation, Events und Alumni
Technische Universität Berlin

    Intelligente Biotechnologie neu denken

    An der TU Berlin nimmt das KIWI-biolab die Arbeit auf

    Am 1. Mai begann offiziell die Förderung des KIWI-biolabs an der TU Berlin, eins von drei internationalen KI-Zukunftslaboren, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die kommenden drei Jahre mit je fünf Millionen Euro fördert. Sprecher des Zukunftslabors ist Prof. Dr. Peter Neubauer, Leiter des Fachgebietes Bioverfahrenstechnik. KIWI-biolab wird Technologien der Künstlichen Intelligenz mit der Biotechnologie verknüpfen und dazu eng mit internationalen Wissenschaftler*innen kooperieren. Ziel ist es, Daten zu Mikroorganismen zu analysieren und Computer in die Lage zu versetzen, Laborexperimente selbstständig zu planen und zu optimieren. Schwerpunkte liegen auf der Entwicklung neuer Medikamente und der Produktion nachhaltiger Kunst- und Rohstoffe. Die drei Zukunftslabore wurden von einer unabhängigen Experten-Jury aus insgesamt 14 Bewerbungen ausgewählt, an denen sich über 35 deutsche und mehr als 70 ausländische Forschungseinrichtungen beteiligt hatten.

    In der Architektur oder auch im Maschinenbau werden neue Projekte heutzutage zuerst digital berechnet, simuliert und erst danach gebaut. „Nahezu jede moderne Maschine hat heute einen digitalen Zwilling, der die realen Prozesse komplett in einer mathematischen Simulation abbildet. Nicht so in der Biotechnologie, da hängen wir deutlich hinterher, was die Digitalisierung und Automatisierung angehen“, so Peter Neubauer. „In der Regel muss jedes neue biotechnologische Verfahren seine speziellen Bedingungen auch neu etablieren.“

    Grundsätzlich zählt gerade die Biotechnologie zu den vielversprechenden Technologien, wenn es darum geht, energieintensive oder auch umweltverschmutzende Prozesse durch nachhaltige Alternativen zu ersetzen. „Aber gerade die enorme Komplexität biologischer Systeme macht es so schwierig, diese Technologie im industriellen Maßstab verlässlich einzusetzen. Typischerweise werden zum Beispiel Pharmaprodukte biotechnologisch in sogenannten Hochdurchsatzverfahren optimiert, bei denen tausende Schritte parallel durchgeführt werden können“, erläutert der Bioverfahrenstechniker. „Das Problem dieser automatisierten Anlagen: Sie sind auf diese eine Methode spezialisiert und können nur schwer umgerüstet werden.“ Das Ziel des KIWI-biolabs ist es, selbstlernende Roboteranlagen zu entwickeln, die zum einen mit Hilfe von großangelegten Datenbankrecherchen eigenständig die optimalen Experiment- und Kulturbedingungen für bestimmte biotechnologische Verfahren ermitteln. Mit Hilfe von maschinellen Lernverfahren soll die Anlage zusätzlich neue Lösungen und potenzielle Verbesserungen entwickeln und das gesamte Verfahren digital simulieren, bevor die eigentliche Produktion startet. Während der Produktion sollen die einzelnen Arbeitsschritte autonom überwacht werden. Dazu muss das System zum Beispiel auch lernen, Bilddaten wie mikroskopische Bilder oder andere optische Signale zu erkennen und für die Prozessoptimierung zu nutzen.

    „Für diese Entwicklung benötigen wir die interdisziplinäre Zusammenarbeit verschiedenster Fachgebiete wie Biologie, Informatik, Ingenieurwissenschaften und Biotechnologie. Für das KIWI-biolab haben wir dazu internationale Expert*innen sowie diverse Partner*innen aus der Wirtschaft einbinden können“, freut sich Peter Neubauer. Neun internationale Wissenschaftler*innen, aus Russland, Mexiko, Brasilien, Argentinien, Südkorea, den USA, Vietnam und der Schweiz, werden dazu in den kommenden drei Jahren mindestens ein Jahr an der TU Berlin forschen. „In den vier geplanten Task-Forces: Active Learning, Hybride Modellierung für die Prozesskontrolle, Bilderkennung und Signalverarbeitung, sowie Automatisierung, arbeiten über die drei Jahre interdisziplinäre Teams von jeweils vier bis fünf Wissenschaftler*innen. Die Methoden und Lösungen, die die einzelnen Task-Forces entwickeln, werden in einer großen Studie im letzten Jahr der Förderung zusammengeführt, um den Nutzen der neuen Methoden zu zeigen.“

    Foto zum Download: http://www.tu-berlin.de/?214267

    Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:

    Prof. Dr. Peter Neubauer
    TU Berlin
    Fachgebiet Bioverfahrenstechnik
    Tel.: +49 (0)30 314-72269
    E-Mail: peter.neubauer@tu-berlin.de

    Dr. Katharina Paulick
    TU Berlin
    Fachgebiet Bioverfahrenstechnik
    Tel.: +49 (0)30 5265 5741
    E-Mail: katharina.paulick@tu-berlin.de


    Images

    Criteria of this press release:
    Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
    Biology, Information technology
    transregional, national
    Research projects, Science policy
    German


     

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).