Das Wiener Startup Arkeon wandelt mittels Gasfermentation mit Archaea-Mikroben im Bioreaktor Kohlendioxid in Aminosäuren um. Klingt kompliziert? Ist es auch – zumindest was den Prozess angeht. Es lässt sich aber durchaus einfacher erklären: Das BioTech-Unternehmen macht Essen aus CO2 – konkret Proteine, die künftig auch in Nahrungsmitteln für Menschen zum Einsatz kommen sollen.
Auf 150 Liter-Anlage soll schon nächstes Jahr 3.000 Liter-Anlage folgen
Dass das funktioniert, wies Arkeon schon bislang mit einer kleinen Versuchsanlage nach – und überzeugte damit eine Reihe von Investor:innen, die insgesamt zehn Millionen Euro in das 2021 gegründete Startup steckten. Nun setzte das Unternehmen den nächsten großen Schritt: Es nahm eine 150-LiterPilotanlage im neuen Innovationshub Seestadt in Betrieb. Diese bilde „das Fundament für den nächsten Schritt des Skalierungsplans“, heißt es vom Startup. Denn mit 150 Liter Volumen ist es von einer geplanten Massenproduktion noch weit entfernt. Doch bereits 2024 will man eine 3.000-Liter-Anlage inbetriebnehmen.
Die 150-Liter-Bioreaktor-Pilotanlage im neuen Innovationshub Seestadt in Wien | (c) Arkeon
„Essentieller Schritt zu kommerziellen Produktionsmengen“ für Arkeon
„Die erfolgreiche Implementierung unserer Pilotanlage stellt eine solide Grundlage dar und verdeutlicht, dass unser Unternehmen die technische Basis geschaffen hat, unsere Produktionstechnologie in industriellem Maßstab zu nutzen. Dies ist ein essentieller Schritt in unseren Skalierungsplänen zu kommerziellen Produktionsmengen“, kommentiert Arkeon-Technological Project Lead Günther Bochmann in einer Aussendung.
Eine Million Liter im Endausbau
Die Inbetriebnahme des 3000-Liter-Bioreaktors soll „den Übergang des Unternehmens in die kommerzielle Produktionskapazität anzeigen“, heißt es von Arkeon. Vom gesetzten Ziel in der vollständigen Skalierung ist man damit aber noch sehr weit entfernt. Denn das Startup plant im Vollausbau ein gesamtes Bioreaktorvolumen von 800 bis 1.000 Kubikmeter, also 800.000 bis eine Million Liter. „Bereits jetzt wurden Partnerschaften mit globalen Unternehmen geschlossen, um Anwendungen für Lebensmittel- und Getränkeprodukte zu entwickeln“, heißt es vom Unternehmen.
In Museen und Bibliotheken weltweit lagern hunderttausende Inschriften und über eine Million Papyrusfragmente aus der Antike. Der Großteil des Materials ist fragmentarisch und schwer lesbar. „92 Prozent der Papyri warten bis heute auf ihre Entzifferung. Ein gigantischer, unerschlossener Schatz der Geschichte“, heißt es per Aussendung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Genau hier möchte Apollo ansetzen.
Apollo: „Neues Fenster zu unserem gemeinsamen kulturellen Erbe“
Entwickelt wurde das Large Language Model (LLM) in einer Kooperation zwischen der ÖAW und den europäischen KI-Unternehmen Mistral AI und SAIL Reply. Am gestrigen Mittwoch präsentierten die Forschungspartner die erste Stufe des Apollo-KI-Systems, das ab sofort der Wissenschaft und der Öffentlichkeit zur Verfügung steht.
„Apollo zeigt, was europäische Zusammenarbeit leisten kann, wenn KI, die gezielt an wissenschaftliche Anforderungen angepasst werden kann, auf jahrhundertealtes wissenschaftliches Wissen trifft“, sagt Guillaume Lample, Co-Founder und Chief Scientist von Mistral. „Indem Mistrals Technologie dabei hilft, Texte wiederherzustellen, die seit zweitausend Jahren nur fragmentarisch überliefert sind, eröffnet sie ein neues Fenster zu unserem gemeinsamen kulturellen Erbe – und das ist erst der Anfang.“
600 Millionen Wörter
Die meisten Texte der Antike sind nur unvollständig überliefert und es fehlen einzelne Wörter oder sogar ganze Textpassagen. Das Sprachmodell Apollo könne fehlende Inhalte von Fragmenten eigenständig ergänzen und dabei helfen, das Verständnis und die historische Einordnung eines Schriftstückes zu verbessern.
Obwohl für das Training der KI in Altgriechisch nur 600 Millionen Wörter zur Verfügung standen – mehrere zehn Milliarden Wörter gelten üblicherweise als der Standard für LLMs – sei eigenen Angaben nach Apollo treffsicher.
„Bei einem vorhandenen Originaltext auf Papyrus erreicht das Modell bei maskierten, also bewusst versteckten Passagen eine Trefferquote von rund 80 Prozent“, erklärt Anna Dolganov, Forscherin am Österreichischen Archäologischen Institut der ÖAW und Mastermind hinter dem Projekt. Bei tatsächlich unbekannten Textlücken bewerteten internationale Fachexpert:innen, die das KI-System im Rahmen einer Blindstudie evaluiert haben, Apollos Vorschläge in 77 Prozent der Fälle als mindestens ebenso gut wie durch Menschen vorgenommene Ergänzungen und in 16–20 Prozent der Fälle sogar besser, heißt es.
Apollo erkennt Sprachstufen
Besonders beeindruckend sei zudem, wie präzise Apollo zwischen verschiedenen Sprachstufen des Griechischen unterscheiden kann, betont Dolganov: „Unser LLM kann mit vergleichsweise geringem Wissen über einen Kontext weitreichende Schlüsse ziehen. Anhand von Satzbau und Vokabular erkennt Apollo präzise, ob ein Text zum Beispiel aus Homers ‚Odyssee‘ stammt, und ergänzt ihn im passenden Sprachregister.“
Als Beweis zeigte Dolganov bei der Präsentation von Apollo etwa eine antike Geburtsurkunde, die vollständig rekonstruiert wurde. Zudem wurde eine beim Ausbruch des Vesuvs verkohlte Schriftrolle an entscheidenden Stellen „vollständig lesbar gemacht“. Und mit der Rekonstruktion einer fragmentarischen Inschrift aus dem Schwarzmeerraum hat sich der Forscherin zufolge belegen lassen, dass in einer bestimmten Region bereits römisches Recht galt. Die Aussendung sprach hierbei von einer „weitreichenden Erkenntnis, die durch einen Beleg für die römische Prostitutionssteuer untermauert wird.“
Weitere Stufen geplant
„Mithilfe der KI entsteht ein neues Bild der antiken Sozial- und Wirtschaftsgeschichte, da sich viele Erkenntnisse erst aus der Masse der Dokumente ergeben – etwa bei Steuerquittungen“, präzisiert Dolganov.
Und Heinz Faßmann, Präsident der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, ergänzt: „Apollo bringt die Erforschung von historischen Schriftstücken und Dokumenten in ein neues Zeitalter. Der Einsatz des neuen Sprachmodells wird völlig neue Forschungsfragen zulassen und unser historisches Wissen erweitern. Wir sind stolz, dass die ÖAW gemeinsam mit dem europäischen KI-Unternehmen Mistral diese wegweisende Technologie entwickelt hat. Für die Zukunft streben wir eine vertiefte Zusammenarbeit mit Mistral an.“
Der ersten Stufe des Modells sollen bald noch weitere folgen. „Das Ziel ist ambitioniert, aber machbar“, wie Dolganov betont: Die KI soll künftig unerschlossene Papyri sowohl entziffern als auch rekonstruieren können. Geplant ist außerdem eine Erweiterung, mit der das Modell thematische und semantische Suchen in der gesamten griechischen Textüberlieferung durchführen sowie Parallelstellen suchen soll und so die passende Evidenz für Ergänzungsvorschläge gleich mitliefert.
Dolganov, die ÖAW und Mistral wollen jedoch bei Altgriechisch nicht aufhören. Aufbauend auf den Erfahrungen soll die KI künftig auch mit einem lateinischen Textkorpus trainiert werden. Dafür stehen dann rund zwölf Milliarden Wörter zur Verfügung. Was für das Projekt noch fehlt, sei ein passender Name.
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Translation: A microscope, a plant, a test tube, a light bulb, a DNA, a plate of food, people, money, a factory, a rocket.
Gangster
Yo, check mal das neue Business,
das Wiener Startup, das Essen aus CO2 mischt.
Arkeon heißt die Crew, sie machen es möglich,
mit ihrer Pilotanlage im Innovationshub, krass und unglaublich.
150 Liter sind der erste Schritt,
schon nächstes Jahr folgt die 3000-Liter-Kit.
Das Ziel ist groß, im Vollausbau sind’s ’ne Million Liter,
Essen aus CO2, immer größer und immer fitter.
Investoren sind begeistert, stecken Millionen rein,
das Vertrauen in die Idee, die soll jetzt groß sein.
Proteine sollen entstehen, Nahrung für alle Menschen,
das Startup lässt die Mikroben im Bioreaktor lenken.
Die Skalierung ist das Ziel, kommerzielle Produktion,
Arkeon hat die Technologie, den richtigen Plan der Funktion.
Partnerschaften sind schon geschlossen, weltweite Kontakte,
Lebensmittel und Getränkeprodukte, das sind die Fakten.
Arkeon zeigt, was sie können, mit ihrer Vision,
Essen aus CO2, eine nachhaltige Mission.
Die Zukunft ist grün, und das Startup ist bereit,
mit ihrer Innovation, sind sie zur Stelle, jederzeit.
Yo, das war die Zusammenfassung, straight aus dem Rap,
Arkeon rockt die Szene, kein anderer macht das.
Essen aus CO2, das ist ihr Ding,
Wiener Startup mit ’nem großen Gewinn.
Arkeon: Wiener Startup macht Essen aus CO2 – Pilotanlage gestartet
AI Kontextualisierung
Was könnte das Bigger Picture von den Inhalten dieses Artikels sein?
Das Wiener Startup Arkeon hat eine Pilotanlage gestartet, in der es durch Gasfermentation mithilfe von Archaea-Mikroben CO2 in Aminosäuren umwandelt. Das langfristige Ziel des Unternehmens ist es, Essen aus CO2 zu produzieren und Proteine herzustellen, die in Nahrungsmitteln verwendet werden können. Durch den erfolgreichen Betrieb der Pilotanlage plant Arkeon, ihre Produktionstechnologie in industriellem Maßstab zu nutzen und eine kommerzielle Produktionskapazität aufzubauen. Das Startup hat bereits Partnerschaften mit globalen Unternehmen geschlossen, um Anwendungen für Lebensmittel- und Getränkeprodukte zu entwickeln. Dieses innovative Verfahren könnte einen Beitrag zur Reduzierung von CO2-Emissionen leisten und neue Möglichkeiten für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion eröffnen.