27.12.2022

Artificial Intelligence: Warum 2022 als Breakout Year in die Geschichte eingehen wird

Clemens Wasner ist Mitgründer von AI Austria und CEO des Startups enliteAI. In einem Gastbeitrag für den brutkasten blickt er auch dieses Jahr auf die wichtigsten Entwicklungen im Bereich Künstliche Intelligenz im Jahr 2022 zurück.
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“Robo Santa’s AI year in review” Matthias Grabner, AI Austria(created with Midjourney V4)
“Robo Santa’s AI year in review” Matthias Grabner, AI Austria(created with Midjourney V4)

Breakout Year

2022 wird als jenes Jahr in die Geschichtsbücher eingehen, in dem zum ersten Mal auch innerhalb der breiten Bevölkerung eine pro-aktive Beschäftigung mit Artifical Intelligence (AI) stattgefunden hat.

Die letzten 10 Jahre haben uns zwar regelmäßig technologische Durchbrüche beschert, man denke nur an AlphaGo, autonome Fahrzeuge oder Alexa, jedoch war aus Enduser:innen-Sicht AI zumeist nur eine Basistechnologie, die eine bessere Erkennrate bei Bildern und Videos oder Vorhersagegenauigkeit von Finanz- und Absatzzahlen ermöglichte.

Mit der raschen Entwicklung im Bereich der generativen AI hat sich dies binnen kürzester Zeit geändert und wir erleben seit Spätsommer eine regelrechte kreative Explosion, wenn es um die Anwendung von AI geht.

Wie ist es dazu gekommen?

“Robo Santa’s AI year in review” Matthias Grabner, AI Austria(created with Midjourney V4)
Bild: “Robo Santa’s AI year in review”, Matthias Grabner, AI Austria(created with Midjourney V4)

OpenAI lässt bereits seit Jahren mit sog. Transformer-Modellen aufhorchen, welche die Generierung von Text und Bildern erlauben. Die Qualität hatte dabei mit GPT-3 in 2021 ein Niveau erreicht, welches in vielen Fällen nur noch schwer von Texten zu unterscheiden war, welche von Menschen geschrieben wurden.

Mit dem ebenfalls von OpenAI stammenden Dall-e2-Modell wurde es möglich, aus Texteingabe fotorealistische Bilder wie in diesem Beispiel zu erstellen.

Aus der Eingabe “Teddy bears working on new AI research underwater with 1990s technology” erstellte dall-e2 folgendes Bild:

Teddy bears working on new AI research underwater with 1990s technology, created by dall-e2
Quelle: Wikipedia

Beiden Technologien und auch ähnlichen Ansätzen von Meta und Google ist gemein, dass der zugrunde liegende Code nicht einsehbar ist und der Zugriff, wenn überhaupt, nur über eine API möglich ist.

Technologische Demokratisierung

Die Entwicklung solcher oft auch als “Foundation Models” bezeichneten Technologien ist sehr daten-, zeit- und kostenintensiv, weshalb der Economist noch im Juli diesen Jahres eine Zukunft skizzierte, in der einige wenige Unternehmen diese Modelle trainieren werden und in weiterer Folge lizenzieren werden.

Knapp ein Monat später erschien mit Stable Diffusion quasi die Open-Source-Version von Dall-e2 und hat seitdem einen regelrechten AI-Kunst-Boom ausgelöst, der weit über Tech- und Startup Kreise hinausgeht. So wurde die diesjährige Gala des österreichischen Kreativpreises EFFIE bereits mit KI-Kunst ausgestaltet.

Die nächste Evolutionsstufe stellt aktuell ChatGPT dar (brutkasten berichtete) – das neueste Sprachmodell von OpenAI, das einen Zugriff durch simple Texteingabe wie in der Google Searchbox ermöglicht und somit auch für Non-Techies verwendbar wird.

Das Besondere daran ist, dass ChatGPT nicht nur Antworten auf Fragen wie „Erkläre mir den Unterschied zwischen x und y” geben kann, sondern auch mit komplexeren Anfragen wie “Schreibe mir eine Python-Funktion, die Website x crawled” umgehen kann. Somit ist ChatGPT nicht nur eine glorifizierte Suchmaschine sondern ein vielseitiges Produktivitätstool, dass sich in zahlreichen white-collar settings einsetzen lässt.

What’s next in Artificial Intelligence?

Credit: “technology democratization” Matthias Grabner, AI Austria(created with Midjourney V4)
Bild: “technology democratization” Matthias Grabner, AI Austria (created with Midjourney V4)

Die Auswirkungen auf Arbeit, Bildung, Gesellschaft und Politik lassen sich aktuell nur sehr schwer abschätzen, da wir uns mitten in einem Paradigmenwechsel befinden, wie er nur alle paar Jahrzehnte stattfindet.

Der Optimist in mir sieht eine Demokratisierung von technologischem Fortschritt, die Personen in allen Lebenslagen sinnvoll unterstützen kann: vom automatisch generierten Code bis hin zur korrekten Excel-Formel oder Social-Media-Text und Sujet.

Das Thema „vertrauenswürdige KI“ bekommt in solch einem Setting jedoch eine vollkommen neue Dimension, da der Output von diesen Systemen uns keine Quellenangaben mehr liefert, sondern bereits das Endergebnis darstellt. Wenn uns heute ein Algorithmus einen Artikel vorschlägt, lässt sich recht schnell erkennen um welche Art von Medium es sich handelt (right/left wing, conspiracy, …). In einer Zukunft, in der mir eine AI-Suchmaschine direkt die Antwort auf meine Frage liefert, lässt sich nur schwer rekonstruieren, auf welchen Texten diese basiert.

Medienkompetenz und Fact-checking bekommen hier eine vollkommen neue Dimension, die sich nicht nur über Regulierung lösen lassen wird.

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Strom aus Wind und Sonne braucht Speicher. Für sie entwickelt das Projekt Phoenics neue Batteriezellen. Konzeptbild, mit KI erstellt. | (c) Virtual Vehicle
Strom aus Wind und Sonne braucht Speicher. Für sie entwickelt das Projekt Phoenics neue Batteriezellen. Konzeptbild, mit KI erstellt. | (c) Virtual Vehicle

Wind und Sonne liefern Strom, wann sie wollen, nicht wann ihn jemand braucht. Diese Lücke schließen Batteriespeicher. Sie werden damit zur Schlüsseltechnologie der Energiewende. Genau hier setzt Phoenics an: Ein steirisches Konsortium entwickelt die nächste Generation von Lithium-Ionen-Zellen für stationäre Speicher.

Koordiniert wird das Projekt von der Virtual Vehicle Research GmbH in Graz. Partner sind Varta Innovation, die Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL) und AVL List. Phoenics läuft 36 Monate und kostet 2,9 Millionen Euro. Knapp zwei Millionen davon kommen von der FFG, aus der Ausschreibung „Energieforschung 2024″.

Ein Material, zwei Ziele

Im Zentrum steht ein Kathodenmaterial: Lithium-Mangan-Eisenphosphat, kurz LMFP. Es ist eine Weiterentwicklung des etablierten Lithium-Eisenphosphats (LFP). LFP-Zellen gelten als sicher und robust, und sie kommen ohne kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel aus. LMFP soll zusätzlich bis zu 20 Prozent mehr spezifische Energiedichte liefern. Auf gleichem Bauraum ließe sich damit mehr Energie speichern.

Diesen Materialvorteil will das Konsortium in die fertige Zelle bringen. Die Zielmarken: 20 Prozent mehr Energiedichte, 40 Prozent längere Lebensdauer.

Was noch offen ist

Bis dahin bleiben Fragen. Wie verhält sich das Material über die Lebensdauer, wie altert es, und lässt es sich industriell verarbeiten und skalieren?

Das Konsortium kombiniert deshalb Experiment und Simulation. Die Partner untersuchen das Kathodenmaterial über den gesamten Lebenszyklus, mit Materialcharakterisierung, hochauflösender Bildgebung und KI-gestützter Auswertung. Parallel entstehen physikbasierte und datengetriebene Modelle. Sie bilden das Verhalten der Zelle von der Mikrostruktur bis zum kompletten Speichermodul ab und sollen Entwicklungszyklen verkürzen.

„Die Mikrostruktur von Elektrodenmaterialien beeinflusst maßgeblich Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Batteriezellen“, sagt Roland Brunner, Gruppenleiter am MCL.

Ein eigener Schwerpunkt gilt der Sicherheit. Spezielle Testverfahren sollen zeigen, ob LMFP-Zellen den Anforderungen an Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit genügen. AVL bringt dafür seine Erfahrung in der elektrochemischen Modellierung ein. Verbinde man physikalische Modelle mit Methoden des maschinellen Lernens, ließen sich kritische Betriebszustände und Sicherheitsaspekte frühzeitig vorhersagen, sagt Roland Wanker, Geschäftsbereichsleiter Advanced Simulation Technologies bei AVL.

Aufbauen statt neu anfangen

Phoenics setzt die Zusammenarbeit aus dem Vorgängerprojekt OpMoSi fort. „Unsere Stärke liegt darin, modernste Simulations- und Analysemethoden mit industrieller Entwicklungskompetenz zu verbinden“, sagt Projektleiter Philip Kargl von Virtual Vehicle.

Varta Innovation steuert die Fertigungsseite bei, von der Materialentwicklung über die Elektrodenfertigung bis zur Zellintegration. Großes Potenzial sehen die Partner vorerst bei stationären Speichern. Langfristig könnten die Ergebnisse auch der Elektromobilität nützen.

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