Gesundheit: Maschine als Genforscher

Sie arbeiten ohne Ende, ohne ein Wort der Klage, sie brauchen keine Gewerkschaft und keinen Schlaf. Sie sind die Sklaven der Moderne: Maschinen.

Doch aus den Sklaven werden zusehends eigenständige Denker. Ein spektakuläres Beispiel dafür liefern britische Forscher, die sich mit künstlicher Intelligenz befassen, nun in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts „Nature“.

Die Ingenieure haben eine Maschine entwickelt, die sich nicht mehr mit der Sklavenarbeit im Labor zufrieden gibt. Dieser revolutionäre Roboter übernimmt das, was bislang den Wissenschaftler selbst vorbehalten war: das Forschen.

Die Forschermaschine stellt Vermutungen über die Funktion von Genen des Hefepilzes „Saccharomyces cerevisiae“ an, entwirft Versuche, um ihre Hypothesen zu testen – und testet sie. Damit nicht genug, interpretiert der Roboter auch noch „die Daten für uns“, wie Studienleiter Ross King von der Universität Wales sagt. Nachdem die Maschine die Ergebnisse ausgewertet hat, denkt sie sich neue Hypothesen aus, und der Vorgang startet von vorn – genau so geht auch jeder menschliche Wissenschaftler vor.

Da wir Menschen so manches Gen mit dem Hefepilz gemeinsam haben, erhofft man sich von der Entschlüsselung der Genfunktionen Fortschritte für die Medizin. Der Pilz zählt rund 6000 Gene. Von etwa 30 Prozent ist die Funktion noch unbekannt.

Bei seiner Entschlüsselung geht das künstliche Hirn nach einem einfachen Prinzip vor: Es entfernt jeweils ein Gen aus dem Erbgut, lässt den Pilz auf verschiedenen Nährböden wachsen – und sieht sich dessen Gedeih oder Verderb an.

Das Verfahren wird auch als „Knockout“ bezeichnet. „Es ist ungefähr so, als wenn Sie die Teile eines Autos verstehen wollen, indem Sie sie Stück für Stück entfernen“, sagt King. Entfernen sie die Bremse Ihres Wagens, werden Sie garantiert schnell dahinter kommen, weshalb Autos üblicherweise mit Bremsen ausgestattet sind. Auf diese Weise kommt auch die Forschermaschine der Funktion der Hefepilz-Gene auf die Schliche.

Das Herzstück der Maschine sind Algorithmen, die lernen können. Algorithmen sind mathematische Kochrezepte, in denen geschrieben steht, wie man zum Kuchen, sprich: zur Lösung eines Problems kommt. Mit ihrer Hilfe lassen sich Hypothesen generieren, logische Verknüpfungen herstellen und Experimente entwerfen.

Zwar musste dem Roboter – wie einem Studenten – zunächst das nötige biochemische Wissen beigebracht werden. Ausgerüstet mit dieser Software jedoch, plante und interpretierte die Maschine ihre Versuche anschließend selbst. Vergleiche mit menschlichen Kollegen demonstrieren, dass der Roboter dabei nicht weniger effektiv vorgeht.

Schon trauen die Wissenschaftler dem mechanischen Denker komplexere Aufgaben zu – etwa die Entwicklung neuer Arzneimittel. Wenn sich die Forschermaschine ein bisschen beeilt, könnte die Gesundheitsreform noch billiger ausfallen.