Franklin Templeton: Erkenntnisse zu Innovationen – Quartalsupdate Q4

Wir vertreten schon seit Langem die Ansicht, dass wir gerade das Frühstadium der vierten industriellen Revolution durchlaufen – eine strukturelle Veränderung der gesamten Wirtschaft. Diese Revolution ist das Ergebnis einer Reihe neuer, leistungsstarker Technologien wie beispielsweise künstliche Intelligenz (KI), Genomik und Robotik. Ein wirtschaftlicher Wandel dieser Größenordnung und Komplexität vollzieht sich natürlich schrittweise und unregelmäßig – aber eine erste Kostprobe der Innovationen, die wir in diesem Quartal präsentieren, zeugt von bedeutenden Fortschritten in die richtige Richtung.

KI kann Tuberkulose diagnostizieren

Forscher haben vor Kurzem ein Modell namens HeAR entwickelt, das Menschen zuhören und auf der Basis des Gehörten Frühanzeichen für mögliche Krankheiten erkennen kann. Sie trainierten das Modell mit 300 Millionen Audiodaten, darunter 100 Millionen Hustengeräuschen. Das Modell konnte allein anhand des Hustengeräuschs von Patienten diejenigen mit Tuberkulose diagnostizieren.¹

Warum ist die Entwicklung relevant? Eine KI-Diagnose allein auf der Grundlage von Geräuschen ist eine völlig neue Entwicklung. Jedes Jahr werden rund drei Millionen Fälle von Tuberkulose nicht festgestellt – oft, weil die Menschen keinen Zugang zu Gesundheitseinrichtungen haben. Tuberkulose kann zwar mit Antibiotika behandelt werden, doch wenn sie nicht behandelt wird, dann verläuft sie in einem von drei Fällen tödlich. Dieses neue Modell wird nun in ganz Indien eingeführt, um eine ortsunabhängige und gerätefreie Beurteilung der Atemwegsgesundheit anbieten zu können. Daneben gibt es noch unzählige andere potenzielle Einsatzmöglichkeiten für „bioakustische“ Modelle. Vor allem haben andere Modelle, die mithilfe von HeAR trainiert wurden, auch bei weniger Trainingsdaten gute Ergebnisse geliefert. Das ist wichtig, da es im Gesundheitsbereich Anwendungsmöglichkeiten geben kann, für die nur wenige Daten zur Verfügung stehen.

Ein neuer Rollstuhl kann Treppen steigen

Ein Forscherteam des südkoreanischen Institute for Machinery and Materials stellte vor Kurzem ein ausgeklügeltes neues Design für Rollstühle vor. Inspiriert von der Oberflächenspannung von Wassertropfen entwickelte das Team eine Struktur einer „intelligenten Kette“, durch die sich die Räder eines Rollstuhls an das jeweilige Gelände anpassen können. Die Kette ist an Speichen befestigt, deren Spannung sich je nach Gelände ändert.²

Warum ist die Entwicklung relevant? Patienten in Rollstühlen werden dadurch viel mobiler. Mithilfe der intelligenten Kette kann der Rollstuhl Treppen steigen und lässt sich auch in unebenem Gelände problemlos bewegen. Dies könnte für die rund 130 Millionen Menschen weltweit, die auf einen Rollstuhl angewiesen sind,³ eine bahnbrechende Erfindung sein, denn damit gehören die derzeit noch notwendigen Rollstuhlrampen vielleicht schon bald der Vergangenheit an. Ein solcher konkreter technologischer Durchbruch ist ein großartiges Beispiel für eine Innovation, die zusätzlich zu der Universaltechnologie Robotik möglich wurde.

Abbildung 1: Veranschaulichung von KI im Gesundheitswesen

Speziell trainierte KI-Modelle, die im Gesundheitswesen eingesetzt werden, verbessern schon heute die Ergebnisse für Patienten

Nur zur Veranschaulichung.

Handy-Displays aus transparentem Holz

Forscher an der University of Maryland haben transparentes Holz entwickelt. Holz „besteht aus unzähligen kleinen vertikalen Kanälen, ähnlich einem dichten Bündel von Strohhalmen, die mit Kleber verbunden sind“.⁴ Um die Transparenz zu erzielen, entfernten die Wissenschaftler zunächst den Kleber, das sogenannte Lignin, der für die braune Farbe von Holz verantwortlich ist. Das Holz wird dann mit einer Substanz wie Epoxidharz gefüllt, die das Holz transparent macht.

Warum ist die Entwicklung relevant? In Amerika werden pro Jahr mehr als 50 Millionen Handy-Displays beschädigt, und diese Schäden verursachen Kosten von fast 3,5 Mrd. USD.5 Transparentes Holz könnte zukünftig ein viel robusteres und weniger bruchgefährdetes Material für Handy-Displays sein. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Fenster, die ihre Farbe ändern können, und Leuchtkörper.

Neues KI-Modell Strawberry kann „denken“

Seit ChatGPT Ende 2022 die Welt im Sturm erobert hat, haben KI-Modelle immer neue Fortschritte gemacht. Strawberry, die neueste Version von ChatGPT, ist das bisher leistungsstärkste Modell. Strawberry gibt nicht einfach sofort eine Antwort auf eine Frage, sondern „durchdenkt“ die Fragen. In der Praxis heißt das, dass das Modell mehrere Antworten erarbeitet, sie prüft und dann die genaueste und relevanteste Antwort auswählt.6 GPT-4O, die Vorgängerversion von Strawberry, löste bei einer Qualifikationsprüfung für die Internationale Mathematik-Olympiade nur 13 % der Aufgaben richtig, Strawberry kam dagegen auf 83 % richtige Antworten.⁷

Warum ist diese Entwicklung relevant? Die Veröffentlichung von Strawberry ist eine Zäsur in der Entwicklung von KI-Modellen. Die ersten Versionen von großen Sprachmodellen (Large Language Models, LLMs) wurden anhand von riesigen Datensätzen trainiert, mit denen sie die richtigen Antworten speicherten. Strawberry wurde dagegen darauf trainiert, „Begründungen“ zu speichern. Dieser Ansatz macht das Modell zu einem viel besseren und weniger fehleranfälligen Problemlöser. Damit ist Strawberry nun in der Lage, schwierige Mathematikaufgaben zu meistern, das Kreuzworträtsel der Samstagsausgaben der New York Times zu lösen und sogar eine gesamte Codebasis für ein neues Videospiel zu schreiben.

Ein neues Material könnte Solarmodule ersetzen

Ein Forscherteam aus Oxford entwickelte vor Kurzem ein „ultradünnes Material“, das bei der Umwandlung von Sonnenlicht in nutzbare Energie einen Wirkungsgrad von 27 % erreicht. Das Team denkt, dass dieses neue Photovoltaikmaterial mit weiteren Fortschritten einen Wirkungsgrad von über 45 % erreichen kann. Es handelt sich dabei nicht um ein „Solarmodul“ im herkömmlichen Sinn – dieses Material ist dünn genug, damit es auf jeden Alltagsgegenstand aufgetragen werden kann, somit lässt es sich in ganz unterschiedlicher Weise nutzen.⁸

Warum ist die Entwicklung relevant? Die meisten der derzeit handelsüblichen Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von maximal 23 %. Darüber hinaus ist das in diesen Modulen verwendete Silizium deutlich teurer als das Dünnschicht-Perowskit, das bei diesem neuen Material zum Einsatz kommt. Da es sowohl günstiger ist als auch einen höheren Wirkungsgrad erreicht, hat dieses neue Material ein bemerkenswertes Potenzial für saubere Energie, mit direkten Anwendungsmöglichkeiten für Elektrofahrzeuge und Smartphones. In einer Welt, in der 82 % der globalen Energie immer noch mit Öl, Gas und Kohle erzeugt werden, ist dies ein willkommener Fortschritt.

Endnoten

1. Quelle: „This AI model is helping researchers detect disease based on coughs.“ Google: The Keyword. 19. August 2024.
2. Quelle: Siberling, A. „TechCrunch Minute: This robotic wheelchair can climb stairs.“ Techcrunch. September 2024.
3. Quelle: „Wheelchair Users.“ Physiopedia.
4. Quelle: Coleman, J. „The Surprising Possibilities of See-Through Wood.“ Smithsonian Magazine. 19. Dezember 2023.
5. Quelle: Gilmour, J. „Americans break two smartphone screens each second, costing $3.4 billion a year, report says.“ Miami Herald.
6. Quelle: Samuel, S. „The new follow-up to ChatGPT is scarily good at deception.“ Vox. 14. September 2024.
7. Quelle: Fried, I. „OpenAI releases ‘Strawberry’ model with better reasoning.“ Axios. 12. September 2024.
8. Quelle: Turek, S. „Oxford scientists make remarkable advancement with material that generates solar power without traditional panels: ‘The future is brighter’.“ MSN. 15. September 2024.

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