Statt Aufschneiden oder Röntgen:
KI erkennt das Innere von außen

Ob bei einem beschädigten Flugzeugflügel oder bei einem verletzten Arm: An der Oberfläche zu erkennen, was im Inneren vor sich geht, ist schwer. Ein KI-System zeigt jetzt erstaunliches Talent, vom äußeren Erscheinungsbild Rückschlüsse auf den inneren Aufbau zu ziehen.

KI-basierte Diagnose: Ein Blick auf die Oberfläche reicht

Es gibt gute Diagnose-Möglichkeiten, um bei Material nur mit einem Blick auf die Oberfläche zu erkennen, was sich darunter abspielt. Bei Materialtests beispielsweise an Flugzeugen kann aus Bildern der Flügel die Verformung der Gesamtstruktur berechnet werden. Ein wirklicher Blick in das Innere erfordert aber bis jetzt deutlich aufwendigere Maßnahmen wie Röntgen oder schlichtes Aufschneiden. Genau hier setzt ein Team mit einer neuen Idee an: Eine KI, die auf Basis der Eigenschaften der Materialoberfläche detaillierte Aufschlüsse über das Innere liefert. Defekte im Inneren von außen erkennen: Ein Anwendungsbeispiel der Forscher

Ein Blick auf die Oberfläche sagt alles

Wie die beiden Forscher, Doktorandin Zhenze Yang und deren Professor für Bau- und Umwelttechnik Markus Buehler, in der Fachzeitschrift Advanced Materials (via MIT) schreiben, nutzen sie für ihren Ansatz die Stärken von KI-Systemen, Muster in großen Datensätzen zu erkennen. In diesem Fall wurde das Modell mit Unmengen an Daten gefüttert, um die Oberflächenmessungen mit den damit verbundenen inneren Eigenschaften verknüpfen. Im nächsten Schritt folgte die wichtige Phase der Überarbeitung, Verfeinerung und Ergänzung des Modells. Dafür macht die KI Voraussagen, die dann mit tatsächlichen Daten abgeglichen werden. Abweichungen werden erkannt und weitere Ergebnisse unter Berücksichtigung der Korrekturen im selben Prozess erneut geprüft.


Wie Yang schreibt, zeigt sich diese Methode hier einmal mehr als äußerst effektiv. Das System kann einheitliche sowie kombinierte Materialien sehr zuverlässig erkennen und liefert damit gute Ergebnisse sowohl bei Werkstoffen als auch biologischen Proben. Erstaunt zeigen sich die Wissenschaftler aber, dass die KI auch in ganz anderen Bereichen viel leistet. "Sie ist nicht nur auf Probleme der Festkörpermechanik beschränkt, sondern kann auch in anderen Ingenieurdisziplinen wie der Fluiddynamik und anderen Bereichen eingesetzt werden", so Yang laut Phys.

Buehler ergänzt, dass die Technik kurzfristig im Alltag zum Einsatz kommen könnte, um beispielsweise bei der Wartung von Flugzeugen teurere Techniken zu ergänzen. Die KI liefert Hinweise, wo strukturelle Probleme zu erwarten sind, Untersuchungen können gezielter durchgeführt werden - so zumindest die Idee. Zum Start erwartet er aber den Einsatz vor allem in Laboratorien, die damit Materialien ganz neu entwickeln und prüfen können. Die Ergebnisse der beiden Forscher sind für jedermann frei auf Github zugänglich.


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