KI-Entwicklungen der PTB Objektive Prüfverfahren für sichere KI und Quantentechnik

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Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

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Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat eine führende Rolle bei der Entwicklung von künstlicher Intelligenz (KI) in Hochrisikobereichen wie der Medizin. Es ist besonders wichtig, dass die Entscheidungsfindung der KI-Systeme nachvollziehbar ist und es objektive Prüfverfahren für die Zulassung von Medizinprodukten mit KI gibt.

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat eine führende Rolle bei der Entwicklung von künstlicher Intelligenz (KI) in Hochrisikobereichen wie der Medizin. Es ist besonders wichtig, dass die Entscheidungsfindung der KI-Systeme nachvollziehbar ist und es objektive Prüfverfahren für die Zulassung von Medizinprodukten mit KI gibt.

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) strebt als neutrale Institution und oberste Instanz für genaueste Messungen eine führende Rolle in der eingehenden Untersuchung von Algorithmen für künstliche Intelligenz an. Ein Problem besteht in der zunehmenden Komplexität vieler KI-Algorithmen, wodurch es für Experten schwierig wird, nachzuvollziehen, wie solche Algorithmen Entscheidungen treffen. Dieser Mangel an Transparenz kann es für Patienten und Ärzte schwierig machen, den von den Algorithmen erstellten Diagnosen und Behandlungsempfehlungen zu vertrauen.

Qualitätsbewertung und Prüfung von KI-Algorithmen

Maik Liebl, ein PTB-Wissenschaftler, betont, dass Ärzte auf KI-Anwendungen angewiesen sind, denen sie vertrauen können. Dies sollte durch objektive Prüfverfahren nachgewiesen werden. Liebl hat einen Demonstrator entwickelt, der KI-Algorithmen für die Medizin bewerten kann. Mit dem neuen Prüfangebot können Herstellerfirmen ihre Algorithmen von einer neutralen Stelle überprüfen lassen.

Am Demonstrator kann man exemplarisch einen Prüfprozess durchlaufen, indem man die Bilddaten des Herzens, die mit einem Magnetresonanztomografen (MRT) erhoben wurden, mithilfe von KI interpretiert. Die PTB hat dieses Prüfangebot auf Basis der etablierten TraCIM-Prüfplattform entwickelt, um die Qualität von KI-basierten Algorithmen in der Medizin neutral und unabhängig zu prüfen.

MRT-Gerät: klein, wendig – und dank KI erstaunlich leistungsfähig

Magnetresonanztomografen (MRT) liefern ohne den Einsatz ioniserender Strahlung detailreiche Bilder etwa von Kopf oder Knie. Aber nur Kliniken und große Spezialpraxen können sich die großen Geräte leisten. Im Rahmen eines EU-Projekts hat die PTB ein MRT-Gerät entwickelt, das kleiner, leichter und durch das deutlich geringere Magnetfeld wesentlich preiswerter ist als herkömmliche Tomografen der High-Tech-Medizin. Das im Rahmen des EU-Projekts A4IM (Affordable low-field MRI reference system) MRT-Gerät verwendet ein deutlich schwächeres Magnetfeld von nur 50 Millitesla, im Vergleich zu drei Tesla bei herkömmlichen Geräten.

Zusätzlich werden externe Störungen und Temperaturschwankungen durch KI-Algorithmen ausgeglichen. Es bietet dank Open-Source-Hard- und Software ganz neue Möglichkeiten für aufstrebende Länder, für Praxen hierzulande – und für das deutsche Gesundheitssystem.

Ionenfallen für zukünftige Quantencomputer

Das Quantentechnologie-Kompetenzzentrum (QTZ) der PTB hat seinen Schwerpunkt auf Ionenfallen. Ionenfallen haben somit eine große Bedeutung für einen niedersächsischen Quantencomputer und die Atomzeit der PTB. Forscher nutzen Ionenfallen als Plattform für die Entwicklung von Quantencomputern, da Ionen als Qubits verwendet werden können, um die Information in einem Quantencomputer zu speichern. In Ionenfallen können Qubits präzise manipuliert und kontrolliert werden, um Quantenalgorithmen auszuführen.

Außerdem dienen Ionenfallen dazu, komplexe Quantensysteme zu simulieren, die mit klassischen Computern nicht effizient simuliert werden können. Dies kann zum Beispiel zur Untersuchung neuer Materialien oder zur Entwicklung neuer Medikamente verwendet werden. Ionenfallen lassen sich auch als hochpräzise Messgeräte verwenden. Quantentechnologie-Messplätze am QTZ in Braunschweig können zur Messung der Frequenz von Licht oder zur Bestimmung der Masse von Atomen verwendet werden.

Die Anwenderplattformen sind robust und anwenderfreundlich ausgelegt und stehen insbesondere für Startups und mittelständische Unternehmen bereit. Das Ziel ist es, Partnerunternehmen eigene Erfahrungen in der Quantentechnologie zu ermöglichen, ohne dass diese selbst eine entsprechende Infrastruktur aufbauen müssen.

Quantentechnologie: Von der Forschung zum Produkt

Ausgründungen und Startups spielen eine wichtige Rolle, um neueste technologische Entwicklungen aus dem Labor in die Anwendung zu bringen. Im Quantum Valley Lower Saxony (QVLS), einem Verbund von Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Politik in Niedersachsen, gibt es dafür einen eigenen Hightech-Inkubator.

Derzeit sind im QVLS-HTI elf Startups ansässig, die sich mit verschiedenen Aspekten der Quantentechnologien befassen. Dazu gehören unter anderem:

• die Entwicklung von Quantencomputern und -simulatoren,

• die Herstellung von Sensoren und Messgeräten auf Quantenbasis sowie

• die Erforschung von Anwendungen der Quantentechnologie in Medizin und Logistik.

Zeitzeichensender DCF77

Die Zeit auf Langwelle gibt es auch weiterhin

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