Unter Wie man mit Wissenschaft (und weniger Butter) ein besseres Lebkuchenhaus bauen kann
Was hat die Wissenschaft vom Backen eines Lebkuchenhauses mit der fortschrittlichen Welt der künstlichen Intelligenz zu tun? Fragt man Miranda Schwacke, Doktorandin in der Abteilung für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen am MIT, so wird sie einem sagen, dass die Verbindung in dem Konzept liegt, wie die Struktur die Funktion beeinflusst. Ob Sie es glauben oder nicht: Es ist eine Schnittmenge aus leckeren Keksen und intelligenten Gehirnen.
Ein Mitglied von Küchenangelegenheiteneiner Gruppe von MIT-Absolventen, die das Kochen zu einer Plattform für die Erklärung wissenschaftlicher Konzepte machen, wollte Miranda nicht einfach nur eine süße Köstlichkeit backen. Sie wollte ein Lebkuchenhaus bauen, das nicht nur appetitlich, sondern auch strukturell stabil ist. Die Suche nach einem idiotensicheren Rezept gipfelte in Experimenten mit verschiedenen Keksrezepturen, die schließlich darauf hinausliefen, eine Schlüsselkomponente zu manipulieren: Butter.
"Butter speichert Wasser und verwandelt es beim Backen in Wasserdampf, wodurch Lufteinschlüsse entstehen. Ich nahm an, dass die Kekse durch die Reduzierung der Butter dichter und fester werden würden, perfekt zum Bauen", erklärt sie. Genau dieses Experiment wurde in einem Kitchen Matters-Video gezeigt, in dem veranschaulicht wird, wie die innere Struktur eines Materials, z. B. eines Keksteigs, seine Eigenschaften drastisch beeinflussen kann.
Rezept für eine intelligentere KI
Miranda war schon immer fasziniert davon, wie sich Materialien unter verschiedenen Umständen verhalten. Dieses Interesse legte den Grundstein für ihre bahnbrechenden Forschungen zum neuromorphen Computing - einem energieeffizienten Ansatz für die künstliche Intelligenz, der sich an den Feinheiten des menschlichen Gehirns orientiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, bei denen Speicher und Verarbeitung getrennt sind, verschmelzen neuromorphe Geräte diese beiden Funktionen genau wie die menschlichen Synapsen. Miranda sagt: "Das Training großer KI-Modelle verbraucht enorme Mengen an Energie. Unsere Gehirne hingegen können mit weit weniger Energieaufwand lernen. Die Effizienz unserer Gehirne ist der Kerngedanke hinter neuromorphen Systemen."
Den Grundstein für eine grünere Zukunft legen
Schon in ihren frühesten Erinnerungen an das Aufwachsen mit einer Mutter, die Meeresbiologin ist, und einem Vater, der Elektroingenieur ist, wurde Mirandas Faszination für die Wissenschaft als eine Möglichkeit, die Welt zu entschlüsseln, gestärkt. In der High School entdeckte sie ihre Liebe zu den Materialwissenschaften und machte ihren Bachelor-Abschluss am Caltech, wo sie sich mit nanostrukturierten Materialien und elektrochemischen Systemen wie Batterien und Brennstoffzellen beschäftigte. Heute arbeitet sie am MIT hart daran, Innovationen für energieeffiziente KI zu entwickeln. Dabei konzentriert sie sich genau darauf, wie Magnesiumionen mit Wolframoxid interagieren - einem Material, dessen elektrischer Widerstand genauestens reguliert werden kann, um synaptisches Verhalten nachzuahmen.
Darüber hinaus ist es Miranda ein Anliegen, einen nachhaltigen Beitrag zur breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft zu leisten. Sie engagiert sich ehrenamtlich, um Kinder mit praktischen Experimenten zu unterrichten, und hat in verschiedenen Positionen in wissenschaftlichen Organisationen gearbeitet. Miranda ist davon überzeugt, dass eine effektive Kommunikation für ein kollaboratives Forschungsumfeld entscheidend ist. Geleitet von ihrem Streben nach wissenschaftlicher Neugier hofft sie, Professorin zu werden und die nächste Generation von Wissenschaftlern als Mentorin zu unterstützen, um sie zu inspirieren, Herausforderungen anzunehmen und bahnbrechende Entdeckungen zu machen.
