Forschung und Entwicklung von KI 01.03.2024, 07:00 Uhr

Medizinsektor: Wo steht Deutschland im KI-Wettbewerb?

Der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) verändert nicht nur die Arbeitswelt, sondern auch das gesamte Gesundheitssystem. Die Schlüsseltechnologie birgt große Chancen für Patienten und Patientinnen, für das Klinikpersonal und die Forschung. Um jedoch im KI-Wettbewerb an der Weltspitze mitmischen zu können, muss Deutschland jetzt handeln. Das ist das Ergebnis eines aktuellen Gutachtens.

Um das Potenzial der KI im medizinischen Kontext zu verbessern, bedarf es einer guten Verfügbarkeit von großen Datenmengen. 
Foto: PantherMedia / phonlamai

Um das Potenzial der KI im medizinischen Kontext zu verbessern, bedarf es einer guten Verfügbarkeit von großen Datenmengen.

Foto: PantherMedia / phonlamai

Das Potenzial von KI-gestützten Systemen im Gesundheitswesen ist enorm. Sie können beispielsweise dabei helfen, Risikofaktoren für bestimmte Krankheiten frühzeitig zu identifizieren und entsprechend zu behandeln. So erkennen trainierte Algorithmen Muster von Hautkrebs inzwischen genauso gut wie Dermatologen und Dermatologinnen. Außerdem ermöglicht künstliche Intelligenz die Analyse medizinischer Bilder in Echtzeit und kann Chirurgen und Chirurginnen bei wichtigen Entscheidungen und minimalinvasiven Eingriffen unterstützen. Ebenso erleichtern KI-gestützte Systeme administrative Aufgaben. Durch ihren Einsatz bei medizinischen Dokumentationen, der Patientenverwaltung oder der Terminplanung können sie die Effizienz und Qualität der Gesundheitsversorgung deutlich verbessern. Nicht zuletzt spielt KI eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Medikamenten und personalisierten Behandlungsmethoden.

Das rasche Aufgreifen der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von KI ist ein wichtiger Faktor, um die Innovationskraft der deutschen Wirtschaft zu stärken. Im globalen Wettbewerb um künstliche Intelligenz im Bereich der Medizin schneidet Deutschland momentan gut ab, insbesondere im Bereich der Anwendung assistiver Lösungen. Dabei handelt es sich um KI-gestützte Verfahren, zur Diagnostik oder zur individuellen Therapiefindung. Im Bereich der Forschung und Entwicklung neuer Innovationen haben hingegen die USA und China die Nase vorn. Das geht aus dem „Jahresgutachten zu Forschung, Innovation und technologischer Leistungsfähigkeit Deutschlands“ (EFI) hervor, das jedes Jahr im Auftrag der Bundesregierung erstellt wird und als wissenschaftliche Entscheidungsgrundlage für die Regierung dient. Um auch in der KI-Entwicklung wieder an der Weltspitze mitmischen zu können, sollte Deutschland bestimmte Maßnahmen ergreifen, heißt es darin.

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KI-Innovationsökosystem für eine rasche Entwicklung

Zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands im KI-Bereich hält Uwe Cantner, Professor für Volkswirtschaftslehre an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Vorsitzender der EFI-Kommission, ein belastbares, bürokratiearmes und transparentes KI-Innovationsökosystem für essenziell. Dieses beschreibt ein komplexes Netzwerk von Akteuren, Institutionen, Ressourcen und Infrastrukturen, das die Entwicklung, Umsetzung und Verbreitung künstlicher Intelligenz (KI) vorantreibt. Ein solches KI-Innovationsökosystem setzt jedoch hohe Rechenkapazitäten voraus, die nach Cantner derzeit nicht ausreichend verfügbar sind. An dieser Stelle müsse der Staat seiner Einschätzung nach mehr Unterstützung leisten, damit entsprechende Datenräume entstehen können. Die Kosten für die Erhöhung der Rechenkapazität ließen sich beispielsweise über öffentlich-private-Partnerschaften (ÖPP) tragen.

KI-Systeme benötigen Zugang zu großen Datenmengen

KI-Algorithmen benötigen oft große Datenmengen, damit sie effektiv trainiert werden können. Je mehr Daten zur Verfügung stehen, desto besser können KI-gestützte Systeme Muster erkennen und Vorhersagen treffen. Das erst kürzlich verabschiedete Gesundheitsdatennutzungsgesetz (GDNG), das eingeführt wurde, um den Zugang zu Gesundheitsdaten für Forschungszwecke zu erleichtern, betrachtet Cantner daher als äußerst sinnvoll. „Für kommerziell genutzte Daten muss etwas gezahlt werden, für die öffentlich finanzierte Forschung müssen die Daten aber frei zur Verfügung stehen!“

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Der Europäische Gesundheitsdatenraum (EHDS) soll in Zukunft sogar ermöglichen, Gesundheitsdaten sicher und reibungslos über nationale Grenzen hinweg zu übertragen. Auch Cantner rät dazu, den grenzüberschreitenden, innereuropäischen Gesundheitsdatenaustausch voranzutreiben. Bis dahin sei es jedoch noch ein sehr weiter Weg.

KI spielt eine Schlüsselrolle in der Biosynthese

Neben den Voraussetzungen für ein erfolgreiches KI-Innovationsökosystem verweist Cantner in dem Jahresgutachten zu Forschung, Innovation und technologischer Leistungsfähigkeit Deutschlands auf die Zukunftstechnologie Biosynthese im Zusammenspiel mit KI: „Das wird ein Riesenthema für die Zukunft sein. Man denke hier an Genom Editing, Spezialmedikamente oder personalisierte Medizin.“

Mit diesem Thema befassen sich auch Forschende vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung im Saarland (HIPS). Sie nutzen KI-Algorithmen, um Gene in einem biosynthetischen Gencluster (BGC) zu analysieren und zu identifizieren. Die Forschenden haben bereits über 2.500 solcher BGC und ihre Produkte experimentell charakterisiert. Damit legen sie den Grundstein für eine computergestützte Genomanalyse, auch bekannt als Genom-Mining. „Gerade in diesen Bereichen können Algorithmen des maschinellen Lernens helfen, sie zu entdecken. Allerdings ist immer noch menschliche Expertise erforderlich, um die BGC-Grenzen als Eingabe für das maschinelle Lernen manuell zu aktualisieren. Außerdem müssen die Vorhersagemethoden für bioaktive Verbindungen weiter verbessert und erforscht werden“, sagen Forschende des HIPS.

Damit Deutschland seine Position im KI-Bereich stärken und seine Wettbewerbsfähigkeit auf dem globalen Markt ausbauen kann, bedarf es neben einem belastbaren KI-Innovationsökosystems immer den Blick für innovationsrelevante Themen. Die Biosynthese könnte ein solches sein.

Ein Beitrag von:

  • Ines Klawonn

    Ines Klawonn

    Ines Klawonn hat als Redakteurin bei einem auf Energiekommunikation spezialisierten Medienunternehmen gearbeitet. Mittlerweile ist sie selbstständige Journalistin und gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themenschwerpunkte sind Gesundheit, Energie und Technik.

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