KI-Agenten demokratisieren die Materialwissenschaft

Die Dichte­funk­tion­althe­o­rie gilt als Königs­diszi­plin der com­put­ergestützten Mate­ri­al­forschung – doch ihre Kom­plex­ität hält viele Forsch­er auf Dis­tanz. Mit Mas­gent betritt nun ein KI-gestützter Agent die Bühne, der ver­spricht, Sim­u­la­tionswork­flows von Stun­den auf Sekun­den zu verkürzen und die Ein­stiegshür­den für fort­geschrit­tene Berech­nun­gen radikal zu senken.

Die com­put­ergestützte Mate­ri­al­wis­senschaft ste­ht vor einem Para­dox: Während die the­o­retis­chen Grund­la­gen der Dichte­funk­tion­althe­o­rie seit Jahrzehn­ten aus­gereift sind und maschinelle Lern­ver­fahren immer leis­tungs­fähigere Poten­ziale liefern, bleibt die prak­tis­che Anwen­dung dieser Meth­o­d­en ein Flaschen­hals. Forsch­er ver­brin­gen unver­hält­nis­mäßig viel Zeit mit der Vor­bere­itung von Sim­u­la­tio­nen – dem Schreiben von Skripten, der Kon­fig­u­ra­tion von Eingabe­dateien, der Struk­tur­ma­nip­u­la­tion – anstatt mit der eigentlichen wis­senschaftlichen Analyse. Hier set­zt Mas­gent an, ein KI-gestützter Sim­u­la­tion­sagent, der diese Frag­men­tierung über­winden will¹Mas­gent: An AI-assist­ed Mate­ri­als Sim­u­la­tion Agent.

Das Kern­prob­lem, das Mas­gent adressiert, liegt in der his­torisch gewach­se­nen Werkzeug­land­schaft der Mate­ri­al­wis­senschaft. Ver­schiedene Codes für Struk­tur­ma­nip­u­la­tion, unter­schiedliche For­mate für Eingabe­dateien, sep­a­rate Tools für Analyse und Visu­al­isierung – all dies erfordert nicht nur Experten­wis­sen in der Quan­ten­chemie, son­dern auch erhe­bliche Pro­gram­mierken­nt­nisse und Ver­trautheit mit Hochleis­tungsrech­n­er-Infra­struk­turen. Mas­gent vere­int diese Funk­tio­nen unter ein­er ein­heitlichen Ober­fläche, die über natür­liche Sprache bedi­ent wer­den kann. Ein Forsch­er for­muliert seine Anfrage in All­t­agssprache, und der dahin­ter­liegende Agent – angetrieben durch große Sprach­mod­elle – über­set­zt diese in die notwendi­gen Rechen­op­er­a­tio­nen.

Die tech­nis­che Reich­weite des Sys­tems ist beachtlich. Im Bere­ich der DFT-Sim­u­la­tio­nen automa­tisiert Mas­gent die kom­plette Struk­tur­vor­bere­itung: von der Erzeu­gung von Defek­t­struk­turen und Superzellen über die Mod­el­lierung von Ober­flächen und Gren­zflächen bis hin zur Gener­ierung spezielle…