KI-Revolution in der Mikrobiologie

Im Forschungsprojekt „Samira“ möchten die ACR-Institute GET, LVA, IWI, OFI, VG, V-Research und ZFE modernste KI-Technologien für mikrobiologische Auswertungen nutzbar machen. Die automatische Bilderkennung soll vor allem kleinen und mittleren Unternehmen zugutekommen.

Während Künstliche Intelligenz (KI) längst in unserem Alltag Einzug gehalten hat, ist ihr Potenzial in vielen Bereichen noch lange nicht ausgeschöpft. Das haben auch die ACR-Institute GET, LVA, IWI, OFI, VG, V-Research und ZFE erkannt und mit „Samira“ ein Forschungsprojekt ins Leben gerufen, das mikrobiologische Analysen mittels maschineller Bilderkennung auf das nächste Level heben möchte. Geht es nach den Forscher*innen, soll das manuelle Auszählen von Mikroorganismen bald der Vergangenheit angehören, auch die Qualitätsbestimmung von Getreide könnte dann weitgehend automatisiert erfolgen. Es sind zwei Beispiele, die verdeutlichen, wie sehr Routinearbeiten im Labor derzeit oft noch auf rein menschlicher Arbeitskraft basieren. Mit der richtigen KI-Lösung sind Effizienzgewinne im wahrsten Sinn des Wortes vorprogrammiert.

Mangelnde Ambition kann man den Forscher*innen hinter „Samira“ jedenfalls nicht vorwerfen, soll das neue Bilderkennungsmodell doch nicht nur mit minimalem Trainingsaufwand und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten punkten, sondern auch durch seine Zuverlässigkeit. Zwar setzen einige Labore bereits jetzt auf automatisierte Bilderkennung, in der Regel lassen sich damit allerdings nur Bakterien auszählen, während Hefen oder Schimmelpilze unerfasst bleiben. Gleichermaßen fehlt es in der Getreideverarbeitung an Datenmaterial, um qualitätsmindernde Eigenschaften wie Schädlingsfraß, Fremdkörner, Verfärbungen oder Krankheiten eindeutig identifizieren zu können.

„Wir entwickeln ein KI-Tool, das ohne teure Spezialhardware auskommt und dennoch mikrobiologische und getreidebasierte Analysen zuverlässig automatisiert.“

Harald Trinkl, Projektleiter bei GET
Forscherin am Mikroskop
Forscherin vor dem Computer

Um gerade auch für kleine und mittlere Unternehmen nutzbar zu sein, braucht es Lösungen, die ohne teure Hardware auskommen und mit vergleichsweise kleinen Datensätzen zufriedenstellende Ergebnisse erzielen. Genau hier setzt „Samira“ an. „Wir entwickeln ein KI-Tool, das ohne teure Spezialhardware auskommt und dennoch mikrobiologische und getreidebasierte Analysen zuverlässig automatisiert“, erklärt Harald Trinkl, Projektleiter bei GET. Indem die Parameter für die Aufnahme des erforderlichen Bildmaterials, etwa die Lichtverhältnisse, gezielt definiert werden, kann der Trainingsaufwand auf ein Minimum reduziert werden. Durch Rotationen lassen sich aus den verfügbaren Daten zudem weitere Beispiele generieren.

Mit SAMIRA erwartet Unternehmen und insbesondere KMU ein niederschwelliges KI-basiertes Bilderkennungstool für mikrobiologische und getreidebasierte Auswertungen, das lokal installiert oder als Web-Anwendung neue Maßstäbe in der Qualitätskontrolle setzt und deutliche Effizienzsteigerungen verspricht. Das kommt nicht nur Betrieben im Lebensmittel- und Gesundheitsbereich zugute, sondern auch der Umwelt und Gesellschaft insgesamt: Indem Kontaminanten frühzeitig erkannt werden, lassen sich Getreideabfälle auf ein Minimum reduzieren, während mikrobiologische Labore von nie dagewesenen Diagnose- und Forschungsmöglichkeiten profitieren.