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Lange Zeit lag die Chemie bei der Digitalisierung zurück. Jetzt herrscht Aufbruchstimmung. Die Branche holt auf. Künstliche Intelligenz und Data Science sind heute State of the Art.

27.11.2019, Günter Heismann

Vor etwa zwei bis drei Jahren erkannten die Unternehmen der chemisch-pharmazeutischen Industrie, dass sie bei der Nutzung digitaler Innovationen wie Blockchain, Advanced Data Analytics und Künstliche Intelligenz großen Nachholbedarf haben. Da waren andere Branchen bereits einen Schritt weiter.

Zwar hatten sich in vielen Unternehmen auf Team- und Abteilungsebene zahlreiche Initiativen zur Digitalisierung gebildet. Doch die werkelten unkoordiniert vor sich hin; Unterstützung durch die Firmenleitung gab es eher selten. Um die digitale Transformation zu beschleunigen, beschloss die Bayer AG, die verschiedenen Initiativen auf Konzernebene zu bündeln. Anfang 2017 startete das Unternehmen das Programm „Advancing Digital“, mit dem Bayer drei übergreifende Ziele verfolgt.

Drei Ziele von Advancing Digital bei Bayer

Zum einen soll die Digitalisierung interner Prozesse vorangetrieben werden. Beispielsweise die virtuelle Forschung: In der Pharmazie werden Experimente künftig nicht mehr generell an Versuchstieren durchgeführt, sondern die Tests werden großenteils per Computer simuliert. Zweitens sollen Produkte entwickelt werden, die passgenau auf die Bedürfnisse einzelner Konsumenten zugeschnitten sind. Hierzu gehören etwa personalisierte Einlegesohlen im Geschäftsbereich Consumer Health.

Das dritte Ziel besteht in der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Ein Beispiel hierfür ist Digital Farming: Künftig werden in der Landwirtschaft Drohnen und Satelliten zur Beobachtung der Felder eingesetzt; so erhalten die Bauern sehr detailliert aktuelle Informationen über den Zustand ihrer Äcker. Bereits in naher Zukunft könnten Echtzeitanalysen helfen, Schädlinge, Krankheiten und Unkräuter bis auf den Quadratmeter genau zu identifizieren. Auf diese Weise sollen die Ernteerträge deutlich gesteigert werden. Fieldview heißt das digitale Überwachungssystem, das die amerikanische Bayer-Tochter Climate Corporation entwickelt hat. Es wird derzeit in den USA auf einer Fläche von 90 Millionen Acre (36 Millionen Hektar) getestet. „Wir sehen hier die Chance, unsere digitalen Technologien auf über eine Milliarde Acre einzusetzen, um das Erntesystem der Welt positiv und nachhaltig zu verbessern,“ sagt Sam Eathington, Chef-Wissenschaftler der Climate Corporation.

Chemieunternehmen als umfassende Dienstleister

Das Beispiel zeigt: Die Chemieunternehmen liefern ihren Kunden künftig nicht mehr nur Produkte wie Saatgut oder Pflanzenschutzmittel, sondern anspruchsvolle Dienstleistungen. Dies aber hat zur Folge, dass sich die Unternehmen intensiver mit den Bedürfnissen ihrer Kunden auseinandersetzen müssen. Die sind in diesem Fall nicht in erster Linie die Händler, die die Erzeugnisse vertreiben, sondern die Endanwender, also die Landwirte.

Doch gerade die Digitalisierung droht den Kontakt zu den Anwendern zu unterbrechen. Denn Produkte und Dienstleistungen werden künftig weitgehend an Plattformen gehandelt, die womöglich von externen Anbietern betrieben werden. Internet-Giganten wie Amazon, deren Plattformen sich bislang vor allem an Konsumenten richteten, drängen zunehmend ins B2B-Geschäft. „Alibaba betreibt in China bereits eine Plattform, auf der Chemikalien gehandelt werden“, sagt Frank Jenner, Leiter des Bereichs Chemie bei der Consulting-Gesellschaft Ernst Young.

Um die Beziehungen zu den Endanwendern auszubauen und zu intensivieren, müssen die Unternehmen daher eigene innovative Marktplätze aufbauen. Die Plattformen der Anbieter müssen genauso nutzerfreundlich und leicht zu bedienen sein wie die Marktplätze der Internet-Giganten, die den Industrie-Unternehmen zunehmend Konkurrenz machen.

KI wird immer lernfähiger

Die größte Herausforderung der Digitalisierung dürfte in der Künstlichen Intelligenz (KI) bestehen. Bislang bestimmt allein der Mensch, was ein Computer oder ein Roboter macht, die Maschinen haben keine Ahnung, was sie eigentlich tun. Professor Wolfgang Wahlster vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) nennt dies die erste Welle der Digitalisierung.

„Die zweite Welle kommt nun wie ein Tsunami auf uns zu. Künftig werden die digitalen Daten von den Systemen nicht nur am Bildschirm dargestellt, sondern auch verstanden“, prognostiziert der KI-Experte. Computer werden nicht mehr nur bestehendes Wissen anwenden, sie sind in Zukunft vielmehr in der Lage, aus erhobenen Daten eigenständig Rückschlüsse zu ziehen. KI-Systeme werden so programmiert, dass sie selbständig neue Algorithmen hervorbringen können. Mit anderen Worten: Die Maschinen sind imstande zu lernen.

Eine Vorform der KI ist die Advanced Data Analytics, die bereits heute weithin in Großunternehmen eingesetzt werden. Solche Verfahren werden beispielsweise bei Bayer für Umsatzprognosen eingesetzt. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Advanced Data Analytics in der Praxis eine unterschiedliche Treffsicherheit aufweist „Verhältnismäßig gut lässt sich der Umsatz beispielsweise bei verschreibungspflichtigen Produkten aus dem Bereich Pharmaceuticals prognostizieren“, heißt es bei Bayer. Bei Pflanzenschutzmitteln könne die Entwicklung hingegen deutlich schlechter vorhergesagt werden. Denn hier hängt der Umsatz wesentlich von den Witterungsbedingungen ab.

„Die zweite Welle [der Digitalisierung; Anm. d. Red.] kommt nun wie ein Tsunami auf uns zu. Künftig werden die digitalen Daten von den Systemen nicht nur am Bildschirm dargestellt, sondern auch verstanden“

Professor Wolfgang Wahlster vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)

BASF berechnet mit Supercomputer Wirkweise von Produkten

Erste Anzeichen von KI zeigt der Supercomputer Quriosity, den die BASF angeschafft hat; er ist einer der schnellsten Rechner der Welt. Auf dieser Maschine laufen beispielsweise molekulare Simulationen von Waschmittel-Formulierungen. Der Computer berechnet aber nicht nur die Wirkweise bestehender Produkte. Er kann auch auf molekularer Ebene die Funktion von geplanten Innovationen simulieren, die noch gar nicht in der Praxis ausprobiert worden sind. Auf diese Weise lassen sich kostspielige Fehlentwicklungen vermeiden und die Innovationszeiten verkürzen.

KI-Lösungen können überdies mit fortgeschrittener Robotertechnik kombiniert werden. Die Systeme, die sich hierbei ergeben, sind dem Menschen unendlich überlegen, wie Professor Wahlster an einem Beispiel aus der Pharmazie erläutert. „Ein Unternehmen besitzt 1,6 Millionen chemische Verbindungen, und die werden 24 Stunden pro Tag von Robotern forschend kombiniert, so dass täglich 150.000 neue Datenpunkte für neue Medikamente entstehen“, sagt der KI-Experte. Früher konnten pro Tag vielleicht 100 Datenpunkte gewonnen werden, die von Chemielaboranten mit Pipetten erzeugt wurden.

Diese gewaltigen Fortschritte machen Angst. Wann werden Roboter die Menschen in den Labors, Fabriken und Büros überflüssig machen? Professor Wahlster verweist darauf, dass Computer zwar eine weitaus größere Rechenleistung als der Mensch aufweisen. Deswegen würden sie künftig bei der kognitiven Intelligenz überlegen sein. Doch bei der sensomotorischen, der emotionalen und der sozialen Intelligenz aber läge der Mensch auch in Zukunft weiter vorne.

Aus diesem Grund würden Computer die Menschen in absehbarer Zeit nicht ersetzen, sondern sie dort unterstützen, wo die Maschinen besser sind als Forscher, Manager und Arbeiter aus Fleisch und Blut. KI könnten der deutschen Wirtschaft helfen, im Wettbewerb mit den aufsteigenden jungen Industrienationen die Nase vorn zu behalten. Die deutschen Unternehmen müssten, so Wahlster, künstliche Intelligenz in die Produkte einbetten, mit denen sie bisher auf den Weltmärkten so erfolgreich sind.