Die Stimmqualität automatisch analysieren

Dr. Andreas Kist als KI-Newcomer nominiert

Er forscht an der Schnittstelle von KI und Medizin, verwendet künstliche neuronale Netze, um Stimmphysiologie und -pathologie vollautomatisch analysieren zu können. Für diese Forschung ist FAU-Wissenschaftler Dr. Andreas Kist, Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der Hals-Nasen-Ohren-Klinik am Universitätsklinikum Erlangen, von der Gesellschaft für Informatik als KI-Newcomer des Jahres nominiert worden. Im Interview erklärt er, woran er forscht und was ihn an KI begeistert. Noch bis zum 7. März können alle für die KI-Newcomerin oder den Newcomer 2021 abstimmen.

Womit beschäftigen Sie sich in Ihrer Forschung?

Sind Sie bereit für ein langes Wort? Hochgeschwindigkeitsvideoendoskopieanalyse. Gerade beschäftige ich mich mit der quantitativen Hochgeschwindigkeitsvideoendoskopie von Stimmlippen zur quantitativen Beurteilung der Stimmphysiologie und Stimmpathologie. Einfach gesagt: Wir versuchen mit Hilfe von bildgebenden Verfahren der Stimmqualität Zahlen zu verpassen. Da unsere Stimmlippen so schnell schwingen, mehrere hundert Mal in der Sekunde, müssen wir entsprechend schnell die Bilder aufnehmen – mit 4000 Bildern pro Sekunde und mehr – und diese Menge an Daten muss anschließend effizient und idealerweise vollautomatisch analysiert werden. Und genau da komme ich ins Spiel. Ich verwende künstliche neuronale Netze, die ich speziell auf die Verarbeitung dieser Videodaten anpasse, damit diese dann weiter ausgewertet und klinisch interpretiert werden können.

Was begeistert Sie an künstlicher Intelligenz (KI)?

Ich habe in Neurowissenschaften am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried bei München promoviert und versucht, das Kleinhirn einer Zebrafischlarve zu verstehen. Mit modernen molekularbiologischen und optischen Methoden konnte ich der Zebrafischlarve im Prinzip live beim „Denken“ zu sehen. Wenn ich jetzt aber das, was ich biologisch beobachten kann, versuche eins zu eins in der KI umzusetzen, komme ich schnell an meine Grenzen. Ist das nicht faszinierend? Etwas, was die Natur seit Jahrtausenden optimiert und auf Effizienz getrimmt hat, bekommen wir so – auch mit modernster Technologie – nicht einfach hin. Was mich dann wiederum begeistert, ist die Tatsache, dass die KI-Forschung Wege gefunden hat, die KI sehr effizient und leistungsstark zu machen, ohne dass es dafür ein direktes biologisches Pendant gibt. Die KI steht somit für sich und ist nicht nur eine Kopie der Biologie.

Was macht Sie zum KI-Newcomer?

Die Hochgeschwindigkeitsendoskopie ist seit Jahren, nein Jahrzehnten, ein Forschungstool, welches noch immer nicht im klinischen Alltag angekommen ist, obwohl die Vorteile überragend sind. Warum ist das so? Weil die angebotene Hardware aktuell nicht zeitgemäß ist und es keine vollautomatische Datenanalyse gibt. Ich habe jetzt maßgeblich dazu beigetragen, dies endlich zu ändern: Wir haben jetzt den ersten öffentlichen und multizentrischen Datensatz zum Trainieren von eigens optimierten, effizienten neuronalen Netzen, die die Daten vollautomatisch verarbeiten, dazu noch moderne Hardware und einen Aufbau, der alles miteinander benutzerfreundlich verbindet. Ich rechne damit, dass wir in den nächsten Jahren hier eine kleine Revolution im Bereich der Phoniatrie erleben werden.

Warum haben Sie sich entschieden, Molekulare Medizin an der FAU zu studieren?

In der Schule liebte ich Chemie und Mathematik, war dort aber bereits an der Medizin interessiert. Ich wollte etwas studieren, das alle meine Interessen verbindet. Somit entschied ich mich für den interdisziplinären Studiengang der Molekularen Medizin. Die engagierten Professoren – danke, Prof. Becker und Prof. Lampert! –, die wundervollen Kommilitoninnen und Kommilitonen und dass Erlangen meine Heimat ist, rundeten das Paket perfekt ab. Mit meinem Studium und meinen Interessen verbinde ich jetzt Medizin und Technik, eine sehr gute Kombination, um nachhaltig etwas zu bewegen.

Warum ist die FAU ein idealer Standpunkt, um an KI zu forschen?

Die FAU forscht schon lange an KI, auch damals schon, als KI kein Schlagwort war, sondern eher theoretische Informatik und Mustererkennung genannt wurde. Nicht nur durch die international angesehenen, bestehenden Lehrstühle ist die FAU ein idealer Standort, sondern auch durch die Gründung eines neuen Departments: das AIBE, das sich auf künstliche Intelligenz spezialisiert hat. Durch die sehr guten Beziehungen zu Siemens Healthineers und dem Medical Valley hat die FAU eine einzigartige Ausgangslage für die Forschung an der Schnittstelle von KI und Medizin. Mit dem neuen konsekutiven Studiengang „Artificial Intelligence” sichern wir uns auch den eigenen, talentierten Nachwuchs an Forscherinnen und Forschern an der FAU.

Welchen wissenschaftlichen großen Fortschritt würden Sie (in Ihrer Disziplin) gerne noch miterleben?

Das wäre das „Connectome“ eines menschlichen Gehirns, den absoluten Schaltplan unserer Rechenzentrale, zu Wissen, welche Zelle mit welcher vernetzt ist. Grundlegende Fragen unserer Kommunikation und Sprache könnten damit geklärt werden. Dies ist aber eine Herkules-Aufgabe, die viel Technologieentwicklung benötigt, und deswegen mit mehreren hundert Millionen Euro von der EU gefördert wird. Und die künstliche Intelligenz wird dort eine nicht unerhebliche Rolle spielen.

Weitere Informationen:

Dr. Andreas Kist
andreas.kist@fau.de