Mikroskopische Diskussion mit künstlicher Intelligenz

jcs · Dezember 16, 2022, 14:37:52 NACHMITTAGS

Liebes Forum,

künstliche Intelligenz (KI) ist im Moment in aller Munde. Es gibt mittlerweile interessante Chat-Bots, mit denen man sich zu sehr komplexen Themen unterhalten kann und vielfach sehr gute Antworten erhält. Ich wlollte das für mikroskopische Fragestellungen ausprobieren und habe auf

https://openai.com/blog/chatgpt/

zwei Fragen gestellt:

(1) Wovon hängt das Auflösungsvermögen eines Mikroskops ab?
(2) Welche Fluoreszenzfarbstoffe kann ich für die Mikroskopie von Pilzen verwenden?

Die Antworten liste ich im nächsten Post auf. Insgesamt muss ich sagen, dass ich sehr positiv überrascht bin. Es ist erstaunlich, wie gut die Antworten sind, auch wenn man im Detail sicher diskutieren kann. Z.B. finde ich die Antwort zum Auflösungsvermögen nicht ganz passend, das würde eine "optik-geschulte" humane Intelligenz etwas anders erläutern.

LG
Jürgen

jcs · Dezember 16, 2022, 14:38:47 NACHMITTAGS

Antwort des Chatbots zum Auflösungsvermögen:

Das Auflösungsvermögen eines Mikroskops hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter:

(1) Der Wellenlänge des Lichts, das verwendet wird: Die Wellenlänge des Lichts hat einen Einfluss auf die Größe der minimale sichtbaren Einheit, die das Mikroskop auflösen kann. Kurzwelligeres Licht, wie UV-Licht, hat eine kürzere Wellenlänge und kann daher kleinere Details auflösen als langwelligeres Licht wie sichtbares Licht.

(2) Der Numerischen Apertur (NA) des Objektivs: Die numerische Apertur ist ein Maß für die Lichtstärke des Mikroskops und bestimmt, wie viel Licht durch das Objektiv fällt. Eine größere numerische Apertur bedeutet mehr Licht und damit eine bessere Auflösung.

(3) Der Vergrößerung: Die Vergrößerung des Mikroskops bestimmt, wie groß das Bild auf dem Okular erscheint. Eine höhere Vergrößerung bedeutet in der Regel eine bessere Auflösung, da mehr Details sichtbar werden.

(4) Der Qualität der Optiken: Die Qualität der Optiken, insbesondere der Linsen, hat einen direkten Einfluss auf die Auflösung des Mikroskops. Wenn die Optiken schlecht sind, werden die Bilder unscharf und es ist schwierig, kleine Details zu erkennen.

(5) Der Qualität der Beleuchtung: Eine gute Beleuchtung ist wichtig, um kleine Details sichtbar zu machen. Eine ungleichmäßige oder schwache Beleuchtung kann dazu führen, dass das Bild unscharf wird und die Auflösung leidet.

jcs · Dezember 16, 2022, 14:40:36 NACHMITTAGS

Antwort des Chatbots zu den Fluoreszenzfarbstoffen:

Für die Mikroskopie von Pilzen gibt es verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe, die verwendet werden können. Einige Beispiele sind:

(1) Calcofluor-Weiß: Dieser Farbstoff wird häufig verwendet, um Pilze im Mikroskop sichtbar zu machen, insbesondere Schimmelpilze. Er bindet an die Zellwände von Pilzen und macht sie unter Fluoreszenzmikroskopen sichtbar.

(2) Fungifluor: Dieser Farbstoff wurde speziell für die Mikroskopie von Pilzen entwickelt und kann verwendet werden, um verschiedene Arten von Pilzen im Mikroskop sichtbar zu machen.

(3) 4',6-Diamidino-2-phenylindol (DAPI): Dieser Farbstoff wird häufig verwendet, um die Kernstrukturen von Pilzen im Mikroskop sichtbar zu machen. Er bindet an DNA und fluoresziert blau, wenn er von UV-Licht bestrahlt wird.

(4) Acridinorange: Dieser Farbstoff wird häufig verwendet, um die Zellstrukturen von Pilzen im Mikroskop sichtbar zu machen. Er bindet an Nukleinsäuren und fluoresziert orange, wenn er von UV-Licht bestrahlt wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass verschiedene Farbstoffe unterschiedliche Eigenschaften haben und für bestimmte Anwendungen besser geeignet sein können. Es ist daher ratsam, sich vor der Verwendung von Farbstoffen über ihre Eigenschaften und die geeigneten Anwendungen zu informieren.

Rawfoto · Dezember 16, 2022, 14:54:37 NACHMITTAGS

Hallo Jürgen

Quäle mich gerade dienstlich mit so einem Thema herum, dort haben wir 18 Sprachen und da soll überall die gleiche Information rauskommen. Ja, in Summe sehr weit entwickelt - ein paar Sprachen sind noch problematisch. Da wird aber laufend nachgebessert und ich bin schon gespannt was Q1/23 bringt

Liebe Grüße

Gerhard

PS: das System ist natürlich von den KBs (Wissensbeiträgen) abhängig ...

Aljoscha · Dezember 17, 2022, 01:57:09 VORMITTAG

Hallo Jürgen,

Den Antworten sieht man doch auf den ersten Blick an, dass sie aus einer Datenbank stammen. Ein Mensch würde nicht so antworten.
Teilweise sind die Antworten auch schlichtweg falsch " Acridinorange fluoresziert orange." Falsche Antworten kann man natürlich auch von Menschen bekommen, das sei hier zugestanden.

Die ernsthafte Beurteilung einer KI ist erst im Wechseldialog möglich. Da kommt ganz schnell die Wahrheit ans Licht. Stresst man eine sKI mit Detailfragen, kollabiert sie wesentlich schneller als ein kompetenter Mensch. Transferfragen sind richtig übel. Damit kommen diese Systeme immer noch nicht klar. Unter "Intelligenz" verstehe ich etwas anderes als Datenbankabfragen.

Viele Grüße

Alexander

Bob · Dezember 17, 2022, 08:05:57 VORMITTAG

Hallo Alexander,
kannst Du das mit dem chatgpt mal vorführen? Diese Schwächen werden es ja sein, an denen am intensivsten gearbeitet wird und wo man am ehesten eine Weiterentwicklung erkennen kann, wenn man es beurteilen kann.

Viele Grüße,

Bob

Lupus · Dezember 17, 2022, 09:31:59 VORMITTAG

Hallo,

irgendwie kann ich momentan den Sinn nicht ganz erkennen, auch wenn das Thema grundsätzlich und für die Zukunft vielleicht interessant ist. Im Prinzip funktioniert das Ganze wie Wikipedia, nur automatisiert und selektiver. Mit künstlicher Intelligenz hat das m.E. aber in der Form wenig zu tun. Nur was manuell vom Mensch eingegeben wurde bekommt man auch wieder heraus, auch mit den gleichen Fehlern behaftet. Die Interpretation wissenschaftlicher Einzelinformationen setzt zusätzlich ein breiteres Fachwissen voraus.

Hubert

jcs · Dezember 17, 2022, 09:52:41 VORMITTAG

Zitat von: Rawfoto in Dezember 16, 2022, 14:54:37 NACHMITTAGS
Quäle mich gerade dienstlich mit so einem Thema herum, dort haben wir 18 Sprachen und da soll überall die gleiche Information rauskommen.

Hallo Gerhard,

diese KIs bekommen gerne ein gewisses Eigenleben. Dass man bei Abfragen in 18 Sprachen immer die inhaltlich identische Information erhält, stelle ich mir nicht einfach vor. Da wird es noch einiges an biologische Intelligenz brauchen, um das System in diese Richtung zu optimieren. Aber das heißt ja auch, dass Dein Job ziemlich zukunftssicher ist!

Zitat von: Aljoscha in Dezember 17, 2022, 01:57:09 VORMITTAG
Den Antworten sieht man doch auf den ersten Blick an, dass sie aus einer Datenbank stammen. Ein Mensch würde nicht so antworten.
Teilweise sind die Antworten auch schlichtweg falsch " Acridinorange fluoresziert orange." Falsche Antworten kann man natürlich auch von Menschen bekommen, das sei hier zugestanden.

Hallo Alexander,
in meinen Augen steckt da schon mehr als reine Datenbankabfragen dahinter. Ein gewisses Maß an Kombinationsgabe braucht es schon, und die aktuellen KIs haben diesbezüglich offenbar deutliche Fortschritte gemacht. Ein echter menschlicher Experte kann das zugegebenermaßen noch besser.

Die Frage zu den Fluoreszenzfarbstoffen hat mich selbst interessiert, da ich das Thema im kommenden Jahr angehen will. Ich vermute, dass selbst in einem Fachforum wie diesem nur eine Handvoll von Leuten sind, die zu so spezifischen Fragen eine Antwort geben können.

Zitat von: Lupus in Dezember 17, 2022, 09:31:59 VORMITTAG
irgendwie kann ich momentan den Sinn nicht ganz erkennen, auch wenn das Thema grundsätzlich und für die Zukunft vielleicht interessant ist.

Hallo Hubert,
Anwendungen für solche Chatbots gibt es ja bereits, z.B. automatische Erstellung von Nachrichtentexten. Das Thema wird auch zeitnah für die Erstellung wissenschaftlicher und technischer Texte relevant werden. Ich bin mir sicher, dass wir in Zukunft neben Plagiaten auch weitgehend automatisiert erstellte Abstracts bzw. Einleitungskapitel bei wissenschaftlichen Arbeiten sehen werden.

LG
Jürgen

lsolbach · Dezember 17, 2022, 11:43:40 VORMITTAG

Hallo zusammen,

im Kontext von Künstlicher Intelligenz reden wir momentan noch nicht von allgemeiner Intelligenz, sondern von spezifischer Intelligenz. Und die steckt hier primär im Verständnis der Frage, weniger in den Antworten, die dann aus der Wissensbasis der KI kommen. Aber dass man seine Fragen frei formulieren kann und dann sinnvolle Antworten bekommt, ist schon ein Fortschritt zu früheren Expertensystemen.

Gruß
Ludger

Aljoscha · Dezember 18, 2022, 12:29:29 NACHMITTAGS

Zitat von: Bob in Dezember 17, 2022, 08:05:57 VORMITTAG
Hallo Alexander,
kannst Du das mit dem chatgpt mal vorführen? Diese Schwächen werden es ja sein, an denen am intensivsten gearbeitet wird und wo man am ehesten eine Weiterentwicklung erkennen kann, wenn man es beurteilen kann.

Viele Grüße,

Bob

Ich denke, der folgende Dialog zeigt deutlich, wie hohl solche Systeme immer noch sind.

Wovon hängt die Auflösung eines Mikroskops ab?

Die Auflösung eines Mikroskops hängt von einigen Faktoren ab, darunter:

Der Wellenlänge des verwendeten Lichts: Mikroskope arbeiten normalerweise im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums, aber manche Mikroskope verwenden auch andere Wellenlängen, wie UV-Licht oder Infrarotlicht. Die kürzere die Wellenlänge, desto höher ist die Auflösung.

Der Größe der Öffnung im Objektiv: Die Öffnung im Objektiv, auch als Numerische Apertur bezeichnet, beeinflusst die Auflösung, da sie bestimmt, wie viel Licht das Mikroskop sammeln kann. Je größer die Öffnung, desto höher ist die Auflösung.

Der Qualität der Linsen: Die Qualität der Linsen im Mikroskop hat ebenfalls einen Einfluss auf die Auflösung. Mikroskope mit hochwertigen Linsen haben in der Regel eine höhere Auflösung als solche mit niedrigwertigen Linsen.

Der Vergrößerung: Die Vergrößerung des Mikroskops beeinflusst auch die Auflösung. Je höher die Vergrößerung, desto höher ist in der Regel auch die Auflösung. Allerdings gibt es Grenzen für die mögliche Vergrößerung, die durch die Auflösung der Linsen und die Wellenlänge des verwendeten Lichts bestimmt werden.

Der Qualität des Beleuchtungssystems: Das Beleuchtungssystem eines Mikroskops spielt ebenfalls eine Rolle bei der Auflösung. Ein gutes Beleuchtungssystem mit gleichmäßiger Ausleuchtung kann dazu beitragen, die Auflösung zu verbessern.

Warum haben dann Objektive mit hoher Vergrößerung und Numerischer Apertur so kleine Frontlinsen?

Die Größe der Frontlinse in einem Objektiv hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter der Vergrößerung und der Numerischen Apertur. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass die Größe der Frontlinse nicht unbedingt direkt proportional zu diesen Faktoren ist.

Ein wichtiger Faktor, der die Größe der Frontlinse beeinflusst, ist das Licht, das das Objektiv sammeln muss. Je mehr Licht das Objektiv sammeln muss, desto größer muss die Frontlinse sein, um das Licht ausreichend zu fokussieren. Die Numerische Apertur des Objektivs bestimmt, wie viel Licht das Objektiv sammeln kann, weshalb Objektive mit einer hohen Numerischen Apertur in der Regel auch eine größere Frontlinse haben.

Die Vergrößerung des Objektivs beeinflusst auch die Größe der Frontlinse, da sie bestimmt, wie stark das Licht, das das Objektiv sammelt, gebündelt werden muss. Je höher die Vergrößerung, desto stärker muss das Licht gebündelt werden, und desto größer muss daher auch die Frontlinse sein.

Es gibt jedoch auch andere Faktoren, die die Größe der Frontlinse beeinflussen können, wie zum Beispiel die Wellenlänge des verwendeten Lichts und die Qualität der Linsen im Objektiv. In manchen Fällen kann es also auch bei Objektiven mit hoher Vergrößerung und hoher Numerischer Apertur zu kleineren Frontlinsen kommen, wenn diese Faktoren berücksichtigt werden.

Warum hat dann ein Objektiv 100/1.3 eine viel kleinere Frontlinse als ein Objektiv 2,5/0.08?

Die Größe der Frontlinse in einem Objektiv hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter der Vergrößerung und der Numerischen Apertur. In der Regel haben Objektive mit hoher Vergrößerung und hoher Numerischer Apertur auch größere Frontlinsen als solche mit niedriger Vergrößerung und niedriger Numerischer Apertur.

Die beiden Objektive, die Sie genannt haben, unterscheiden sich jedoch in ihren technischen Spezifikationen, was sich auf die Größe ihrer Frontlinsen auswirken kann.

Das erste Objektiv, das Sie genannt haben (100/1.3), hat eine Vergrößerung von 100-fach und eine Numerische Apertur von 1.3. Diese Vergrößerung ist sehr hoch, wodurch das Licht stark gebündelt werden muss, um ein scharfes Bild zu erzeugen. Die Numerische Apertur von 1.3 ist ebenfalls recht hoch und bedeutet, dass das Objektiv viel Licht sammeln kann. Aufgrund dieser beiden Faktoren würde man erwarten, dass das Objektiv eine größere Frontlinse hat.

Das zweite Objektiv (2.5/0.08) hat hingegen eine Vergrößerung von nur 2,5-fach und eine Numerische Apertur von 0.08. Diese Werte sind deutlich niedriger als beim ersten Objektiv und bedeuten, dass das Licht weniger stark gebündelt werden muss und dass das Objektiv weniger Licht sammeln kann. Daher würde man erwarten, dass das Objektiv eine kleinere Frontlinse hat als das erste Objektiv.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Überlegungen nur allgemeine Tendenzen darstellen und dass es immer auch andere Faktoren gibt, die die Größe der Frontlinse beeinflussen können, wie zum Beispiel die Wellenlänge des verwendeten Lichts und die Qualität der Linsen im Objektiv.

Bob · Dezember 18, 2022, 12:55:00 NACHMITTAGS

Hallo Alexander,
danke, das zeigt die Grenzen sehr deutlich auf. Ich habe allerdings auch mit Menschen schon solche Gespräche geführt, vielleicht waren die gar nicht intelligent.

Viele Grüße,

Bob

reblaus · Dezember 18, 2022, 14:08:31 NACHMITTAGS

Hallo -

diese KI finde ich absolut menschlich - insofern ist sie doch schon sehr weit entwickelt:

Bei der Erklärung im letzten Beispiel werden ein oder mehrere wichtige Faktoren weggelassen und die dadurch nicht ausgefüllte Lücke im Gedankengang durch Blabla ersetzt.
So arbeitet nicht nur Politik sondern überwiegend auch die m.o.w. exakte Wissenschaft.

Gruß

Rolf

jcs · Dezember 18, 2022, 18:09:11 NACHMITTAGS

Zitat von: Aljoscha in Dezember 18, 2022, 12:29:29 NACHMITTAGS

Ich denke, der folgende Dialog zeigt deutlich, wie hohl solche Systeme immer noch sind.

Hallo Alexander,

ganz so hart wäre ich da nicht im Urteil. Offenbar hat das System noch kein Verständnis für mathematische Zusammenhänge und kann nicht auf Formelwissen zurückgreifen. Wie Bob schreibt, wird man so etwas auch häufig in Internetforen bei Diskussionen zu technischen Aspekten finden.

Das Textverständnis und die Art, wie Antworten formuliert werden, sind durchaus herzeigbar.

Anscheinend ist es wie bei der humanen Intelligenz: Mit Formeln, Mathematik und Physik will sich kaum jemand auseinandersetzen.

Jürgen

Aljoscha · Dezember 18, 2022, 19:48:14 NACHMITTAGS

Zitat von: jcs in Dezember 18, 2022, 18:09:11 NACHMITTAGS

Das Textverständnis und die Art, wie Antworten formuliert werden, sind durchaus herzeigbar.

Hallo,

Das sind alles vorgefertigte Textbausteine. Man erkennt das daran, dass immer die gleichen Formulierungen wiederholt werden. Von der KI selbst wird da meiner Ansicht nach wenig formuliert.

Auch sachlich sind zahlreiche Fehler in den Antworten. Ist die Aussage in der ersten Antwort, die Vergrößerung habe Einfluss auf die Auflösung, tatsächlich richtig? Oder handelt es sich eher um einen Schlussfehler, weil Objektive mit hoher Auflösung meist auch hohe Numerische Aperturen haben? Ist die Numerische Apertur tatsächlich ein Parameter, der die Lichtstärke angibt? Oder gibt sie doch eher den Öffnungswinkel des optischen Systems an? Hätte die KI recht, müsste das Bild, das man von einem 100/1.3 erhält sehr viel heller sein als jenes, das man von einem 2.5/0.08 erhält. Meine praktische Erfahrung sagt da etwas anderes.

Mit Menschen kann man argumentieren. Man kann ihnen die beiden Objektive zeigen und fragen, wie das zu ihren Aussagen über die Größe der Frontlinsen passt. Man kann ihn durch das Mikroskop sehen und die Helligkeit beurteilen lassen. Ein Mensch wird dann zugeben, dass sich die Dinge anders verhalten, als er es bisher behauptet hat. Die KI wiederholt einfach nur ihre Aussagen, ohne aus der Rückfrage etwas zu lernen.

Viele Grüße

Alexander

jcs · Dezember 18, 2022, 20:00:32 NACHMITTAGS

Zitat von: Aljoscha in Dezember 18, 2022, 19:48:14 NACHMITTAGS
Ist die Numerische Apertur tatsächlich ein Parameter, der die Lichtstärke angibt?

Hier gebe ich allerdings der KI recht: Die numerische Apertur ist ein Maß für die Lichtstärke eines Objektivs. Lichtstärke meint in dem Zusammenhang, welcher Anteil des vom Objektfeld abgestrahlten Lichts vom Objektiv eingefangen wird.

Das Bild eines 100/1.4 ist ja deshalb dunkler als ein 20/0.5, weil beim 100er ein kleinerer Lichtfleck abgebildet wird. Da das kleinere Objektfeld des 100/1.3 auf dieselbe Bildgröße abgebildet wird wie beim 20/0.5, wird die Lichtintensität kleiner sein und das Bild dünkler. Vergleichen muss man also ein 100/1.4 mit einem 100/0.9, und da wird das 0.9 dann dünkler sein.

Bei den Fotoobjektiven ist das anders, in die Blendenzahl fließt auch die Objektivbrennweite ein. Deshalb ist das Bild eines f/2.8 Objektivs immer gleich hell, unabhängig von der Brennweite (bzw. Vergrößerung).

Jürgen