Flagschiff-InitiativeEin Hauch Apollo

Der größte Forschungswettbewerb der EU ist entschieden: Mit der Simulation des Gehirns und dem Wundermaterial Graphen will Europa an die Weltspitze. Kann das gehen? von  und

Komplexe Großprojekte genießen derzeit – siehe Berliner Flughafen – keinen besonders guten Ruf. Auch um Europas Zukunft ist es nicht gerade rosig bestellt. Die Preisfrage lautet: Gilt auch in diesem Fall die Gleichung minus x minus = plus? Kann sich Europas Forschung ausgerechnet durch die Förderung gigantischer Großprojekte an die Spitze katapultieren?

Das ist jedenfalls die Hoffnung, die hinter der "Flaggschiff-Initiative" der Europäischen Kommission steht. Mit je einer Milliarde Euro sollen in den kommenden zehn Jahren zwei gewaltige Forschungsvorhaben gefördert werden – das sei die "größte Geldprämie" für die Wissenschaft in der Geschichte Europas, protzte EU-Vizepräsidentin Neelie Kroes, als sie am 28. Januar die beiden Gewinner vorstellte. Damit ringt sich Brüssel erstmals zu einer Art Apollo-Strategie für den alten Kontinent durch: Statt die Fördermillionen auf viele kleine Projekte zu verteilen, bündelt man sie auf große Ziele hin – ähnlich wie es John F. Kennedy in den sechziger Jahren mit seiner Vision der Mondlandung vorgemacht hat. Europa will zwar nicht auf den Mond, hat sich aber kaum weniger ambitionierte Ziele gesetzt. Nämlich: a) das Wundermaterial der Zukunft entwickeln und b) das Gehirn entschlüsseln und unser Denkorgan in einem Computer nachbauen.

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Klingt ein bisschen hoch gegriffen? Genau das ist beabsichtigt. Europas Position als "Supermacht des Wissens" hänge davon ab, "das Undenkbare denkbar zu machen", sagte Neelie Kroes. Dabei sollen die jetzt gekürten "Flaggschiffe" nicht nur in der Spitzenforschung voraussegeln, sondern zugleich nach marktnahen Anwendungen Ausschau halten und Europas Wettbewerbsfähigkeit sichern. Dass die zukunftsträchtigen Projekte ausgerechnet jetzt vorgestellt wurden, wenige Tage nach der europakritischen Rede des britischen Premiers David Cameron, erscheint wie der Versuch einer Antwort auf dessen Zweifel an der Zukunft der Gemeinschaft. Die Frage ist allerdings, ob die Forscher die hochgesteckten Erwartungen auch erfüllen können – und ob ihnen Brüssels Politik dabei eher hilft oder schadet.

Dass die beiden Flaggschiffe inhaltlich das Zeug dazu haben, aufsehenerregende Ergebnisse zu liefern, ist unbestritten. Und die Wahl gerade dieser beiden erscheint durchaus logisch: Mit dem Projekt "Graphen" wird solide Materialforschung gefördert, die in Europa gut etabliert ist und der von vielen Experten enormes Anwendungspotenzial bescheinigt wird. Dagegen will das "Human Brain Project" allen Ernstes das komplette Gehirn in einem Computer simulieren. Im Gegensatz zum bodenständigen Graphen-Projekt mutet dieses Unterfangen an wie die Idee eines durchgeknallten Science-Fiction-Autors. Aber alleine die Vorstellung setzt Fantasien frei. Alles in allem kann man der EU-Kommission also eine gute Mischung aus technischem Verstand und visionärer Begeisterung attestieren.

Dass Graphen (mit Betonung auf dem e) der Stoff der Zukunft ist, bezweifelt schließlich kaum jemand. Das dünnste bekannte Material im Universum, erst 2004 entdeckt, ist biegsam wie eine Klarsichtfolie und zugleich hart wie Diamant. Es besteht aus simplem Kohlenstoff, leitet elektrischen Strom rund hundertmal so gut wie herkömmliche Kupferkabel und könnte schon bald das Silizium in Computerchips ersetzen.

Graphen

Graphen sind Matten aus Kohlenstoff, die nur ein Atom dick sind. In einem Millimeter Graphit, wie man ihn aus Bleistiften kennt, sind drei Millionen Schichten Graphen aufeinandergestapelt. Ihre Struktur ähnelt den Waben im Bienenstock, die wie in einem Maschendrahtzaun zweidimensional angeordnet sind.

Es ist nicht nur das dünnste jemals hergestellte Material, es ist auch das festeste. Dabei leitet es elektrischen Strom genau so gut wie Kupfer. Und auch als Wärmeleiter schmeißt Graphen alle Konkurrenten aus dem Rennen.

Graphen ist annähernd transparent, aber undurchlässig für sämtliche Gase. Seine Atome sind so dicht gepackt, dass selbst Helium – das kleinste Gasatom – nicht hindurch passt.

Entdeckung

Die beiden Forscher Andre Geim und Konstantin Novoselov entnahmen das Graphen aus Graphit, wie er etwa in Bleistiften vorkommt. Mit einem hauchdünnen Klebeband gelang es den Physikern, eine einzelne Flocke des Kohlenstoffs herauszulösen, das Graphen. Das war 2004, zu einer Zeit, in der viele Wissenschaftler annahmen, dass ein solches Material nicht stabil sein könne. Heute gilt Graphen als wichtiges Zukunftsmaterial für die Elektronik, da es vielfach einsetzbar sein könnte.

Anwendung

Graphen birgt das Potenzial unser tägliches Leben zu verändern. Drei Eigenschaften zeichnen den Stoff besonders aus: Er ist dünn, flexibel und leitet Strom. Ein Multitalent, das wohl schon bald Teil von Touchscreens, Tablet-PCs, Mobiltelefonen, Solarzellen oder sogar Satelliten sein wird. Graphen-Transistoren wären schneller als diejenigen aus Silizium heute – die Voraussetzung für schnellere Prozessoren.

Auch neue Materialien sind denkbar. So könnte man etwa Graphen mit Plastik kombinieren. Der neue Kunststoff würde Strom leiten, wäre wärmerestistent und stoßunempfindlich.

Grundlagenforschung

Graphen könnte die Grundlagenforschung der Physik revolutionieren. Die Elektronen im Graphen bewegen sich durch die Materie, als ob sie keine Masse hätten – bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von einer Million Metern pro Sekunde. Sie verhalten sich ähnlich wie Lichtpartikel (Photonen).

Aufgrund der Analogie zum Licht ist Graphen für Quantenphysiker interessant, da sie nun quantenmechanische Effekte in viel kleinerem Maßstab untersuchen können. Vieles ließ sich bisher nur theoretisch abhandeln, wie etwa der Tunneleffekt. Dieser beschreibt, wie Teilchen gelegentlich molekulare Barrieren überwinden. Die Elektronen im Graphen lassen sich von molekulare Hindernissen nicht aufhalten und sausen frei durchs Kohlenstoffnetz.
 

Widerstandsfähige Touchscreens aus Graphen sind ebenso denkbar wie hauchdünne Smartphones, die sich zusammenrollen lassen. Das Wundermaterial könnte zur Basis effektiverer Solarzellen werden, ultraharte Werkstoffe ermöglichen oder superleichte Autokarosserien. Kurzum: Graphen birgt das Potenzial, unseren Alltag zu verändern – und Firmen reichlich Gewinn zu bescheren. Deshalb sind am Graphen-Projekt neben vielen Forschergruppen auch Firmen wie Nokia, Philips, Airbus oder das deutsche Nanotechnologieunternehmen AMO beteiligt. Da scheint der Erfolg schon fast programmiert.

Leserkommentare
  1. ...war viel teurer, aber ein realistischeres Projekt als ein künstliches Gehirn. Selbstabbildung von etwas was das "selbst" nicht mal ansatzweise "richtig" verstanden hat. Und eine zielgerichtete Evolution gibt es halt nicht. Lieber das ganze Geld ins Graphen stecken und Europa wird Hardwareweltmeister :-)

    Eine Leserempfehlung
    • Sikasuu
    • 07. Februar 2013 19:34 Uhr

    Faszinierend? Grössenwahnsinn? Mhmmm....
    .
    Hoffentlich geht es den Wissenschaflern nicht wie Ikaros.
    .
    Solange so vieles unverstanden ist, kann man den Leuten nur viel Glück wünschen.
    .
    "Achtet vor allen Dingen auf die Dioden auf der linken Seite!"
    sonst kommt doch bloss wieder ein manisch-depressiver Zahlenknecht da raus :)
    .
    Meint
    Sikasuu

  2. Der Vergleich mit Apollo ist zu hoch gegriffen. Die Geldmittel für diese beiden Forschungsprojekte betragen, laut diesem Artikel, 1 Mrd Euro pro Jahr über 10 Jahre, also 100 Mio Euro pro Jahr. Das (derzeitige!) NASA Budget liegt bei knapp $ 20 Mrd (pro Jahr), und damit bei weniger als 1% der US Haushaltes. Zu Apollos Zeiten lag NASAs Budget bei 4%, was heute ca $100 Mrd (pro Jahr!) entsprechen würde, also das Eintausend-fache von dem, was hier vorgeschlagen wird.

    Sicher, die infrastruktuellen Anforderungen an ein Gehirnprojekt sind geringer als an ein Apollo Projekt, doch merkt man wie weit die Schere bei diesen Projekten bereits im Anfang auseinandergeht. Das macht skeptisch. Nicht, dass es hier nicht grosses Potential gäbe. Doch insbesondere Materialforschung und medizinische Forschung (und letztendlich wird das eine sehr grosse Komponente des "Hirn -Computers" sein) werden oft sehr viel schneller und effektiver in der Privatindustrie abgewickelt, und zu viel geringeren Kosten.

    • 可为
    • 07. Februar 2013 22:23 Uhr

    sollte auf einem modernen Hochleistungsrechner doch eigentlich kein großes Problem mehr sein - vllt. nicht unbedingt in Echtzeit...

    Und falls doch, was dann?
    Setz ich dann dieses Hirn in die Forschung, um das nächste zu programmieren? Und was mach ich dann mit diesem, dass spätestens dann jeden Menschen geistig übertrifft - schliesse ich es an eine automatisierte Produktionskette, und lass es sich selbst vervielfältigen? Müssen wir dann überhaupt noch arbeiten, wenn wir die natürliche Grenze unseres Verstandes auf einmal sprengen können? Denken die dann für uns, wenn sie es ja zweifelsohne besser können?

    Das ist die Büchse der Pandora, und man fördert auch noch die Öffnung!

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    • -AK-
    • 08. Februar 2013 0:08 Uhr

    Die Frage, die ich mir in diesem Zusammenhang stelle, ist: wieso sollte eine Intelligenz, die der menschlichen überlegen ist, sich überhaupt von dieser lenken lassen? Sollte der Mensch es hinbekommen, so eine Intelligenz zu entwickeln, würde er sich dadurch selbst vernichten.
    Und wenn ich solche Aussagen lese
    "Wer wirklich etwas in der Wissenschaft verändern will, muss ein hohes Risiko eingehen."
    habe ich auch wenig Zweifel daran, dass die Zerstörung der Menschheit durch diese selbst nur eine Frage der Zeit ist. Ob dies nun durch eine Superintelligenz, durch vom Menschen verursachte Klimaveränderungen oder etwas desgleichen geschieht, sei mal dahingestellt. "Da wird big science leicht zu big ego" - wahre Worte. Wenn Wissenschaft zu einem Selbstzweck verkommt bzw. einzig dem Zwecke der Geltungssucht des Wissenschaftlers dient, ohne dass die Auswirkungen auf die Menschen und die Welt bedacht werden, die zweifelsohne da sind, ist das mMn höchst problematisch.
    "So hat etwa die Strategische Computer-Initiative ihr Ziel, innerhalb von zehn Jahren künstliche Intelligenz zu erzeugen, glatt verfehlt. Immerhin aber habe sie manch technischen Fortschritt angestoßen und etwa zu besserer Planungs- und Logistiksoftware unter anderem für das MILITÄR geführt, stellt die Eutema-Studie fest."
    Massenvernichtungswaffen -> Drohnen -> Nanodrohnen gesteuert von einem 24/7 selbstständig arbeitenden Supercomputer mit "menschlicher" Denkfähigkeit? - der Traum einer jeden militärischen Organisation.

    Das Problem ist ein ganz anderes. Jedes Computerprogramm realisiert eine (mathematische) Funktion. Identische Eingaben ergeben immer identische Ausgaben. Sollte man also ein Programm entwickeln können, dass die Fähigkeit hat, ein menschliches Gehirn exakt nachzubilden, dann hat man damit bewiesen, dass es keinen freien Willen gibt.

    • -AK-
    • 08. Februar 2013 0:08 Uhr

    Die Frage, die ich mir in diesem Zusammenhang stelle, ist: wieso sollte eine Intelligenz, die der menschlichen überlegen ist, sich überhaupt von dieser lenken lassen? Sollte der Mensch es hinbekommen, so eine Intelligenz zu entwickeln, würde er sich dadurch selbst vernichten.
    Und wenn ich solche Aussagen lese
    "Wer wirklich etwas in der Wissenschaft verändern will, muss ein hohes Risiko eingehen."
    habe ich auch wenig Zweifel daran, dass die Zerstörung der Menschheit durch diese selbst nur eine Frage der Zeit ist. Ob dies nun durch eine Superintelligenz, durch vom Menschen verursachte Klimaveränderungen oder etwas desgleichen geschieht, sei mal dahingestellt. "Da wird big science leicht zu big ego" - wahre Worte. Wenn Wissenschaft zu einem Selbstzweck verkommt bzw. einzig dem Zwecke der Geltungssucht des Wissenschaftlers dient, ohne dass die Auswirkungen auf die Menschen und die Welt bedacht werden, die zweifelsohne da sind, ist das mMn höchst problematisch.
    "So hat etwa die Strategische Computer-Initiative ihr Ziel, innerhalb von zehn Jahren künstliche Intelligenz zu erzeugen, glatt verfehlt. Immerhin aber habe sie manch technischen Fortschritt angestoßen und etwa zu besserer Planungs- und Logistiksoftware unter anderem für das MILITÄR geführt, stellt die Eutema-Studie fest."
    Massenvernichtungswaffen -> Drohnen -> Nanodrohnen gesteuert von einem 24/7 selbstständig arbeitenden Supercomputer mit "menschlicher" Denkfähigkeit? - der Traum einer jeden militärischen Organisation.

  3. Das Problem ist ein ganz anderes. Jedes Computerprogramm realisiert eine (mathematische) Funktion. Identische Eingaben ergeben immer identische Ausgaben. Sollte man also ein Programm entwickeln können, dass die Fähigkeit hat, ein menschliches Gehirn exakt nachzubilden, dann hat man damit bewiesen, dass es keinen freien Willen gibt.

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    • 可为
    • 11. Februar 2013 12:51 Uhr

    wäre ich sowieso ausgegangen - jede Entscheidung richtet sich nach Faktoren. Beim Taschenrechner sind 2 oder 3 und beim Gehirn geht dies gegen Unendlich (bzw. vermutlich nach Anzahl der Hirnzellen). Das sind schlicht zuviele um es nachzuvollziehen, weswegen wir von freiem Willen sprechen...

    Denken sie ihre Entscheidungen richten sich nicht nach ihren Erfahrungen, und äusseren Einflüssen aus ihrem bisherigen Leben?

  4. Es wird nicht gelingen, das menschliche Hirn nachzubauen, jedenfalls nicht in seiner Funktion.
    Die Hardware ist hier nichts, die Software ist alles. Die Software des Gehirns ist das Resultat aus Genen und der Summe der Erfahrung. Sie ist ständig im Fluß. "Updates" erfolgen im Nanosekundentakt. Sie ist bei jedem Individuum einmalig. Sie ist das Resultat der Evolution. Sie ist das Leben selbst.

    Der Vergleich zu Apollo hinkt: Das Ziel der Mondlandung war realistisch und wurde erreicht.

    • 可为
    • 11. Februar 2013 12:51 Uhr
    8. Davon

    wäre ich sowieso ausgegangen - jede Entscheidung richtet sich nach Faktoren. Beim Taschenrechner sind 2 oder 3 und beim Gehirn geht dies gegen Unendlich (bzw. vermutlich nach Anzahl der Hirnzellen). Das sind schlicht zuviele um es nachzuvollziehen, weswegen wir von freiem Willen sprechen...

    Denken sie ihre Entscheidungen richten sich nicht nach ihren Erfahrungen, und äusseren Einflüssen aus ihrem bisherigen Leben?

    Antwort auf "Menschliches Gehirn"

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