Uwe Hartmann: Ein Fachidiot wollte ich nie sein

„Ein Fachidiot wollte ich nie sein“

Uwe Hartmann, Physikprofessor an der Universität des Saarlandes, über den Kompass im Kopf, sein Konzept für eine neuartige Herzdiagnostik und gute Gründe für die Zusammenarbeit mit China.  

Herr Professor Hartmann, wer Ihren Namen und Ihr Forschungsgebiet googelt, landet schnell bei einer Studie zum inneren Kompass von Lebewesen. Was genau haben Sie herausgefunden?
In der Studie geht es um die alte Frage, wie Lachse immer wieder treffsicher ihre Laichgründe finden oder Zugvögel es schaffen, sich über weite Distanzen zu orientieren. Viele Tiere haben ähnliche Fähigkeiten, die schon seit Langem mit speziellen Rezeptoren für das Magnetfeld der Erde in Verbindung gebracht werden. An diesem Punkt setzten wir, ein internationales Forscherteam bestehend aus Physikern, Genetikern und Sinnesphysiologen, mit unserer Studie an. In jahrelanger Arbeit ist es uns gelungen, kleine magnetische Partikel in einzelnen Sinneszellen von Lachsfischen und anderen Lebewesen unter dem Mikroskop sichtbar zu machen. Derart genau ließen sich die nur wenige Nanometer großen Cluster von Eisenoxidpartikeln bisher nicht darstellen. Unsere Studie liefert darüber hinaus Hinweise auf die Evolutionsgeschichte des Magnetsinns, den Urbakterien bereits vor drei Milliarden Jahren besaßen und der sich über einen Satz von elf Genen in höher entwickelte Lebewesen fortpflanzte. 

Die Veröffentlichung hatte ein großes Medienecho…
…ja, es wurde weltweit darüber berichtet. Als Korrespondenzautor unseres Teams war ich zunächst überrumpelt von den vielen Interviewanfragen, habe mich dann aber darauf eingestellt und mit sehr vielen Journalisten gesprochen. Der Hype hält, so unglaublich das klingen mag, seit fast zwei Jahren an – und das Publikum reagiert lebhaft auf entsprechende Medienbeiträge. So berichten Leserinnen und Leser regelmäßig von ihrem besonderen Orientierungsvermögen, ihrem sechsten Sinn, wie es viele nennen. Das kann dann schnell in die Esoterikecke gehen, da muss man aufpassen. Aber wenn wir an Eskimos denken, die sich in weiten Schneewüsten oft mühelos zurechtfinden, drängt sich durchaus der Gedanke auf, dass auch Menschen über einen vielleicht sogar ähnlich konstruierten Magnetfeldorientierungssinn verfügen.

Wollen Sie dieser Hypothese in Ihrer Forschung nachgehen?
Nein, ich werde das nicht weiterverfolgen. Da müssen jetzt die Physiologen und Vertreter anderer Disziplinen ran. Ich habe genug mit meinen Kernthemen zu tun. 

Was steht für Sie im Vordergrund?
In meinem Labor geht es um die Entwicklung innovativer Materialien, und zwar mit Blick auf interessante neue Anwendungen. Ein Beispiel sind Nanodrähte mit einem Durchmesser vom Tausendstel eines Haares und einem äußerst geringen elektrischen Widerstand. Noch ist das Grundlagenforschung, aber In absehbarer Zukunft können solche Drähte dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit von IT-Geräten zu verdoppeln. Wir arbeiten auch an ultraempfindlichen magnetischen Sensoren, von denen zum Beispiel die Herzdiagnostik enorm profitieren könnte. Mithilfe von künstlicher Intelligenz lassen sich mit unseren Sensoren magnetische Signale des Herzens und damit wichtige Hinweise auf die Herzgesundheit erfassen. Wir haben unser Konzept für eine Magnetokardiografe der Zukunft schon auf Messen vorgestellt und können es, wenn sich ein Investor findet, binnen drei Jahren in die Anwendung bringen.  Der Vorteil der neuen Methode besteht darin, dass keine Elektroden auf der Haut benötigt werden; unsere Magnetfeldsensoren arbeiten vielmehr berührungslos. Bestimmte Signale, ausgelöst etwa durch Reizleitungsstörungen, lassen sich dabei wesentlich detailgenauer als bislang erfassen. 

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). © IQOQI/M.R.Knabl

© Universität des Saarlandes

Magnetpartikel in Sinneszellen von Lachsen (links: Topografie, rechts: Magnetkontrast).

Sie haben nicht nur ein breites Themenspektrum, in Ihrem Labor tummeln sich auch die unterschiedlichsten Disziplinen. Wie kommt’s?
So entstehen neue Ideen und das ist es, was mich fasziniert. Leider ist unsere Förderlandschaft in Deutschland disziplinär strukturiert. Da braucht man sehr viel Geduld, um fachübergreifende Projekte zu realisieren. Aber ich nehme das auf mich. Ein Fachidiot wollte ich nie sein, sondern ein Forscher mit Weitblick und Interesse an der Gesellschaft. 

Ein Beispiel dafür ist Ihr Essay über die Zukunft des Saarlandes. Wie war die Resonanz?
Sehr lebhaft und sie hält seit der Veröffentlichung im Jahr 2020 an. Mein Team und ich hatten in dem Essay die Schließung des Ford-Werks in Saarlouis zwei Jahre vor Bekanntgabe korrekt vorhergesagt, was uns viel öffentliche Aufmerksamkeit bescherte. Auch die Politik hat angebissen. In einer Diskussion mit dem Präsidenten des saarländischen Landtags, Stephan Toscani, konnte ich unsere Methoden und Prognosen ausführlich erläutern. 

Haben Sie auch wissenschaftsbasierte Empfehlungen abgegeben?
Darum geht es uns nicht. Wir analysieren die Gegenwart und modellieren auf dieser Basis plausible Zukunftsszenarien. Für das Saarland haben wir mit Blick auf das Jahr 2050 ein besonders positives und ein besonders düsteres Zukunftsbild entworfen. Im positiven Szenario sagen wir zum Beispiel eine Verdopplung der Einwohnerzahl und eine florierende Wasserstoffwirtschaft voraus. Ob es so kommen wird, hängt von langfristigen Entscheidungen ab. Im Grunde sollen die Szenarien jeden, der sich damit beschäftigt, zur Entwicklung eigener Zukunftsbilder anregen. 

Sie haben auch ein Kinderbuch geschrieben. Wie kam es dazu?
Den Anstoß gab eine Vorlesung bei der Saarbrücker Kinderuni. Ich hatte meinem Publikum erklärt, wie verschiedene, zum Teil längst vergessene Spielzeuge physikalisch funktionieren und freute mich über die vielen Fragen, mit denen Eltern, Großeltern und Kinder auf mich zukamen. In meinem Buch, das in wenigen Sommerwochen entstand, vertiefe ich diese Themen. Im Zentrum steht der Roboter Apus, der mithilfe seiner Freunde und viel künstlicher Intelligenz spannende Abenteuer besteht und dabei eine Menge Geheimnisse aufklärt. Mit dem Buch versuche ich, Kinder auf spielerische Art und Weise an Naturwissenschaften und Technik heranzuführen. Die Resonanz war sehr positiv und die erste Auflage schnell vergriffen. 

Die anfängliche Begeisterung für naturwissenschaftliche Themen flaut bei Kindern oft mit den Jahren ab. Woran liegt das?
Es muss etwas mit dem Schulunterricht zu tun haben. Was es genau ist, weiß ich nicht – das herauszufinden ist Sache der Bildungsexperten. Aus eigenem Erleben kann ich aber sagen, dass die gut zweitausend jungen Leute, die alljährlich den MINT-Campus des Saarlands besuchen, mit Feuer und Flamme dabei sind. Diesen Funken müssen wir in die Schulen bringen, denn Deutschland hat ein riesiges Nachwuchsproblem in den MINT-Fächern Mathematik, Informatik Naturwissenschaften und Technik. 

Wie wirkt sich das an Ihrem Fachbereich aus?
Wie an den meisten deutschen Universitäten nimmt auch bei uns die Zahl der Studierenden und Doktoranden in der Fachrichtung Physik ab. Viele kommen aus dem Ausland, zum Beispiel aus China.

AleutBio-Team © 2022, Thomas Walter, Expedition SO293 AleutBio

© Universität des Saarlandes

Ein miniaturisierter Magnetfeldsensor, der unter anderem für die medizinische Diagnostik verwendet werden kann.

Die akademische Kooperation mit China wird zunehmend skeptisch betrachtet. Bei Ihnen forschen chinesische Nachwuchskräfte, Sie haben zwei chinesische Ehrenprofessuren: Wie gehen Sie mit der neuen Situation um?
Ich sehe die politische Entwicklung in China natürlich mit zunehmender Sorge. Allerdings gibt es nach meiner Erfahrung einen deutlichen Unterschied zwischen dem Gebaren der politischen Elite und der Sichtweise vieler junger Menschen an den chinesischen Universitäten. Durch ihren Aufenthalt hier bei uns als Doktoranden oder Nachwuchswissenschaftler lernen diese jungen Menschen geradezu ein Kontrastprogramm kennen: freie Meinungsäußerung, kritische Sichtweisen und angeregte politische Diskussionen. Ich glaube, dieser Blick auf die Freiheit in der westlichen Welt, der stark prägend wirkt, rechtfertigt potenzielle Gefahren durch das Abfließen von Wissen oder Technologien. 

Sie sind im Pensionsalter und betreiben weiterhin Forschung und Lehre. Hat der Nachwuchsmangel die Professorenetage erreicht?
Nein, nein, das ist nicht der Grund. Ich mache das einfach sehr gern und nutze ein Modellprojekt meiner Universität, das mir die Weiterarbeit für einige Jahre ermöglicht. Mein Pensum umfasst sechs Wochenstunden Vorlesung, etwa über Nanotechnologie, die Betreuung mehrerer Forschungsprojekte und Doktorarbeiten. Aus meiner Sicht könnte das noch ein paar Jahre so weitergehen. 

In der GDNÄ engagieren Sie sich als Fachvertreter und Gruppenvorsitzender für das Versammlungsjahr 2024. Was motiviert Sie?
Die GDNÄ steht für eine Interdisziplinarität, die in unserer Wissenschaftslandschaft an vielen Stellen fehlt. Auch ihr Schülerprogramm beeindruckt mich.  Die sehr gelungene 200-Jahr-Feier in Leipzig hat der Gesellschaft großen Auftrieb gegeben und ich trage gern dazu bei, diesen Elan zu erhalten.

Paul Mühlenhoff © Stefan Diesel

© Universität des Saarlandes

Im Labor: Uwe Hartman am Ultrahochvakuum-Rastertunnelmikroskop.

Zur Person

Nach einem Physikstudium an der Universität Münster absolvierte Uwe Hartmann seine wissenschaftliche Ausbildung an den Universitäten Gießen und Basel sowie am Forschungszentrum Jülich und am IBM-Forschungszentrum in San José, Kalifornien. Seit 1993 ist er Professor für Experimentalphysik an der Universität des Saarlandes und leitet dort den Lehrstuhl für Nanostrukturforschung und Nanotechnologie. Einer seiner Schwerpunkte ist die experimentelle Nanostrukturforschung, wobei er sich vor allem mit Rastersondentechnik und Magnetfelddetektoren beschäftigt. Professor Hartmann erhielt eine Reihe von Rufen an Universitäten und außeruniversitäre Einrichtungen, blieb aber seiner Saar-Uni treu. Sein wissenschaftliches Oeuvre umfasst mehr als 400 Fachvorträge und mehr als 300 Fachpublikationen, darunter etliche Bücher. Er ist Inhaber mehrerer Patente und Mitbegründer einiger Unternehmen, Mitherausgeber verschiedener Fachzeitschriften und engagiert sich im Vorstand von Fachgesellschaften der Nanotechnologie. In den Jahren 2013/14 war er Vizepräsident für Europa und Internationales und 2015/16 Vizepräsident für Planung und Strategie der Universität des Saarlandes. Für seine wissenschaftlichen Leistungen wurde Uwe Hartmann ausgezeichnet mit dem Philip Morris Forschungspreis (1998), mit einer Ehrenprofessur an der Fudan-Universität in Shanghai (2006), mit einer Ehrenprofessur an der East China Normal University in Shanghai (2009) und dem Bundesverdienstkreuz (2015).

Paul Mühlenhoff © Stefan Diesel

© Edition Ulrich Burger 2019

Uwe Hartmanns Kinderbuch „Apus und die Geheimnisse hinter den Geheimnissen“ (mit Zeichnungen von Anne Holtsch, Edition Ulrich Burger 2019) traf den Nerv des Publikums.

Weitere Informationen:

Angelika Brandt: Tausende neue Arten zutage gefördert

„Tausende neue Arten zutage gefördert“

Fast wäre die Tiefsee-Expedition „AleutBio“ kurz vor dem Start gescheitert. Doch aus dem Beinahe-Drama wurde ein Erfolg. Wie das gelang, schildert die Meeresbiologin und Fahrtleiterin Angelika Brandt.

Frau Professorin Brandt, vor einem Jahr, am 17. Juli 2022, brachen Sie mit dem Forschungsschiff „Sonne“ auf, um die Artenvielfalt der nordostpazifischen Tiefsee zu erkunden. Als Fahrtleiterin waren Sie zuständig für das wissenschaftliche Programm. Wie haben Sie die gut sechs Wochen auf See erlebt?
Es war die schwierigste Fahrt meines Lebens – und ich habe schon viele Expeditionen geleitet. Die Probleme begannen mit dem Angriff Russlands auf die Ukraine, also fünf Monate vor dem geplanten Start. Daraufhin wurden von deutscher Seite die Wissenschaftsbeziehungen zu Russland eingefroren. Betroffen war auch unsere sechs Jahre lang vorbereitete deutsch-russische Expedition, bei der wir die Biodiversität im östlichen Kurilen-Kamtschatka-Graben, im Aleutengraben und im Beringmeer untersuchen wollten. Beginnen und enden sollte die Fahrt in Petropawlowsk-Kamtschatski. Seit Ende 2021 hatten wir die erforderlichen Genehmigungen in der Tasche, die Finanzierung war gesichert, das Schiff im Prinzip startklar. Die Vollbremsung drei Monate vor Fahrtbeginn hat erstmal alles durcheinandergewirbelt.

Wie haben Sie es geschafft, trotzdem pünktlich loszufahren?
Wir haben uns sofort zusammengesetzt und viel mit dem Bundesforschungsministerium und der Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe diskutiert. Schließlich einigten wir uns auf eine neue Route, die vom Startpunkt Dutch Harbor auf der US-Insel Unalaska in weitgehend unbekannte Tiefseebereiche im Ostpazifik führen und in Vancouver enden sollte. Der Expeditionsantrag lief über das Auswärtige Amt, das sich bei den amerikanischen Behörden für uns einsetzte. Es folgten spannende Wochen, in der wir die Fahrt weiter vorbereiteten, ohne zu wissen, ob und wann sie stattfinden kann. Durch eine internationale Ausschreibung gelang es uns, die freigewordenen acht Forschungsplätze kurzfristig neu zu besetzen. Keine ganz leichte Aufgabe, denn auf die Ausschreibung bewarben sich 70 hochqualifizierte Wissenschaftler. Als dann zwei Wochen vor dem geplanten Fahrtbeginn, am 3. Juli 2022, die Bewilligung für unser Vorhaben kam, war die Freude riesengroß. Aleutian Biodiversity Studies konnte Fahrt aufnehmen – als „AleutBio Expedition SO293“.

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). © IQOQI/M.R.Knabl

© Anne-Cathrin Wölfl & Kevin Kess, Geomar

Stationen der internationalen AleutBio-Expedition im Beringmeer und Aleutengraben.

Wie war das Leben an Bord?
Erfreulich und anstrengend zugleich. Als Team haben wir wunderbar funktioniert. Wie üblich arbeiteten wir durchgehend im Schichtbetrieb. Mühselig war die Arbeit unter Coronabedingungen: Wir mussten ständig Masken tragen, auch an Deck, und uns täglich auf das Virus testen. Trotz großer Vorsicht hatten wir in den sechs Wochen elf Coronafälle, was das tägliche Miteinander natürlich erschwerte. Und dass der Sportraum aus Hygienegründen geschlossen blieb, gefiel den jungen Leuten im Team gar nicht. Über den Alltag an Bord und unsere Forschung haben wir täglich in unserem AleutBio-Blog berichtet, der oft aufgerufen wurde.

Und wie erging es Ihnen als Fahrtleiterin?
Ich bekam täglich nur vier bis fünf Stunden Schlaf, aber das war ich von früheren Expeditionen gewöhnt. Was mir mehr zu schaffen machte, war die Maskenpflicht. Ich bin schwerhörig und lese vieles von den Lippen meiner Gesprächspartner ab. Oft habe ich darum gebeten, die Maske abzunehmen und aus zwei Meter Abstand mit mir zu sprechen. 

Forschungsarbeit in der Tiefsee: Wie können wir uns das vorstellen?
Ganz wichtig ist die moderne Meerestechnik an Bord der Sonne. Das Schiff verfügt über ein zwölf Kilometer langes Tiefseekabel, an dem schwere Geräte für die Entnahme von Proben abgesenkt werden. Es gibt autonome und ferngesteuerte Unterwassergeräte und -fahrzeuge an Bord, dazu etliche Greifersysteme und geschleppte Geräte wie der Epibenthosschlitten. Der öffnet sich erst am Meeresboden und sammelt zusammen mit dem Tiefseeschlamm jene Organismen ein, die an der Bodenoberfläche oder knapp darunter leben. An Deck wartet das Wissenschaftlerteam, um die mit dem Tiefseeschlamm heraufgeholten Tierchen herauszusieben, herauszupicken, zu sortieren und zu fotografieren. Der Rest des Sediments wird mit Ethanol fixiert, um ihn Tage später unter dem Binokular auf Kleinstlebewesen zu untersuchen. Nach dem Ende der Expedition werden die Proben in gekühlte Container gepackt und für weitere Untersuchungen in die Heimatlabore verschickt. In meinem Institut in Frankfurt nahmen wir im Oktober und Dezember vergangenen Jahres zwei Container in Empfang.

AleutBio-Team © 2022, Thomas Walter, Expedition SO293 AleutBio

© 2022, Thomas Walter, Expedition SO293 AleutBio

Das AleutBio-Team in einer ruhigen Minute und ausnahmsweise ohne Maske.

Das klingt nach einer Bilderbuch-Expedition. Lief denn bei AleutBio alles so glatt?
Die Startbedingungen waren schwierig, aber danach lief es überwiegend gut. Problematisch war der Verlust von zwei Landern, die nach dem Absetzen auf dem Meeresboden im Beringmeer beziehungsweise im Aleutengraben selbsttätig biogeochemische Parameter messen und aufzeichnen sollten. Wir haben es zwei Tage und Nächte versucht, aber es gelang uns nicht, die Lander wieder an Deck zu bringen. Schließlich mussten wir weiterfahren und den US-Behörden eine Verlustmeldung schicken. Das war natürlich ein Rückschlag. Unser Sedimentgreifer, ein sogenannter Multicorer, verhalf uns dann aber doch noch zu Proben aus dieser Ozeanregion. Wir müssen sie nun außerhalb ihres ursprünglichen Lebensraums im Labor untersuchen – mit den Landern wäre eine Analyse im natürlichen Kontext möglich gewesen. 

Was genau wollten Sie bei Ihrer Expedition herausfinden?
Uns interessiert immer, wie es in der Tiefsee aussieht und welche Organismen dort vorherrschen. Darüber hinaus ging es diesmal um zwei große Themen. Topografisch weiß man, dass die pazifischen Tiefseegräben von den Aleuten über den Japangraben bis zum Marianengraben untereinander verbunden sind. Aber gilt das auch für die Fauna? Oder haben die dort lebenden Arten wenig bis nichts miteinander zu tun? Dann die Frage nach den Zusammenhängen zwischen Nordpazifik und Arktischem Ozean: Welche Arten finden sich dort jeweils, wie schnell breiten sie sich aus und welche Besonderheiten gibt es? Die Antworten auf solche Fragen sind unter anderem wichtig, wenn es um die Verlegung von Tiefseekabeln geht oder um den Tiefseebergbau, der jetzt immer mehr forciert wird. Und in Zeiten des Klimawandels müssen wir wenigstens ansatzweise verstehen, was in den Ozeanen passiert, welche Organismen wohin wandern, welche Bestände schrumpfen oder vom Aussterben bedroht sind.

Die Bühne in der Kongresshalle am Zoo Leipzig hielt dem Ansturm der Schülerinnen und Schüler stand. © MIKA-fotografie | Berlin

© 2022, Thomas Walter, Expedition SO293 AleutBio

Moderne Schiffs- und Meerestechnik an Bord der Sonne: Epibenthosschlitten (links), Agassiz Trawl (Mitte), Großkastengreifer (rechts oben), Multicorer (rechts unten).

Gibt es schon erste Erkenntnisse?
Ja, einige sind schon publiziert, andere überprüfen wir noch. In großer Tiefe haben wir Arten gefunden, die vom Kurilen-Kamtschatka Graben bis in den Aleutengraben vorkommen, die also über eine Distanz von mindestens dreitausend Kilometer Entfernung die gleiche Art darstellen. Das war bisher nicht bekannt. Im Beringmeer sind uns die außerordentlich unterschiedlichen Lebensräume aufgefallen. Insgesamt haben wir sehr viele neue Arten zutage gefördert, die es in den kommenden Monaten und Jahren genauer zu untersuchen gilt.

Wann und wo kann man die Ergebnisse nachlesen?
Erste Bachelor- und Masterarbeiten sind, wie erwähnt, schon erschienen. Für weitere Auswertungen suchen wir übrigens noch Studierende: Wer sich also für unsere Arbeit interessiert, ist herzlich eingeladen, mit mir Kontakt aufzunehmen. Größere Publikationen in internationalen Zeitschriften bereiten wir gerade vor. Das gleiche gilt für einen Forschungsband, der umfassend über die AleutBio-Ergebnisse informieren wird. Auf unserer Website berichten wir regelmäßig über neue Veröffentlichungen. Da wird in den nächsten Jahren noch einiges zusammenkommen.

Die Forschungszusammenarbeit mit Russland liegt weiterhin auf Eis. Was wird aus Ihren Verbindungen zu russischen Kolleginnen und Kollegen?
Arbeitsbeziehungen gibt es derzeit nicht und Freundschaften, die über Jahrzehnte entstanden sind, stecken in einer tiefen Krise. Einige Kollegen haben sich im Ukrainekrieg mehr oder weniger auf die Seite Putins geschlagen, was ich nicht akzeptieren kann. Da ist viel Vertrauen verloren gegangen. Wir hören von Repressionen und Denunziationen an russischen Instituten und wissen, dass einige Wissenschaftler ihr Land verlassen haben. Putin hat der Kooperation russischer Forscher mit ausländischen Kollegen enorm geschadet.

Die Bühne in der Kongresshalle am Zoo Leipzig hielt dem Ansturm der Schülerinnen und Schüler stand. © MIKA-fotografie | Berlin

© Chong Chen, JAMSTEC

Neu entdeckte Organismen der Tiefsee, aus verschiedenen Perspektiven fotografiert: A, B: Seesterne, C: Wurmmollusk.

Was haben Sie als Nächstes geplant?
Ich bin fürs Erste vollauf mit der Auswertung der Proben unserer Expedition beschäftigt. Eine Fahrtleitung werde ich voraussichtlich nicht mehr übernehmen, AleutBio war in dieser Hinsicht mein letzter großer Kraftakt. Das hat auch mit dem langen Vorlauf solcher Unternehmungen zu tun. Immerhin warten wir bis zu vier Jahre darauf, dass wir Schiffszeit genehmigt bekommen und ich wäre dann so langsam im Pensionsalter. Daher gebe ich jetzt den Staffelstab an die jüngere Generation weiter. Aktuell unterstütze ich die Atlantikexpedition einer Kollegin. Sie war bereits mehrfach mit den Forschungsschiffen Meteor und Sonne unterwegs, um im Atlantischen Ozean ähnlichen Fragen nachzugehen, wie wir sie im Pazifik bearbeiten. In diesem Herbst fahre ich mit Studierenden auf eine Expedition in den Japangraben. Wenn wir dort die gleichen Arten fänden wie im Aleutengraben, wäre das natürlich spektakulär.

Werden Sie bei einer der nächsten GDNÄ-Versammlungen über Ihre Expedition und deren Ergebnisse berichten?
Ausgesprochen gern.

Paul Mühlenhoff © Stefan Diesel

© Privat

Prof. Dr. Angelika Brandt, Meeresbiologin und Expeditionsleiterin.

Interview mit Angelika Brandt im Kulturprogramm des Saarländischen Rundfunks SR2

Zur Person

Die Meeresbiologin Prof. Dr. Angelika Brandt ist Mitglied des Direktoriums am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt am Main. Sie leitet dort die Abteilung Marine Zoologie sowie die Sektionen für Krebstiere und Fischkunde. Gleichzeitig ist sie Professorin für Spezielle Zoologie an der Frankfurter Goethe-Universität. Zuvor war Angelika Brandt 22 Jahre Professorin an der Universität Hamburg und leitete von September 2004 bis Oktober 2009 das Zoologische Museum der Universität. Die 62-Jährige erforscht die Biodiversität der Makrofauna in der Tiefsee und in den Polarregionen, wobei sie sich auf die Gruppe der Meeresasseln spezialisiert hat. Für ihre Forschung nahm Angelika Brandt bislang an 30 Schiffsexpeditionen teil – mehrfach in leitender Funktion. In Anerkennung ihrer außergewöhnlichen Forschungsleistungen und ihres Engagements zum Schutz der Tiefsee erhielt eine neue Art von Tiefseeasseln kürzlich den Namen Austroniscus brandtae. Angelika Brandt ist Vorsitzende der Gruppe „Biologie“ bei der GDNÄ-Versammlung 2024 in Potsdam.

Weitere Informationen:

Paul Mühlenhoff © Stefan Diesel

© 2022, Thomas Walter, Expedition SO293 AleutBio

Das Forschungsschiff „Sonne“ vor dem Auslaufen im Hafen von Unalaska.

Zahlen zu AleutBio

  • 38 Forscherinnen und Forscher aus 12 Nationen
  • 16 beteiligte Institutionen
  • 3631 zurückgelegte Seemeilen
  • 7230 Meter Tiefe erreicht (Aleutengraben)
  • 44 Tage, 2 Stunden, 34 Minuten an Bord
  • 952 beprobte Stellen
  • 643 Kilometer ausgelegte Tiefseekabel

Kontakt für Bachelor- und Masterarbeiten zu AleutBio:

Prof. Dr. Angelika Brandt angelika.brandt@senckenberg.de

Paul Mühlenhoff: Wer nicht selbst denkt, lernt nicht richtig

„Wer nicht selbst denkt, lernt nicht richtig“

Paul Mühlenhoff, Leiter des GDNÄ-Schülerprogramms, über verblüffende Erlebnisse mit ChatGPT, Täuschungsversuche in der Schule und Diskussionen im Lehrerzimmer.

Herr Mühlenhoff, über ChatGPT wird seit Monaten lebhaft diskutiert. Haben Sie eigene Erfahrungen mit dem Textgenerator?
Ich habe ChatGPT das erste Mal im Spätherbst 2022 ausprobiert und fand das Programm selbst in der damals noch frühen Version überraschend gut. Erfragt habe ich Übungsfragen zu einer Oberstufen-Unterrichtseinheit über den Roman „Der Trafikant“ – nur zu Testzwecken, nicht für eine konkrete Anwendung. Die Ergebnisse kamen sehr schnell, waren durchaus anspruchsvoll und schienen für die Zielgruppe geeignet zu sein. Beeindruckend fand ich, dass das Programm mir mitteilte, was es noch nicht wusste. Trotz mancher Defizite war damals schon klar, wohin die Reise geht: Diese Systeme werden immer besser werden.

In der Debatte über ChatGPT an Schulen fordern manche ein Verbot, andere betonen die Chancen. Welche Position vertreten Sie?
Ein Verbot wäre meines Erachtens sinnlos. ChatGPT und andere generative Sprachmodelle kommen auf uns zu und wir müssen uns damit auseinandersetzen. Unsere Aufgabe als Lehrkräfte ist es, die Funktionsweise zu erläutern und Missbrauch zu verhindern.

Nach einer Erhebung des Digitalverbands Bitkom hat die Hälfte der Schülerinnen und Schüler in Deutschland ChatGPT bereits beim Erledigen von Hausaufgaben, zum Schreiben von Texten oder zur Prüfungsvorbereitung verwendet. Wie ist das an Ihrer Schule?
An meiner Schule, dem Helmholtz-Gymnasium in Bielefeld, wird ChatGPT vor allem in der Oberstufe genutzt. Wie es in der Mittelstufe aussieht, weiß ich nicht genau. Ich vermute, dass es dort noch keine große Rolle spielt.

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). © IQOQI/M.R.Knabl

© Timo Voss, Studio of Thoughts | Helmholtz-Gymnasium Bielefeld

Das Bielefelder Helmholtz-Gymnasium, hier im Luftbild, wurde 1896 gegründet. Unter dem Motto „Ein modernes Gymnasium mit Tradition“ unterrichten heute rund 100 Lehrkräfte etwa 1000 Schülerinnen und Schüler.

Für welche Zwecke nutzen die Jugendlichen an Ihrer Schule den Chatbot?
Soweit ich es beobachten kann, vor allem zum Ausprobieren und Spielen. Allerdings kam dieses Jahr auch schon in Einzelfällen der Verdacht missbräuchlicher Nutzung auf. Es ging zum Beispiel um Facharbeiten, also um Arbeiten, die ohne schulische Aufsicht zu Hause angefertigt werden und deren Note so gewichtet wird wie eine Klausurnote. Wenn sich deutliche Abweichungen zwischen den Arbeiten und den bisherigen Leistungen zeigen, werden wir natürlich stutzig.

Wie hat Ihre Schule in dieser Situation reagiert?
Da wir in der Beweispflicht stehen, haben die Kollegen die Arbeiten sehr genau unter die Lupe genommen. Wissend, dass ChatGPT auch Quellenangaben generieren kann, prüften sie bei einer Facharbeit zum Beispiel, ob Bielefelder Bibliotheken über die in der Arbeit angegebenen Bücher verfügen. Den Verdacht, dass Facharbeiten mit Hilfe anderer Personen, etwa den Eltern, angefertigt wurden, gab es auch schon früher. Aber ChatGPT eröffnet da ganz neue Dimensionen. Daher wird in unserem Kollegium bereits darüber diskutiert, ob Facharbeiten bisheriger Machart in Zukunft überhaupt noch akzeptabel sind. Müssen sie durch mündliche Prüfungen ergänzt werden oder gilt es, ganz neue Wege zu finden? 

In anderen Schulen wird das vermutlich genauso sein. Wie reagieren die Schulbehörden auf die Herausforderung?
Das Ministerium für Schule und Bildung in Nordrhein-Westfalen hat schnell reagiert und einen gut gemachten Handlungsleitfaden für den Umgang mit textgenerierenden KI-Systemen herausgebracht. Auch andere Bundesländer haben entsprechende Empfehlungen veröffentlicht.

Wie steht es um die Lehrerfortbildung zu KI allgemein und Chatbots im Speziellen.
Es gibt solche Angebote. Für mich wären sie aber erst interessant, wenn sie konkret auf meine Fächer Deutsch und Biologie zugeschnitten sind. Noch ist das nicht der Fall.

Sie haben ChatGPT schon früh getestet. Hatte das Folgen für Ihren Unterricht?
Ja, ich habe die neue Technik im Unterricht in der Oberstufe zeitnah zum Thema gemacht. Wir haben darüber gesprochen, wie Chatbots funktionieren, was sie können und was nicht. Es ging auch um die unsichere Quellenlage und datenschutzrechtliche Bedenken: Immerhin muss man seine Mobilnummer bekanntgeben, um ChatGPT umfassend nutzen zu können. Es ging mir in dem Gespräch mit den Schülerinnen und Schülern aber vor allem darum, sie frühzeitig vor der Verlockung zu warnen, das KI-Modell als „Hausaufgabenhelfer“ zu nutzen. Kurzzeitig wäre die Nutzung von Vorteil, aber wer nicht selbst denkt, lernt auch nicht richtig. Und das ist ja die Gefahr, die dahinter steckt. Wir haben ChatGPT dann aber nicht weiter im Unterricht verwendet.

Können Sie und Ihre Kollegen erkennen, ob eine Hausaufgabe von Schülern oder von einem Chatbot gemacht wurde?
Bisher hatte ich noch keinen Verdachtsfall. Ich würde aber behaupten, dass wir Lehrer ziemlich schnell erkennen, ob es sich um eine eigene Leistung handelt oder nicht. Wir können das Leistungsvermögen unserer Schüler durch die Mitarbeit im Unterricht und die Klausuren sehr gut einschätzen – Diskrepanzen fallen da schnell auf. In meinen Fächern sehe ich ohnehin kaum Spielraum für den Einsatz von ChatGPT für Hausaufgaben. Die beziehen sich in der Regel auf Materialien mit Texten und Grafiken und damit kann man die KI noch nicht so einfach füttern. Bei simplen Definitionsaufgaben ist das vielleicht etwas anderes. Aber die fallen bei uns nicht groß ins Gewicht. 

In welcher Weise könnte ChatGPT in Ihren Fächern nützlich sein?
Das ist eine schwierige Frage, da die Anwendungsbereiche unglaublich umfassend und viele Fragen für uns Lehrer noch ungeklärt sind. Einen möglichen Nutzen sehe ich vor allem dort, wo die Schüler im Dialog mit der KI stehen und ihre Prompts, also ihre Anfragen, immer präziser formulieren müssen, um zum Ziel zu kommen. In diesem Prozess findet dann das Lernen statt. Im Fach Biologie wäre etwa denkbar, Experimente zunächst hypothetisch zu entwickeln oder gar einen Versuchsablauf zu modellieren. Im Fach Deutsch fände ich es zum Beispiel spannend, gezielt Dialoge eines Roman- oder Dramenausschnitts von der KI interpretieren zu lassen und die Plausibilität der Begründungen mit den Schülern zu diskutieren. Kann eine KI Ironie erfassen? Wieviel Kontext braucht sie dafür? Diese Fragen zu beantworten, wäre auch für das eigene Verständnis literarischer Texte durchaus nützlich.

Wird ChatGPT die Schule grundlegend verändern, wie manche vorhersagen?
Nein, das glaube ich nicht, jedenfalls nicht in den klassischen Schulfächern. Im Informatik-Unterricht dürfte das anders sein. Was sicher unberührt durch die neue Technik bleibt, ist unser Auftrag als Lehrer: Wir sollen junge Menschen zum selbstständigen Lernen erziehen und Wissen vermitteln. ChatGPT kann dabei möglicherweise helfen und den Unterricht bereichern, vor allem in der Oberstufe.

Die Bühne in der Kongresshalle am Zoo Leipzig hielt dem Ansturm der Schülerinnen und Schüler stand. © MIKA-fotografie | Berlin

© MIKA-fotografie | Berlin

Großes Finale des Schülerprogramms 2022 anlässlich der 200-Jahr-Feier der GDNÄ in Leipzig. Paul Mühlenhoff steht mittig in der zweiten Reihe von oben.

Sie leiten das Schülerprogramm der GDNÄ. Wird ChatGPT bei der nächsten Programmrunde 2024 eine Rolle spielen?
Die Schüler setzen sich ja immer mit Fragen auseinander, die sie selbst formuliert haben – so wird es auch 2024 in Potsdam sein. Vom Schülerprogramm aus gibt es keine Vorgaben, weder inhaltlich noch methodisch. Ich kann mir durchaus vorstellen, dass ChatGPT künftig zur Recherche herangezogen wird. Und ich bin überzeugt, dass die Schüler ihr Vorgehen transparent offenlegen werden.

Paul Mühlenhoff © Stefan Diesel

© Stefan Diesel

Paul Mühlenhoff ist Gymnasiallehrer für Deutsch und Biologie.

Zur Person

Paul Mühlenhoff leitet das groß angelegte Schülerprogramm der Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Ärzte. Der Lehrer für Deutsch und Biologie war lange Jahre am XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute tätig. Seit 2019 unterrichtet er in den Jahrgängen 5 bis 12 am Helmholtz-Gymnasium in Bielefeld. Es wurde 1896 gegründet und bezeichnet sich selbst als „moderne Schule mit Tradition“. Dort gehen täglich um die tausend Schüler und hundert Lehrer ein und aus.

Weitere Informationen:

Was ist ChatGPT? – Antwort der Redaktion

ChatGPT ist ein Chatbot, der auf jede Frage eine Antwort hat und alles zu wissen scheint. Ein Chatbot ist ein Sprachmodell, das sich mit Menschen in natürlicher Sprache „unterhalten“, Informationen liefern und Texte schreiben und umformulieren kann. Das Sprachmodell basiert auf künstlicher Intelligenz (KI). Es berechnet die Wahrscheinlichkeit, mit der Wörter aufeinander folgen, und bildet daraus Sätze. Um die menschliche Sprache nachahmen zu können, wurde die Software mit einer großen Menge von Texten trainiert. ChatGPT kann hervorragende Ergebnisse liefern, wenn man gute Fragen stellt. Es kann aber auch mit größter Selbstverständlichkeit Blödsinn verzapfen. Wichtig ist es daher, die Antworten einem Faktencheck zu unterziehen. Das „Chat“ im Namen bezieht sich auf die Fähigkeit des Programms, sich mit Nutzern in natürlicher Sprache unterhalten zu können, das Kürzel GPT steht für Generative Pre-trained Transformer (auf Deutsch etwa: vorgeschulter Transformer). Entwickelt wurde der Chatbot von dem kalifornischen Unternehmen Open AI. 

Was ist ChatGPT? – Antwort von ChatGPT

ChatGPT ist ein fortschrittliches KI-Modell, das auf dem GPT-3.5-Architektur basiert, welches von OpenAI entwickelt wurde. Es ist darauf spezialisiert, in natürlicher Sprache mit Benutzern zu interagieren und ihnen bei der Beantwortung von Fragen oder der Lösung von Problemen zu helfen. ChatGPT kann Texteingaben verstehen, Kontext verstehen und generieren sowie menschenähnliche Antworten erzeugen. Es wurde durch maschinelles Lernen auf großen Mengen an Textdaten trainiert, um ein breites Wissen in verschiedenen Themenbereichen zu erlangen. Es ist in der Lage, Konversationen zu führen, Anweisungen zu geben, Informationen bereitzustellen und vieles mehr.

(Ergebnis einer Abfrage am 4. Juli 2023)

Barbara Albert: Eine wichtige und großartige Aufgabe

„Eine wichtige und großartige Aufgabe“

Barbara Albert, Chemikerin und Rektorin der Universität Duisburg-Essen, über ihr erstes Amtsjahr, den Umgang mit einer Cyberattacke und Fokusthemen im Exzellenz-Wettbewerb  

Frau Professorin Albert, seit April 2022 sind Sie Rektorin der Universität Duisburg-Essen, kurz: UDE. Wie war das erste Jahr im Amt?
Es war spannend und ertragreich, aber auch herausfordernd. Wir sind als Universität Duisburg-Essen Teil der Universitätsallianz Ruhr und hatten in diesem Jahr die Chance, eine neue Research Alliance aufzubauen, die unsere Forschung in eine neue Liga katapultiert. Zugleich haben wir die Bewerbungen für den Exzellenzstrategie-Wettbewerb des Bundes und der Länder energisch vorangetrieben, ebenso unsere Nachhaltigkeitsinitiative und die Gründung einer neuen Fakultät – um nur einige Beispiele zu nennen. 

Mit welchem Ziel und welchen Themen tritt Ihre Universität im Exzellenzwettbewerb an?
Wir schärfen gemeinsam mit der Ruhr-Universität Bochum und der Technischen Universität Dortmund unser Forschungsprofil, zum Beispiel im Bereich der Neurowissenschaften. Traditionell ist aber auch die Trink- und Süßwasserforschung an der Universität Duisburg-Essen sehr stark. Mit dem interdisziplinären Zentrum für Wasser- und Umweltforschung, das sich schon seit zwanzig Jahren einen Namen macht, haben wir an der UDE eine international bekannte Wissenschaftseinrichtung mit Impact. Der Klimawandel erfordert einen verantwortungsbewussten und flexiblen Umgang mit der Ressource Wasser, und deswegen war es uns auch wichtig, das Thema im Exzellenzwettbewerb zu platzieren. 

Am 27. November 2022, Sie waren erst gut ein halbes Jahr im Amt, gab es einen großen Cyberangriff auf Ihre Universität. Was ist damals genau passiert?
Unsere IT-Infrastruktur wurde angegriffen und Daten wurden verschlüsselt. Wir haben den Angriff an einem Sonntagmorgen entdeckt und noch am gleichen Tag die ganze Universität vom Internet trennen müssen. Mehr als drei Monate haben wir am Wiederaufbau unserer IT-Infrastruktur gearbeitet. Ein Teil unserer Daten wurde im sogenannten Darknet veröffentlicht. 

Wie hat Ihre Universität auf den Anschlag reagiert?
Mit großem Einsatz aller Mitglieder und enormer Solidarität. Trotz der technischen Schwierigkeiten konnten wir für die Studierenden die Prüfungsphase Anfang Februar mit mehr als hunderttausend einzelnen Prüfungsleistungen durchziehen – das war eine großartige Leistung. Aber zugleich sind, auch jetzt noch, viele von uns sehr belastet und ausgelaugt, denn die viele unfreiwillige Extraarbeit setzt einem zu. 

Bei der Bewältigung des Cyberangriffs hat die nordrhein-westfälische Landesregierung Ihre Universität finanziell unterstützt. Wie ist die Zusammenarbeit mit der Politik generell?
In der Landesregierung gibt es ein starkes Bewusstsein für den Wert von Wissenschaft. Mehr Unterstützung benötigen wir jedoch sehr dringend im Bausektor. Viele unserer Gebäude sind in den 1970er-Jahren entstanden und müssen dringend renoviert werden. Anderes wollen wir ganz neu aufbauen.

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). © IQOQI/M.R.Knabl

© UDE

Luftbild vom Campus Essen der Universität Duisburg-Essen.

Mit Wissenschaftsförderung verbinden Politiker oft die Hoffnung auf wirtschaftlichen Nutzen. Wie gehen Sie damit um?
Die Hoffnung ist berechtigt, denn Geld, das in Universitäten fließt, macht sich vielfach auch als wirtschaftlicher Nutzen bezahlt – besonders in der Region um eine Universität herum. Und das Ruhrgebiet ist eine Region, die zur Transformation bereit und fähig ist. Man versteht sich zu Recht als Innovationsregion. Der Startpunkt für eine Innovation ist die Invention, und woher kommt die? Vor allem aus den Universitäten. Die UDE betreibt beispielsweise seit vielen Jahren Wasserstoffforschung, die von Partnern aus der Wirtschaft stark nachgefragt ist. In meinem Rektoratsteam gibt es mit Professor Pedro José Marrón einen Prorektor für Transfer, Innovation und Digitalisierung. Er kümmert sich um den Austausch mit Partnern aus Wirtschaft und Gesellschaft und bringt die Entrepreneur-Aktivitäten, beispielsweise die Gründung von Start-ups, aus unserer Universität heraus energisch voran.

Als Chemikerin haben Sie sich mit der Entwicklung neuer Materialien beschäftigt. Bleibt Ihnen als Wissenschaftsmanagerin noch Zeit für eigene Forschung?
Ich engagiere mich im Sonderforschungsbereich 1487 „Eisen, neu gedacht!“ und betreue – am Wochenende – den Abschluss einzelner Doktorarbeiten. Für mehr reicht die Zeit leider nicht. Der Abschied von der individuellen Forschung war ein nicht einfacher, aber bewusster Schritt. Ich bin gern da, wo ich jetzt bin. Die UDE zu leiten, ist eine wichtige und großartige Aufgabe.

Labor im Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation © IQOQI/M.R.Knabl

© UDE/Frank Preuß

Dr. Daniel Grabner, Koordinator im UDE-Sonderforschungsbereich RESIST, überprüft sogenannte Mesokosmen-Experimente. Diese bilden künstliche Mini-Ökosysteme nach und sind befüllt mit Wasser aus der Boye, einem Nebenfluss der Emscher. Dem Wasser werden verschiedene Stressoren hinzugefügt, also Faktoren, die Organismen negativ beeinflussen können.

Seit gut zehn Jahren sind Sie Mitglied der GDNÄ. Was bedeutet sie Ihnen?
Fachgesellschaften wie die GDNÄ spielen eine wichtige Rolle als Kontakt- und Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Zivilgesellschaft und Politik. Durch ihre Fachlichkeit besitzen sie Glaubwürdigkeit und Neutralität. Gerade die GDNÄ ist spannend wegen der Vielfalt der Disziplinen, die sie vertritt. Das passt gut zum Anspruch von Universitäten, deren besonderer Reiz für mich darin besteht, dass wissenschaftliche Tiefe und Expertenwissen mit fachlicher Vielfalt und Breite im Anspruch institutionell verknüpft sind. Für die Zukunft der GDNÄ und für alle anderen wissenschaftlichen Gesellschaften ist es wichtig, neue Mitglieder von dem Reiz wissenschaftlicher Fachgesellschaften zu überzeugen – auch damit diese internationaler und diverser werden. Hierzu gilt es, Formate zu entwickeln, die junge Leute ansprechen und die zur heutigen Zeit passen. Ich habe die 200-Jahr-Feier in Leipzig besucht und hatte den Eindruck, dass die GDNÄ auf einem guten Weg ist.

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Professorin Barbara Albert, Rektorin der Universität Duisburg-Essen.

Zur Person

Ihre wissenschaftliche Qualifikation erwarb Barbara Albert an der Universität Bonn. Nach dem Chemiestudium wurde sie 1995 promoviert und forschte anschließend ein Jahr am Materials Research Laboratory der University of California, Santa Barbara. Im Jahr 2000 habilitierte sie sich. Im Jahr 2001 wurde Barbara Albert auf die Professur für Festkörperchemie/Materialwissenschaften an die Universität Hamburg berufen. Von dort wechselte sie 2005 an die Technische Universität Darmstadt, wo sie bis 2022 als Professorin für Anorganische Festkörper- und Strukturchemie forschte und lehrte. In den Jahren 2020 bis 2021 wirkte sie an der TU Darmstadt als Vizepräsidentin für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs. Von 2012 bis 2013 war Barbara Albert Präsidentin der Gesellschaft Deutscher Chemiker. Sie ist Mitglied der Aufsichtsräte von Evonik Industries und der Schunk Group, Mitglied der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften und hat mehrere akademische Ehrungen erfahren. Professorin Barbara Albert wurde 2021 zur Rektorin der Universität Duisburg-Essen gewählt und trat ihr Amt am 1. April 2022 an.

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Peter Liggesmeyer: Wichtig ist mir die Anwendungsorientierung

„Wichtig ist mir die Anwendungsorientierung“

Peter Liggesmeyer, Informatiker und Mitglied im GDNÄ-Vorstandsrat, über Künstliche Intelligenz, drohende Innovationshemmnisse und bezahlbare Zelltherapien.

Herr Professor Liggesmeyer, derzeit spricht alle Welt von ChatGPT. Ist das auch in Fachkreisen so, etwa an Ihrem Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE?
Ja, über Chatbots wird auch bei uns diskutiert – nicht erst seit ein paar Monaten, sondern schon seit Jahren. Am IESE steht dahinter ein allgemeines Fachinteresse, an der Universität Kaiserslautern, wo ich seit fast zwanzig Jahren lehre und forsche, geht es um den Einsatz von ChatGPT in der Lehre oder um die Beurteilung studentischer Leistungen. Diese Themen werden im Kollegenkreis kontrovers diskutiert. Ich denke aber, dass sich zeigen wird, dass das vollständige Verbot der Nutzung von Systemen wie ChatGPT genauso wenig sinnvoll ist wie seine uneingeschränkte Nutzung.

Wie ist Ihre Haltung?
Sprachmodelle wie ChatGPT können aus wenigen Stichworten geschliffene Texte produzieren, aber sie ersetzen nicht den oft mühsamen, arbeitsaufwändigen Wissenserwerb, um den es an der Universität geht. Die Modelle eignen sich beispielsweise für schnelle Literaturrecherchen und können insofern wertvolle Dienste leisten. Das Feld ist derzeit sehr volatil, es gibt gute Argumente für und gegen den Einsatz von Chatbots an der Hochschule. Ich denke, wir sollten die Entwicklung eine Zeitlang beobachten und nach einer angemessenen Zeitspanne zu Entscheidungen kommen.

ChatGPT hat das Thema Künstliche Intelligenz schlagartig ins öffentliche Bewusstsein gerückt. Wie sehen Sie die Entwicklung auf diesem Gebiet?
Auch ich kann nur darüber staunen, wie schnell alles geht und was heute möglich ist. Die erzeugten Ergebnisse werden immer besser. Das ist kein Vergleich mehr zu den frühen, sperrigen KI-Lösungen,  mit denen ich als Doktorand Anfang der 1990er-Jahre gearbeitet habe. Der große Schub kam in den letzten Jahren, vor allem durch hochleistungsfähige Rechner und die Verfügbarkeit großer Mengen von Daten. Aber im eigentlichen Sinne intelligent sind auch die durchaus imponierenden Systeme natürlich nicht.

Wo steht Deutschland in der KI-Forschung im internationalen Vergleich?
Mit dem bundesweit agierenden Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, dem DFKI, und seinen Partnerunternehmen können wir in Forschung und Entwicklung gut mithalten. Hinzu kommen zahlreiche KI-Forscher an Hochschulen und Forschungseinrichtungen, unter anderem auch bei uns am Fraunhofer IESE. Insgesamt sehe ich hier große Chancen für unser Land. Ein Innovationshemmnis könnte der geplante EU AI Act werden, ein Gesetz zur Regulierung von KI-Anwendungen auf europäischer Ebene. Die Ziele des Vorhabens sind durchaus ehrenhaft; ich fürchte allerdings, dass die zu erwartende Umsetzung zu einem Technologiehemmnis mit negativen Wirkungen auch in der Praxis werden könnte. Wir kennen das von der Datenschutzgrundverordnung DSGVO, die sehr sinnvolle Ziele verfolgt, uns aber bei der Internetnutzung im Namen des Online-Datenschutzes täglich mit Ausfüllmasken konfrontiert. Das sollten wir unbedingt vermeiden.

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). © IQOQI/M.R.Knabl

© Fraunhofer IESE

Arbeitsraum im Fraunhofer IESE.

Als Forscher arbeiten Sie seit gut dreißig Jahren im Schnittbereich von Informatik und klassischer Ingenieurwissenschaft. Gibt es einen roten Faden, der Ihre Projekte verbindet?
Ja, ganz eindeutig. Mein Fokus zu Beginn meiner wissenschaftlichen Laufbahn waren Themen aus dem Bereich Software-Qualitätssicherung. Inzwischen steht die Sicherheit digitaler Systeme im Vordergrund. Dabei geht es um zwei Arten von Sicherheitsrisiken: um Gefährdungen der Systeme von außen im Sinne des englischen Begriffs „security“, aber auch um „safety“, also um Gefahren, die von den Systemen selbst ausgehen. Safety-Risiken gibt es zum Beispiel bei selbstfahrenden Autos, in autonom agierenden Industrie-4.0-Umgebungen oder auch in der Medizintechnik. Wenn derartige Systeme mithilfe maschinellen Lernens selbstständig Entscheidungen treffen sollen, so müssen als Grundlage erforderlicher Zertifizierungen Restrisiken bestimmt werden. Das ist aktuell für maschinelle Lernkomponenten nicht möglich, wäre aber wichtig, und daher wird daran geforscht. Menschen sind gut darin, im Alltag ständig praktikable Lösungen für komplizierte Aufgaben mit Unwägbarkeiten zu finden. Man wird technische Lösungen der Zukunft daran messen müssen, ob sie Ähnliches leisten können. 

Haben Sie dafür ein Beispiel?
Ja, und zwar MY DATA Control Technologies aus meinem Fraunhofer-Institut. Das ist eine Software zur individuellen Datennutzungskontrolle. Sie erlaubt die Festlegung und Überwachung der Einhaltung von Regeln zur Nutzung von Daten. So könnte man etwa die Nutzung der eigenen Daten zum Zweck der medizinischen Forschung autorisieren, gleichzeitig aber auch einen umfassenden Datenschutz vorsehen, der die Nutzung derselben Daten etwa für Werbezwecke verbietet. Was mit den eigenen Daten geschieht, bestimmt immer die Daten-Spenderin oder der Spender. Das System kommt in komplizierten Situationen mit simplen Regeln zu tragfähigen Kompromissen, so wie wir Menschen es Tag für Tag tun. 

Wie wichtig ist Ihnen der praktische Nutzen Ihrer Forschung?
Wichtig ist mir die Anwendungsorientierung meiner Forschungsarbeiten. Wenn die Ergebnisse später praktisch genutzt werden, so ist das natürlich besonders motivierend. Mit dieser Idee im Kopf löst sich der künstliche Widerspruch zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung auf. Auch industrielle und akademische Forschung rücken näher zusammen. Entsprechend engagiere ich mich an meiner Universität in den Bereichen „Nutzfahrzeugtechnik“, „Baustelle der Zukunft“ sowie „Region und Stadt“. In der Fraunhofer-Gesellschaft bin Mitglied des Sprecherteams des Strategischen Forschungsfelds „Intelligente Medizin“. 

Intelligente Medizin: Was können wir uns darunter vorstellen?
Aktuell entwickeln wir zusammen mit mehreren Fraunhofer-Instituten automatisierte Produktionstechnologien für neuartige Impfstoffe und Zelltherapien auf mRNA-Basis. Wir nutzen dabei Lösungen, die im Kontext unserer Forschung zu Industrie 4.0 entstanden sind, um künftig hochwirksame und bezahlbare individualisierte Arzneimittel herstellen zu können. Eine durchaus intelligente und sinnvolle Idee, wie ich finde.

Labor im Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation © IQOQI/M.R.Knabl

© Fraunhofer IESE

Hauptgebäude des Fraunhofer IESE in Kaiserslautern.

Seit einigen Monaten sind Sie Mitglied des GDNÄ-Vorstandsrats. Was hat Sie motiviert, die Wahl in dieses Ehrenamt anzunehmen?
Zum einen die Interdisziplinarität der GDNÄ, die sehr gut zu meiner beruflichen Laufbahn passt. Mein Diplom in Elektrotechnik habe ich 1988 mit dem Schwerpunkt Datentechnik gemacht. Die Kombination von Informatik und Ingenieurwissenschaften zieht sich durch meinen Lebenslauf. In der GDNÄ möchte ich diese Fächer voranbringen und gleichzeitig ihre interdisziplinäre Verknüpfung fördern. Zum Beispiel durch neue Brückenschläge zur Deutschen Physikalischen Gesellschaft oder zur Gesellschaft für Informatik. Interessante Bezugspunkte gibt es auch zwischen Ingenieurwissenschaften, Informatik und Medizin, etwa auf dem Gebiet der RNA-Therapien. Ich sehe die GDNÄ als Kristallisationskern vielversprechender Kooperationen.  

Könnte das ein Argument für den akademischen Nachwuchs sein, sich stärker in der GDNÄ zu engagieren?
Davon bin ich überzeugt. Die jungen Leute wissen, wie wichtig fachübergreifende Zusammenarbeit für echte Durchbrüche ist. Ganz wichtig ist dabei die Verwurzelung im eigenen Fach – darauf hinzuweisen ist mir ein Anliegen. Denn nur wer sich auf seinem Gebiet gut auskennt, kann in interdisziplinären Teams erfolgreich sein.

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© Fraunhofer IESE

Prof. Dr. Peter Liggesmeyer

Zur Person

Seit 2004 leitet Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Liggesmeyer das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern; im gleichen Jahr übernahm er auch den Lehrstuhl für Software Engineering am Fachbereich Informatik der Technischen Universität Kaiserslautern. Von 2014 bis 2017 war er Präsident der Gesellschaft für Informatik.

Nach einem Studium der Elektrotechnik mit Schwerpunkt Datentechnik an der Universität Paderborn promovierte Liggesmeyer 1992 an der Ruhr-Universität Bochum (RUB). Von 1993 bis 2000 baute er in der Zentralabteilung Forschung und Entwicklung der Siemens AG ein Fachzentrum im Bereich Sicherheitsanalyse und Risikomanagement auf. Parallel dazu nahm Peter Liggesmeyer Lehraufträge am an der der TU München, der TU Ilmenau, der FSU Jena und der RUB wahr. Dort habilitierte er sich im Jahr 2000 zum Thema „Qualitätssicherung softwareintensiver technischer Systeme“. Von 2000 bis 2004 war er Professor für Softwaretechnik und Qualitätsmanagement am Hasso-Plattner-Institut (HPI) an der Universität Potsdam. Peter Liggesmeyer erhielt mehrere wissenschaftliche Auszeichnungen, ist Mitherausgeber etlicher Fachzeitschriften und Autor zahlreicher Fachartikel und Fachbücher, darunter das Standardwerk „Software-Qualität“. Zudem berät er führende Unternehmen und Organisationen und ist Wissenschaftlicher Sprecher des Forschungsbeirats Industrie 4.0. Im Herbst 2022 wurde er als Fachvertreter Mathematik/Informatik in den Vorstandsrat der GDNÄ gewählt.

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Heike Rauer: Auf der Suche nach einer zweiten Erde

Auf der Suche nach einer zweiten Erde

Heike Rauer, Direktorin des Instituts für Planetenforschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin-Adlershof, über ein neues Weltraumteleskop und ihre Arbeit mit jungen Leuten.

Frau Professorin Rauer, in Ihrem Vortrag bei der 200-Jahr-Feier der GDNÄ ging es um die alte Menschheitsfrage, ob Leben auch außerhalb der Erde möglich ist. Seither sind einige Monate vergangen. Sind Sie der Antwort ein wenig näher gerückt?
Ich denke ja. Wir kommen gut voran mit den Arbeiten am Weltraumteleskop PLATO, das Ende 2026 starten soll und erdähnliche Planeten in der Milchstraße aufspüren kann. Von PLATO erhoffen wir uns bahnbrechende Erkenntnisse, die uns helfen, solche Fragen zu beantworten.

Sie gehören zum Leitungsteam von PLATO. Wie können wir uns dieses Projekt vorstellen?
Es handelt sich um ein 2014 ins Leben gerufenes wissenschaftliches Großvorhaben der europäischen Raumfahrtagentur ESA, an dem mehr als hundert Forschungseinrichtungen und die Raumfahrtindustrie mitwirken. Das Akronym PLATO steht für PLAnetary Transits and Oscillations of stars, auf Deutsch: Planetarische Transite und Schwingungen von Sternen. Diese Mission wird uns helfen abzuschätzen, wie viele erdähnliche Planeten es überhaupt gibt. Die Atmosphären entdeckter Planeten können wir dann mit großen Teleskopen wie dem James-Webb-Space-Teleskop und dessen Nachfolgeprojekten untersuchen. Aus 1,5 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde wird PLATO Sternsysteme in der Milchstraße untersuchen. Es zeichnet die kurzen Verdunkelungen auf, die entstehen, wenn Planeten in den Raum zwischen dem Stern, den sie umrunden, und dem Teleskop geraten. Darüber hinaus misst PLATO die seismischen Schwingungen der Sterne selbst. Sobald wir diese Daten gesammelt betrachten, können wir nicht nur auf Masse und Radius der Planeten schließen, sondern auch ihr Alter bestimmen – und zwar wesentlich genauer, als dies bisher möglich ist.

Um wie viele Planeten geht es dabei?
Bekannt sind heute mehr als fünftausend Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, sogenannte Exoplaneten. Das nächste Planetensystem, Proxima Centauri, ist 4,24 Lichtjahre entfernt. Die am weitesten entfernten bekannten Exoplaneten sind 22.000 Lichtjahre von uns entfernt. Eine Reise zu diesen Planeten würde mit heutiger Technik Tausende bis Millionen Jahre dauern und wäre daher völlig ausgeschlossen. Aber mit Weltraumteleskopen wie PLATO können wir wichtige Informationen über sie gewinnen. Dabei geht es uns vor allem um die exakte Bestimmung der mittleren Dichte von Planeten. Bislang ist das nur bei einigen Hundert Planeten gelungen – und keiner davon ist ähnelt dem Erde-Sonne System.

Was interessiert Sie dabei besonders?
Unser großes Ziel ist es ja, Planeten zu finden, die habitabel sind, die also über Voraussetzungen verfügen, unter denen Leben entstehen könnte. Da wir nicht wirklich wissen, wie Leben entsteht, haben wir sehr viele Faktoren im Blick. Direkt beobachten können wir die gesuchten Biosignaturen, also Anzeichen für Leben, nicht – dafür sind Exoplaneten viel zu weit von uns entfernt. Also suchen wir nach indirekten Spuren. Unser heutiges Leben auf der Erde hängt von einem hohen Gehalt an Sauerstoff in der Atmosphäre und von Wasser ab. Daher suchen wir nach Planeten mit Oberflächen, auf denen es dauerhaft flüssiges Wasser und dementsprechend moderate Temperaturen gibt, sowie eine nicht zu dichte und nicht zu dünne Atmosphäre.

Sind das Hauptkriterien für erdähnliche Planeten?
Ja. Auch ein Zentralstern, der sonnenähnlich ist, gehört zu diesen Kriterien. Allerdings wollen wir nicht ausschließen, dass Leben auch in anderen Konstellationen möglich ist. Mit zunehmender Entfernung von der Erde als einzigem uns bekanntem Beispiel, wird es jedoch immer schwieriger, den Indizienbeweis für die Existenz von Leben zu führen. Deshalb rücken wir zunächst erdähnliche Planeten in den Fokus. Parallel dazu suchen wir aber weiter nach Exoplaneten mit einem großen Spektrum von Eigenschaften, um zu verstehen, welche Typen von Planeten es überhaupt gibt und um im nächsten Schritt deren Bewohnbarkeit zu untersuchen.

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). © IQOQI/M.R.Knabl

© OHB-System-AG

Das Weltraumteleskop PLATO (hier eine künstlerische Darstellung) soll Ende 2026 vom Weltraumbahnhof Kourou starten.

Haben Sie schon erste Eindrücke?
Unter den bekannten fünftausend extrasolaren Planeten gibt es Planetentypen, die in unserem Sonnensystem nicht vorkommen. Überhaupt ist die Vielfalt der Planeten weitaus größer als wir lange angenommen haben. Dies wirft neue Fragen auf nach ihrer Entstehung und Bewohnbarkeit auf. Leider reichen unsere Instrumente bisher nicht aus, um einen erdähnlichen Planeten um einen Stern wie die Sonne detektieren zu können. Dieser wäre aber ein idealer Kandidat für die Suche nach Leben. Wir können also unser Planetensystem noch nicht direkt mit anderen Systemen vergleichen. Ein erster Schritt das zu ändern, ist die Satellitenmission PLATO. Die Atmosphären der mit PLATO gefundenen Exoplaneten können wir dann mit großen Teleskopen wie dem James-Webb-Space-Teleskop und dessen Nachfolgeprojekten untersuchen.

In PLATO arbeiten mehr als achthundert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt zusammen. Wie funktioniert die Zusammenarbeit?
Mehrere Konsortien, von denen jedes einzelne aus vielen Partnern bestehen kann, stehen in engem Austausch miteinander. Die Leitung der Gesamtmission von PLATO obliegt der ESA, die auch die Startrakete, das Bodensegment des Satelliten sowie Beiträge zur Payload stellt. Der Satellitenbus, der das Instrument trägt, wird im Auftrag der ESA von einem internationalen Industriekonsortium gefertigt. Das internationale Payload-Konsortium aus wissenschaftlichen Instituten baut, ebenfalls gemeinsam mit der Raumfahrtindustrie, den größten Teil des Instruments aus 26 Kameras mit dazugehöriger Elektronik, Bordcomputern und Stromversorgungseinheiten. Das Payload-Konsortium stellt das Datenzentrum zur wissenschaftlichen Prozessierung der Daten und organisiert die bodengebundenen Nachfolgebeobachtungen an Teleskopen, die mit Hilfe der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode den Großteil der entdeckten Planeten bestimmen werden. Wichtig für das Gelingen eines solches Großprojektes ist also das gute Ineinandergreifen der verschiedenen Aktivitäten und der beteiligten Konsortien und Organisationen.

Wann rechnen Sie mit ersten Ergebnissen?
PLATO soll Mitte Dezember 2026 starten. Es folgt eine Phase, in der die Funktionalität getestet wird. Gleich im Anschluss beginnt die Beobachtung des ersten Zielfeldes. Wenn alles gut läuft, können wir Ende 2027, Anfang 2028 mit den ersten Datensätzen rechnen. Sie werden es erlauben, kurzperiodische Planeten zu charakterisieren. Um Planeten mit langer Umlaufzeit zu entdecken, ist jedoch mehr Zeit erforderlich.

Werden Sie das Projekt dann noch leiten?
Missionen wie die PLATO-Mission sind sehr langfristige Projekte. PLATO wurde erstmals 2009 vorgeschlagen und geht auf Ideen aus noch früheren Projekten zurück. Bei solchen Projekten muss man generationenübergreifend denken. Ich selbst werde um den Start der Mission herum in Pension gehen und freue mich, das Projekt bis zur ersten Datenaufnahme bringen zu dürfen. Schon jetzt besteht eine Aufgabe von mir gemeinsam mit den Kollegen, die PLATO auf den Weg gebracht haben darin, die nächste Generation von jungen Wissenschaftlern an diese und nachfolgende Missionen heranzuführen.

Labor im Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation © IQOQI/M.R.Knabl

© ESA

Eine von 26 Kameras der PLATO-Mission.

Wie sind Sie auf dieses Forschungsgebiet gekommen?
Ich habe früher Kometen erforscht, die uns viel über die Entstehung unseres Sonnensystems sagen können. Als dann Mitte der 1990er-Jahre die ersten extrasolaren Planeten entdeckt wurden, schwenkte ich zu dieser Forschungsrichtung um. Jetzt können wir unser Sonnensystem erstmals direkt mit anderen Systemen vergleichen und dabei viel über die Prozesse zu lernen, die unser System beeinflusst haben. Und natürlich finde auch ich es faszinierend, nach Leben jenseits der Erde zu suchen.

Bei der Leipziger Jubiläumstagung der GDNÄ zogen Sie mit Ihrem Vortrag über extrasolare Planeten das Publikum in Ihren Bann. Was bedeuten Ihnen solche Auftritte?
Ich merke bei öffentlichen Vorträgen immer wieder, wie sehr das Publikum sich für unsere Arbeit interessiert. Man will eben wissen, wie Planeten entstehen, wie sich Leben bildet und ob es auch um andere Sterne Planeten mit Leben gibt. Heute können wir erstmals mit wissenschaftlichen Methoden Antworten auf diese Fragen finden – und über diese Arbeit berichte ich der interessierten Öffentlichkeit ausgesprochen gern.

In Leipzig haben Sie das Schülerprogramm der GDNÄ kennengelernt. Ihr Forschungszentrum, das DLR, betreibt Schülerlabore, in denen auch Sie sich engagieren. Um was geht es in der Arbeit mit jungen Leuten?
Ich finde es wichtig, den Jugendlichen zu zeigen, was Forschung wirklich ausmacht, und will sie zum Weiterdenken anregen. Die Astronomie eignet sich dafür meiner Erfahrung nach besonders gut, denn sie beschäftigt sich mit den großen Fragen nach dem Woher und Wohin, was gerade junge Leute sehr anspricht. Oft können wir sie motivieren, auch schwierige Studiengänge in den Natur- und Ingenieurwissenschaften anzugehen und bis zum Abschluss durchzuhalten.

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© DLR

Prof. Dr. Heike Rauer leitet das DLR-Institut für Planetenforschung und koordiniert die Exoplaneten-Mission PLATO.

Zur Person

Seit 2017 leitet Professorin Heike Rauer das Berliner Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit mehr als hundert Mitarbeitern. Die Physikerin ist gleichzeitig Professorin an der Freien Universität Berlin im Fachbereich Geowissenschaften, Fachrichtung Planetare Geophysik. Rauer forscht bereits seit 1997 am DLR-Institut für Planetenforschung und leitete dort über viele Jahre die Abteilung „Extrasolare Planeten und Atmosphären“. Davor, von 1995 bis 1997, war sie Forschungsstipendiatin der Europäischen Weltraumorganisation ESA am Observatoire de Paris-Meudon. 2004 hatte Rauer sich an der Technischen Universität Berlin habilitiert und lehrte dort als Professorin für Planetenphysik am Zentrum für Astronomie und Astrophysik. 1991 wurde sie mit einer Forschungsarbeit zu Plasmaschweifen von Kometen an der Universität in Göttingen promoviert. Heike Rauer erwarb ihr Diplom in Physik 1986 an der Leibniz-Universität in Hannover. Seit 2013 leitet sie das Instrumentenkonsortium für das ESA-Weltraumteleskop PLATO, das von 2026 an in der Milchstraße nach Planeten suchen wird. Zudem ist sie Mitglied des Wissenschaftsteams des „Next Generation Transit Survey“ am Paranal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile sowie Koordinatorin des DFG-Schwerpunktprogramms „Exploring the Diversity of Extrasolar Planets“.

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