Feature Stories - Künstler der Wissenschaft: Italiens Talente gestern und heute
Der Italiener Gerolamo Cardano war ein begnadeter Mathematiker der Renaissance und ist vor allem für seine Leistungen in der Algebra bekannt. Aber Cardano war auch ein notorischer Spieler. Durchaus eine schlechte Angewohnheit - aber erst diese Leidenschaft lenkte ihn zu seinen umfangreichen Entdeckungen in der Wahrscheinlichkeitstheorie hin und machte ihn letztlich zu einem der Begründer dieses Forschungsgebiets. Auch heute, mehr als vier Jahrhunderte nach seinem Tod, ist "Das Buch der Glücksspiele" von Cardano eine richtig gute Lektüre für all jene, die die Finanzspekulationen verstehen wollen, die zur weltweiten Wirtschaftskrise führten, an der Italien, wie auch der Rest von Europa, weiterhin zu laborieren hat. Aber eine Lösung dieses Problems - zumindest eine, mit der zukünftige Krisen vermeidbar sein könnten - ist schon in Sicht. Und das dank bahnbrechender Forschung in Cardanos Heimat, bei der ernsthafte Spieltheorien mit ökonomischen Thesen sowie Informations- und Kommunikationstechnologien verschmolzen werden. Unter Führung der Universita Cattolica del Sacro Cuore will das EU-finanzierte Projekt Crisis (1) ein viel intelligenteres und ausgeklügelteres Verfahren zur Modellierung und zum Verständnis der europäischen Ökonomie erstellen. Das Team vereint Forscher von drei anderen italienischen Institutionen sowie Partner in sieben weiteren europäischen Ländern. Unter Einsatz von IKT-Tools auf Basis komplexer Systeme plant man die Entwicklung einer agentenbasierten Bottom-up-Simulation, welche unter Einbeziehung der neuesten Fortschritte der Verhaltensökonomie die Heterogenität finanzieller Aktionen der Haushalte, Unternehmen und Regierungsakteure in vollem Umfang erklärt. Hiermit wird man ernsthafte Spielmodi entwerfen, um die Auswirkungen der verschiedenen makroökonomischen und finanziellen Ereignisse genauer vorhersagen zu können. "Die [aktuellen] Modelle können in normalen Zeiten mit Ach und Krach ausreichende Antworten liefern; während einer Krise erweisen sie sich dann allerdings als höchst unzureichend. Die Krise war von Verhaltensweisen, die in kein 'völlig rationales' Modell passten, undurchschaubaren Märkten und schwerwiegenden wirtschaftlichen Ungleichgewichten weitab jeglicher Balance gekennzeichnet; Systemmerkmale auf Mikroebene und Netzwerkstrukturen von Verbindungen zwischen Institutionen hatten große systemische Auswirkungen", erklären die Crisis-Projektpartner. "Das Crisis-Projekt will diese Einschränkungen mit dem Aufbau eines Modells zur Politikgestaltung in Bezug auf makroökonomische und finanzielle Systeme der nächsten Generation überwinden." In ähnlicher Weise wenden sich auch Forscher des Consiglio Nazionale delle Ricerche (Nationaler Forschungsrat) diversen IKT-Tools zu, um Ökonomen und Politiker besser in die Lage zu versetzen, systemische Risiken und globale Finanzinstabilitäten vorhersagen zu können. Innerhalb des FOC-II-Projekt (2) entwickelt ein interdisziplinäres Konsortium aus Informatikern, Physikern, Ökonomen und Politikgestaltern eine IKT-gestützte kollaborative Plattform zur Überwachung der systemischen Fragilität und der Ausbreitung finanzieller Notlagen quer durch Institutionen und Märkte weltweit. Während Cardano sicher von Technologien beeindruckt wäre, die ein Modell zukünftiger Risiken und Wahrscheinlichkeiten zu bieten haben, würden andere italienische Visionäre mit Bestimmtheit einige andere Projekte aufschlussreich finden, die derzeit in Italien laufen. Von Galileo Galilei und Giovanni Domenico Cassini, die für wesentliche Entdeckungen in Astronomie und Physik verantwortlich sind, bis hin zu dem herausragenden Universalgelehrten Leonardo da Vinci und dem Physiker Alessandro Volta hat Italien ein ernormes wissenschaftliches Erbe zu verwalten, auf das die Forscher von heute aufbauen können. Alessandro Volta, dem wir das Wort "Volt" verdanken und der beispielsweise die erste Batterie entwickelte, wäre bestimmt am Projekt Nanopower (3) interessiert, das derzeit von der Universita degli Studi di Perugia koordiniert wird. Mit der immer stärkeren Verbreitung von Bauelementen im Nano- und Mikromaßstab gewinnt die Beantwortung der Frage, wie man diese am besten mit Energie versorgt, zunehmend an Bedeutung. Ziel des Nanopower-Projekts ist daher die Untersuchung der Energieeffizienz und die Ermittlung neuer Technologien zur Energiegewinnung, die das Team dann entwickeln und an einem Spektrum von Bauelementen im Nanobereich wie etwa nanomechanischen nichtlinearen Oszillatoren, Phononengleichrichtern und Quanten-Energiegewinnungsgeräten testen wird. "Hierbei handelt es sich um ein neues, spannendes Forschungsfeld, das zunehmend an Bedeutung gewinnt, da man jetzt realisiert, dass eine neue Generation von für die Bereiche Sensoren, Prozessoren, Aktoren und Kommunikation gedachten mikro- bis nanometergroßen Bauelementen ohne eine Lösung der Energiefrage nicht möglich ist", meint das Nanopower-Team. Da Vinci wiederum, der als Mann mit "unstillbarer Neugier" und "fieberhaft erfinderischer Fantasie" beschrieben worden ist, könnte durchaus von einem Projekt fasziniert sein, in dem es darum geht, wie wohl Pflanzen die Welt sehen. Hier liegt im Wesentlichen der Hauptschwerpunkt der Pleased-Initiative (4), die von dem in Rom ansässigen Unternehmen WLAB koordiniert wird. Ziel ist der Einsatz von pflanzlichen Biosignalen zur Entwicklung einer einzigartigen Palette von Biosensoren, die bei der Bekämpfung etlicher Probleme - von der Luftverschmutzung bis hin zur Nutzung von Chemikalien in der Landwirtschaft - nachhelfen könnten. "Pflanzen haben tatsächlich erstaunliche und beträchtliche Wahrnehmungsfähigkeiten. Zum Beispiel kann jede einzelne Wurzelspitze viele chemische und physikalische Parameter gleichzeitig und kontinuierlich überwachen", erläutert das Team. "Ein hübscher Aphorismus beschreibt unsere Vision ganz gut: 'Eines Tages wirst du in den Garten gehen, um die Blumen anzuschauen - und die Blumen werden dich anschauen.' Noch interessanter und mutiger ist, dass wir durchaus behaupten, dass die Pflanzen auch über uns reden!" Von sprechenden Pflanzen zu fühlenden Robotern? In Italien scheint alles möglich. Im Rahmen des Roboskin-Projekts (5) arbeiteten ein von der Universita degli Studi di Genova angeführtes Team, an dem zwei weitere italienische Partner beteiligt sind, sowie Teams in der Schweiz und im Vereinigten Königreich an der Entwicklung von Robotern, in die taktile Sensortechnologien und kognitive Architekturen eingebettet sind, um über die Haut erfolgende Kognition, Verhaltensweisen und Kommunikation zu unterstützen. Ziel ist die Verbesserung der Fähigkeit von Robotern, effektiv und sicher in zwanglosen Umgebungen operieren zu können, und außerdem ihre Fähigkeiten zur Kommunikation und Zusammenarbeit miteinander und mit Menschen zu unterstützen. Das System wurde mit autistischen Kindern getestet und soll ihnen dabei helfen, etwas über soziale Interaktion zu lernen. "Kinder mit Autismus haben Probleme mit Berührungen, oft entweder damit, jemanden zu berühren, oder berührt zu werden", berichtet Professorin Kerstin Dautenhahn aus der Forschergruppe. "Die Idee besteht darin, den Roboter mit einer Haut zu versehen, da Berührungen ein sehr wichtiger Teil der sozialen Entwicklung und Kommunikation sind und die taktilen Sensoren es dem Roboter erlauben werden, verschiedene Arten der Berührung zu erkennen und dann auf unterschiedliche Annäherungen ermutigend oder abweisend zu reagieren." Während Kinder mit besonderen Bedürfnissen im sozialen Bereich von Robotern profitieren können, konzentriert sich ein anderes von italienischen Forschern koordiniertes Projekt darauf, jedermann in den Punkten Kommunikation und soziale Interaktion unter die Arme zu greifen - und das alles bequem vom eigenen Heim aus. Das von STMicroelectronics geleitete Reverie-Projekt (6) entwickelt eine sichere, kollaborative Onlineumgebung, welche die besten Aspekte sozialer Netzwerke mit der virtuellen Realität und 3D-Unterhaltung zusammenführen wird. Dem Projektteam zufolge wird es das System den Nutzern ermöglichen, sich zu treffen, soziale Kontakte zu knüpfen und Erfahrungen auszutauschen - und das mit Hilfe von bereits zu Hause vorhandener Ausrüstung wie zum Beispiel 3D-Fernsehen und Microsoft 3D Kinect im Zusammenwirken mit einem Spektrum von Instrumenten zum Erstellen von Inhalten, die für die Plattform aufgebaut werden. So könnte ein Lehrer zum Beispiel seinen Geographiekurs auf eine virtuelle Online-Exkursion mitnehmen, ein Unternehmer auf diese Weise eine wichtige Präsentation gestalten oder ein Student eine Klasse im Fernstudium besuchen. Jeder hat so die Chance, einmal die Hauptfigur in seinem Lieblingsfilm zu spielen und die Freunde über einen der vorhandenen sozialen Netzwerkkanäle dazu einzuladen. Das SkyMedia-Projekt (7) mit seinem ganz ähnlichen Fokus auf Interaktion, Unterhaltung und Bildung wird von Mavigex aus Bologna angeführt und verfolgt das Ziel, eine neuartige multimediale End-to-End-Architektur zu demonstrieren, die einzigartige immersive Medienerlebnisse für das Publikum bei Live-Veranstaltungen bieten kann. Das Projektteam will mit 3D-Ausnahmen aus unbemannten Flugzeugen, die über moderne Kommunikations- und Bearbeitungstechnologien verteilt und auf immersiven 3D-Medienplattformen angezeigt werden, jedermann in die Lage versetzen, an einem Marathon teilzunehmen oder sich selbst als Stürmer der Lieblingsfußballmannschaft zu fühlen - aus der Ferne und virtuell. Derartige Projekte bekommen es mit riesigen Datenmengen zu tun, was aber nicht die einzige Datenhürde ist, die von den italienischen Forschern in Angriff genommen wird. Ein Team des Fondazione Istituto per l'Interscambio Scientifico entwickelt innerhalb der Epiwork-Initiative (8) Technologien, um gewaltige Mengen an sozialen, demografischen und verhaltensbezogenen Daten zu analysieren und innovative Werkzeuge zu entwickeln, mit denen die Ausbreitung von Krankheiten vorhergesagt und erfasst werden kann. Gleichermaßen im Gesundheitswesen verankert ist das Team hinter dem Projekt Photo-Fet (9). Es widmet sich der Entwicklung kostengünstiger Wegwerf-Biosensorikgeräte zur Durchführung diagnostischer Tests. Die vom Consiglio Nazionale delle Ricerche koordinierten Forscher verfolgen das Ziel, Lab-on-a-Chip-Bauelemente (eine Art Westentaschenlabor) zu entwerfen und zu bauen, die viel kleiner, genauer, zuverlässiger und effizienter und dabei wesentlich preiswerter als existierende Technologien sind. Wie diese und noch viele weitere Projekte deutlich veranschaulichen, bleibt die italienische Wissenschaft auch im Hier und Heute so energiegeladen und breitgefächert, wie sie es schon zu Zeiten der Renaissance war. Die italienischen Forscher arbeiten wohl auch in Zukunft gemäß einem der berühmtesten Aussprüche Da Vincis: "So wie das Eisen außer Gebrauch rostet und das still stehende Wasser verdirbt oder bei Kälte gefriert, so verkommt der Geist ohne Übung." --- Die in diesem Artikel vorgestellten Projekte wurden finanziell innerhalb des Siebten Rahmenprogramms für Forschung (RP7) unterstützt. (1) Crisis: "Complexity Research Initiative for Systemic InstabilitieS" (2) "FOC-II: Forecasting Financial Crises II" (3) Nanopower: "Nanoscale energy management for powering ICT devices" (4) Pleased: "PLants Employed As SEnsing Devices" (5) Roboskin: "Skin-based technologies and capabilities for safe, autonomous and interactive robots" (6) Reverie: "REal and Virtual Engagement in Realistic Immersive Environments" (7) SkyMedia: "UAV-based capturing of HD/3D content with WSN augmentation, real-time processing and immaterial rendering for immersive media experiences" (8) Epiwork: "Developing the framework for an epidemic forecast infrastructure" (9) Photo-Fet: "Photo-Fet: Integrated Photonic Field-Effect Technology for bio-sensing functional components" Nützliche Links: - RP7 auf CORDIS - Crisis auf CORDIS - FOC-II auf CORDIS - Nanopower auf CORDIS - Pleased auf CORDIS - Roboskin auf CORDIS - Reverie auf CORDIS - SkyMedia auf CORDIS - Epiwork auf CORDIS - Photo-Fet auf CORDIS