TEDxVienna 2014: „Brave New Space“ Ein Schritt näher zur selbst-gesteuerten Evolution?

Do, 07.11.2014 - 09:00 — Inge Schuster

Auf Einladung von TEDxVienna hat das ScienceBlog-Team an der Konferenz „Brave New Space“ teilgenommen. In insgesamt 20 Vorträgen wurde eine Fülle neuer Ideen und Konzepte präsentiert, die zum Nachdenken inspirieren – bei mehr als der Hälfte der Vorträge ging es um naturwissenschaftlich-technische Themen. Trotz Überlänge kann der vorliegende Report diese nur unvollständig wiedergeben, regt vielleicht aber an zu einzelnen Aspekten mehr Information zu suchen.

Allerheiligen 2014 ist ein Feiertag mit strahlend schönem Wetter und frühlingshaften Temperaturen, der eigentlich zum Aufenthalt in der freien Natur einlädt. Dennoch ziehen es rund 1000 Personen vor, diesen Tag im dunklen Zuschauerraum des Wiener Volkstheaters zu verbringen - vom Morgen bis spät in die Nacht hinein. Anstelle einer überlangen Theatervorstellung – „Die letzten Tage der Menschheit“ wären zwar zeitgemäß, hätten aber wesentlich weniger Publikum angezogen - werden heute wissenschaftliche Vorträge gegeben, und es sind überwiegend junge Menschen, die zuhören wollen (Abbildung 1).

Abbildung 1. Vor dem Volkstheater um etwa 9:30 früh. Die Schar, der auf den Einlass wartenden Teilnehmer, wächst und wächst und wird laufend mit Croissants und Äpfeln versorgt. (Bild: facebook)

Worum es bei den Vorträgen geht?

Um an die obige Metapher der „Letzten Tage der Menschheit“ anzuknüpfen: es geht genau um das Gegenteil, um die Gestaltung der Zukunft und was ein Jeder dazu beitragen kann. Das Motto der Veranstaltung ist „Brave New Space“ (das klingt zwar ähnlich wie „Brave New World“ von Aldous Huxley, ist aber als positive Entwicklung zu sehen). Insgesamt zwanzig Vorträge sollen dazu anregen das Ungewohnte zu sehen, gewohnte Denkmuster und Abläufe zu hinterfragen und den Mut zu haben, in neue Räume aufzubrechen und diese zu erschließen. Dazu gibt es verschiedenartigste, innovative Ansätze, die von einer sehr bunten Schar Vortragender aus aller Herren Länder präsentiert werden - die Bandbreite geht vom Systembiologen zum Performancekünstler, von der Erotikfilmemacherin zum Weltbank Ökonomen, vom Energietechnologen zur Gewebezüchterin.

Um eine möglichst große Reichweite der Vorträge zu ermöglichen (wie weiter unten beschrieben, werden diese ja aufgenommen und ins Internet gestellt) werden diese ausschließlich in englischer Sprache gehalten. Bevor ich nun zum eigentlichen Kernstück dieses Reports – dem Programm und hier, den für den ScienceBlog besonders relevanten Teilen – gelange, muss kurz über die Organisation der Konferenz gesprochen werden: veranstaltet wird dieser Event von TEDxVienna, eine Wiener Non-Profit Community, nach dem Vorbild der amerikanischen TED-Konferenzen.

Ideen, die es wert sind verbreitet zu werden. Was ist TED, was TEDxVienna?

Vor 30 Jahren hat der amerikanische Designer Richard S. Wurman in Monterey (Kalifornien) einen ungewöhnlichen, neuen Typ einer Tagung, die sogenannte TED-Konferenz ins Leben gerufen. Die Abkürzung TED bedeutet dabei „Technology, Entertainment, Design“. Was an TED-Konferenzen so neu war, lässt sich am besten im Vergleich mit dem damals -und auch heute noch - üblichen Tagungsablauf aufzeigen. Waren und sind wissenschaftliche Tagungen auf ein mehr oder weniger enges Fachgebiet beschränkt und wenden sich an Fachleute, so ist TED interdisziplinär und möchte ein sehr breites Publikum ansprechen. Standen dem „klassischen“ Vortragenden damals zumeist mehr als 30 Minuten Redezeit zur Verfügung (plus anschließende Diskussion), durften TED-Vorträge maximal 18 Minuten dauern und reihten sich ohne Diskussion aneinander. In dieser karg bemessenen Zeit sollten dann Ideen in unterhaltsamer, leicht verständlicher Form präsentiert werden, Ideen „die es wert sind verbreitet zu werden“ („ideas worth spreading“). Mit führenden Persönlichkeiten aus Wissenschaft, Wirtschaft, Kunst und Politik als Vortragenden wurde TED eine höchst elitäre Einrichtung, die trotz sagenhafter, vierstelliger Teilnehmerkosten immer sofort ausgebucht war.

(Details: [1]) Ab 2006 begann sich TED global auszubreiten, vorerst über ausgewählte Vorträge, die aufgenommen und kostenfrei ins Internet gestellt wurden [3], seit 2009 über das TEDx-Konzept: In einer Art Franchise Verfahren vergibt TED kostenlose Lizenzen an unabhängige Organisatoren in aller Welt, die an ihrem Ort eintägige TEDx Konferenzen veranstalten (‚x‘ steht für unabhängig). Während das jeweilige Thema und das Rekrutieren der Sprecher Sache des Veranstalters ist, ist die Form der Veranstaltung vorgegeben – es soll alles so aussehen und ablaufen wie im Original. Dazu gehört auch, dass die Vorträge ins Internet gestellt werden müssen.

Abbildung 2. Das Motto von TEDxVienna 2014. TEDxVienna wurde 2011 vin VLAD Gozman gegründet.

Es ist kaum zu glauben, wie schnell das TED/TEDx Konzept sich global ausbreiten konnte: die neuesten Zahlen sprechen bereits von rund 10 000 Konferenzen, die in 150 Ländern stattgefunden haben; in Österreich gibt es TEDx bereits in Wien (Abbildung 2), Linz, Salzburg und Klagenfurt. Inzwischen sind mehr als 1 900 Vorträge im Internet abrufbar [3], darunter von bedeutenden (Natur)wissenschaftern wie Francis Collins, Svante Pääbo, Craig Venter, Jane Goodall oder Stephen Hawking. Auch einige Nobelpreisträger in Physik, Chemie und Medizin sind bei TED aufgetreten – beispielsweise James Watson [4], Murray Gell-Mann [5], George Smoot und Kary Mullis.

Die TED-Videos erfreuen sich hoher Akzeptanz: in Summe verzeichnen sie bereits mehr als eine Milliarde Aufrufe [6]. Der populärste Talk „How schools kill creativity“ von Sir Ken Robinson kann mehr als 29 Millionen Aufrufe für sich verbuchen. (Im Vergleich dazu waren 34 mal weniger Personen an „How we discovered DNA“ des Nobelpreisträgers Jim Watson interessiert. Sind Naturwissenschaften, vertreten durch einen der bedeutendsten und populärsten Wissenschafter des 20. Jahrhunderts wirklich so viel weniger interessant?)

Die Konferenz beginnt - „Dare to question“<

Trauen wir uns den Status quo in Frage zu stellen‘, ist sinngemäß das Motto der ersten Session. Die Veranstalter meinen damit: das Hinterfragen dessen, was man uns erzählt hat, welche Erwartungen man in uns setzt, welche Wege uns vorgezeichnet erscheinen. Gibt es nicht andere Ziele, die es wert sind entdeckt werden? Welche Grenzen wollen wir dabei überschreiten?

Die fünf Sprecher dieser Session zeigen unterschiedliche, zum Teil ziemlich provokante Ansätze (wie Laurie Essig) des in in-Frage-Stellens auf, fordern auf, die „Komfortzone“ zu verlassen, aber in Hinblick auf die eigene Zufriedenheit die Erwartungen nicht zu hoch zu schrauben. Für den ScienceBlog erscheint hier vor allem der Beitrag des Phyikers Robert Hargrave von essentieller Bedeutung:

Energetic Humanitarians

Eines der größten Probleme der wachsenden Erdbevölkerung ist der viel stärker steigende Bedarf an Energie – d.h. elektrischer Energie –, deren Produktion billig aber auch sicher sein sollte. Die Zahl der Kohlekraftwerke ist im Steigen begriffen, ebenso wie die z.T. damit einhergehende (Luft)Verschmutzung, die Millionen Menschen vergiftet. Kernenergie, basierend auf Kernspaltung, ist sehr umstritten – auch, wenn mehr als 400 Reaktorblöcke in Betrieb sind und weitere Blöcke gebaut werden.

Hargraves bricht eine Lanze für den „Thoriumreaktor“- ein Konzept, das bereits seit den 1950er Jahren existiert und zum Teil erfolgreich umgesetzt wurde (Oak Ridge Reaktor), dann aber wieder in Vergessenheit geriet. Es handelt sich dabei um einen Flüssigsalzreaktor („molten salt reactor“), der die Vorteile klassischer Kernkraftwerke besitzt, aber wesentlich geringere Risiken birgt als diese, da vor allem die Probleme der Kernschmelze, der Wiederaufbereitung der Brennstäbe und der Verwendung für Kernwaffen wegfallen. Das Design des Reaktors klingt bestechend einfach: Im Reaktorkern liegt der Brennstoff Uran-233 (233U) in Flüssigsalz gelöst vor. Dieser Kern ist von einem Mantel umgeben, welcher Thorium-232 im selben Flüssigsalz gelöst enthält. Wenn nun bei der Spaltung von 233U im Reaktorkern Neutronen entstehen, wandeln diese das Thorium-232 im Mantel in Uran-233 um. Das so erbrütete Uran-233 wird einfach herausgelöst und dem Reaktorkern als neues Brennmaterial zugeführt (seine Spaltprodukte sind bedeutend „harmloser“ als die aus 235U-entstehenden). Was noch für den Thoriumreaktor spricht: die Häufigkeit des natürlichen Vorkommen von Thorium -232 und die einfache Bauweise des Reaktors, die auch den Bau kleiner Anlagen für den lokalen Gebrauch möglich macht.

Dieser Reaktortyp findet nun wieder gesteigertes Interesse: in China ist eine derartige Anlage im Bau, das Kernkraftunternehmen TerraPower von Bill Gates plant einen Flüssigsalzreaktor, der auch den derzeit angehäuften nuklearen Abfall verbrennen kann, ebenso das MIT („Waste Annihilating Molten Salt Reactor“).

Gibt es nicht Ziele, die es wert sind entdeckt werden? Der Vortrag von Hargrave zeigt ein besonders wichtiges Ziel auf.

Session 2: „Find the Unexpected“

>Das Motto dieser Session fordert uns auf, alle Vorurteile und Denkmuster beiseite zu lassen, wenn wir in Neuland aufbrechen. Dies lässt uns das Unerwartete finden und innovative Ideen entwickeln.

Zu diesem Aspekt gibt es sechs Vortragende – es wird die längste Session des Tages. Vier der Vorträge würde ich zwar sehr gerne in diesem Report darstellen, beschränke mich aber auf zwei von diesen, wegen einer sonst völlig unzumutbaren Länge.

I steal DNA from strangers

Heather Dewey-Hagborg ist Künstlerin und Informatikerin, sie schlägt eine Brücke von der Kunst zur Wissenschaft – genauer gesagt, zur Molekularbiologie und Informatik.

Dewey-Hagborg ist an der Information interessiert, die in den Spuren steckt, die jeder von uns überall hinterlässt, die auch von jedem eingesammelt werden können. Was sie an Spuren findet ist trivial: Haare, Hautschuppen, Fingernagelabschnitte, weggeworfene Zigarettenstummel, Kaugummireste etc. Was sie daraus macht ist verstörend. In einem Crashkurs in Molekularbiologie hat sie gelernt, wie man menschliche DNA aus Proben extrahiert und spezifische Regionen des Genoms amplifiziert und sequenziert. Variable Teile in bestimmten Regionen deuten auf persönliche Merkmale hin u.a. auf Haarfarbe, Augenfarbe, Teint.

Abbildung 3. Aus der genetischen Information von Abfällen konstruiert Dewey-Hagborg Gesichter

Insgesamt 50 derartige Merkmale lässt Dewey-Hagborg in Algorithmen zur Gesichtserkennung – von ihr verfasste und adaptierte Computerprogramme – einfließen. Aus dem Ergebnis konstruiert sie Gesichter(Abbildung 3). Auch, wenn die Ähnlichkeit mit der Person, von der die genetische Information stammt, nicht immer überzeugen dürfte – es ist der Anfang einer Entwicklung, die massiv in unser Privatleben eingreifen kann.

Kann also jeder derartige und noch viel weitergehende Informationen über uns einholen? Dewey-Hagborg weiß hier eine Lösung: sie hat zwei Sprays entwickelt, welche die Information in der DNA unlesbar machen:

• „ERASE“, das die DNA zerstört (ein Silberputzmittel erfüllt den gleichen Zweck) und
• „REPLACE“, das mit einer Mischung von Genen die ursprüngliche DNA maskiert.

Ob dies in der Realität praktikabel ist?

In the 1660s there were no internet videos

Sandlins Standpunkt: „In a world of talkers, be a thinker and doer“.

Destin Sandlin, ein Raketenwissenschafter, beginnt seine Präsentation mit einem Knalleffekt: Er schlägt mit einem Hammer auf ein Trinkglas, das – natürlich - in Scherben zerspringt. Eine sogenannte Bologneser Träne – d.i. ein ausgezogener Glastropfen, der sich bildet, wenn ein Tropfen geschmolzenes Glas in Wasser abgekühlt wird – verhält sich anders: das tropfenförmige Ende reagiert kaum auf den Hammer, am dünnen Ende führt aber bereits eine kleine Beschädigung zur Explosion der ganze Träne. Sandlin erklärt das Phänomen sehr anschaulich mit den starken inneren Spannungen, die entstehen, wenn das Glas von außen nach innen abkühlt und erhärtet und das Glas sich dabei zusammenzieht.

Abbildung 4. Raupen, die in Gruppen schneller vorwärts kommen als einzelne Individuen (oben), eine Fake-Spinne, die eine winzige Spinne riesengroß erscheinen lässt (unten)

In kurzen Videos nehmen wir am Auffinden von weiteren Phänomenen teil. Soweit es möglich ist, erläutert Sandlin zugrundeliegende Mechanismen. Mit Hilfe einer zeitlich hochauflösenden CCD Kamera zeigt er

• wie Honig beim Ausfließen eine Spirale aufbaut,
• wie Raupen sich in einer übereinander gelagerten Gruppe bewegen und dabei schneller vorwärtskommen als das einzelne Tier (Abbildung 4),
• wie eine kleine Spinne aus ihren Sekreten eine ungleich größere Spinne – mit 8 Beinen, Kopf-,Brust- und Hinterleibsegment - in das Netz hinein konstruiert, und dann an deren Kopfende thront (Abbildung 4)
• wie ein Huhn unabhängig von den Körperbewegungen den Kopf stabil hält,
• wie sich eine Katze biegt und wendet, um beim Fallen auf ihren 4 Beinen zu landen.

Dies alles ist auch auf YouTube-Videos zu sehen. Sandlin ist Gründer des YouTube Kanals „Smarter Every Day“, in den er bereits mehr als 200 kurze Videos geladen hat, die ebenso spannend wie unterhaltsam Phänomene aus den Naturwissenschaften darstellen und erklären [7].

Session 3: Design your space

Mit immer besserem Instrumentarium und steigendem Wissen ausgestattet wird in uns der Wunsch erweckt, unseren Lebensraum und auch uns selbst designen zu wollen. Unabdingbar dafür ist erst einmal das Verstehen der Gehirnfunktion, die Anwendung dieses Wissens bietet dann auch die Möglichkeit künstliche Intelligenz (Artificial intelligence - AI) zu schaffen. Zwei der fünf Redner widmen sich diesem Problem.

Digital Biology and „Open Science“: the coming revolution

Für den Informatiker Stephen Larson ist das menschliche Gehirn noch viel zu komplex, um es am Computer modellieren zu können. Um die Funktion des Nervensystems verstehen zu lernen, will er dieses an einem einfachen, kleinen Organismus, dem Fadenwurms Caenorhabditis elegans untersuchen. Dieses rund 1 mm lange und durchsichtige Tier besteht aus bloß 1000 Zellen, besitzt ein Nervensystem, Muskeln, Darmfunktion etc. Da viele der grundlegenden biochemischen Mechanismen in ähnlicher Weise funktionieren wie beim Menschen, wurde der Wurm zum Top-Modell für verschiedenste biologische Fragestellungen (u.a. in der Pharmaforschung) und damit zu einem der best beschriebenen Systeme. Basierend auf allen diesen Informationen will nun Larson zum ersten Mal ein digitales Modell eines Tieres konstruieren, das alle seine Eigenschaften wiedergeben kann. Dazu hat er 2011 die Plattform Open Worm gegründet, ein Open Science Projekt, an dem bereits Forscher aus aller Welt arbeiten [8]. Alle Information ist online frei verfügbar, jeder kann beispielsweise bereits mit einem neuromechanischen Modell interaktiv herumspielen, das zeigt wie Nervensystem und Muskeln in einer virtuellen Umgebung aktiviert werden.

Ein tolles Projekt, ein Aufbruch in einen New Space!

Why aim for the stars when the Galaxies are just as easy?

Stuart Armstrong ist Forscher am Institut „Future of Humanity“ der Oxford Universität. Auf dem Weg zur künstlichen Intelligenz und der Erschließung neuer Räume beschäftigt er sich mit den Fragen, wann diese Ziele vermutlich erreicht werden können und welche Risiken damit verbunden sein könnten [9].

Künstliche, dem Menschen überlegene, Intelligenz („strong AI“) zu erschaffen erscheint ihm nicht unmöglich, auch wenn über das „Wann“ kaum Aussagen zu treffen sind (Experten sind hier noch vorsichtiger als Nicht-Experten). Jedenfalls sieht er darin dann einen Risikofaktor, der intelligentes Leben auf unserem Planeten auslöschen oder dauernd einschränken könnte. Wird es dann der Menschheit möglich sein dem Desaster zu entkommen? Durch Kolonisation des Weltalls? Könnten wir das überhaupt – stünden uns dazu ausreichend Energie und geeignete Materialien zur Verfügung? Wie sollte dies vonstattengehen? Indem die Besiedlung von Galaxie zu Galaxie erfolgt oder gleichzeitig viele Galaxien direkt angepeilt werden? Welche selbstreplizierenden „Probes“ würden wir vorerst auf die Reise schicken? Wie lange würden diese Reisen dann dauern?

Armstrong versucht diese Fragen zu beantworten, entwirft ein sehr (allzu) futuristisches Bild. Ist es tröstlich, wenn er am Ende meint, dass trotz der Geschwindigkeit, mit der sich intelligentes Leben im Weltall ausbreiten könnte, bis jetzt jeder Hinweis darauf fehlt?

Session 4: Reshape the narrative

Ein Schritt näher zur selbstgesteuerten Evolution? Neue Wege , innovative Ideen das uns Bekannte umzuformen. In dieser Sitzung kommen vier Sprecher zu Wort; von den drei Präsentationen, die in das Spektrum des ScienceBlog passen, sollen zwei näher erörtert werden.

Bioengineered Lungs: High risk research with breath taking results

Aus naturwissenschaftlicher Sicht einer der Höhepunkte der Konferenz: Joan Nichols, Forscherin an der University of Texas Medical Branch, erzählt, wie sie es geschafft hat, erstmals eine menschliche Lunge im Labor herzustellen. (Dazu muss man bemerken, dass die Lunge auf Grund der unterschiedlichen Zellen in den verschiedenen Regionen eines der komplexesten Organe darstellt). Nichols Ausgangspunkt waren zwei Lungen kindlicher Unfallopfer, die so stark beschädigt waren, dass sie für eine Transplantation nicht mehr in Frage kamen. Nichols hat eine der Lungen von allen Zellen befreit, sodass nur ein Gerüst aus Kollagen-und Elastinfasern übrig blieb. In dieses Gerüst hat sie dann Zellen „eingesät“, die sie aus der anderen Lunge isoliert hat und das Konstrukt in ein spezielles Nährmedium eingebettet. Nach rund vier Wochen war daraus ein Organ entstanden, das der natürlichen Lunge nicht nur morphologisch sehr ähnlich sah, sondern auch in Hinblick auf die Atmungsfunktion glich. Dieses Ergebnis konnte mit anderen Lungen reproduziert werden.

Nichols Erfolg verspricht Durchbrüche nicht nur in Hinblick auf enorm erweiterte Möglichkeiten der Transplantation, sondern auch für die Forschung an bisher kaum behandelbaren Krankheiten, wie z.B. COPD oder Cystische Fibrose.

Narrowing the gap – robots inspired by nature

Der letzte Vortrag kommt von dem Computerwissenschafter Rafael Hostettler. Es geht wieder um Künstliche Intelligenz: um den Bau von Robotern.

Hostettler beginnt mit der Frage, was Intelligenz ist. Anhand unterschiedlich geformter kleiner Roboter zeigt er, dass es nicht nur die Hirnfunktion (in diesem Fall derselbe Motor in allen Robotern) ist, die deren Bewegungen bestimmt, sondern auch deren Bauweise, äußere Form und Materialzusammensetzung. Also, wie der Kontakt des Roboters mit der jeweiligen Umwelt ausfällt.

Derartige Aspekte untersucht Hostettler an Roboy - einer Forschungsplattform in Gestalt eines freundlichen Roboters mit weichen runden Oberflächen, der es erlaubt, das Zusammenspiel von Muskeln und Gelenken, von Intelligenz und Bewegungsabläufen zu untersuchen. Roboy ist nun bereits 2 Jahre alt, viel auf Tour, besucht Schulklassen, Ausstellungen und spielt Theater („To be, or not to be humanoid“).

Mit Roboy ist zweifellos ein Meilenstein in der Entwicklung von Soft-Robotern gelungen!

Fazit

Es war ein sehr, sehr langer Tag, der eine Fülle neuer Ideen und Konzepte brachte, die zum Nachdenken verleiten. Ob alle naturwissenschaftlich-technischen Präsentationen ausreichend verständlich für das anwesende Publikum waren, ist eher fraglich. Vielleicht können wir mit dem vorliegenden Report (der den naturwissenschaftlich-technischen Teil nur unvollständig wiedergibt, dennoch überlang wurde) den einen oder anderen Leser anregen, nähere Informationen zu einzelnen Themen einzuholen.

Jedenfalls: Herzlichsten Dank vom ScienceBlog an TEDxVienna für die Einladung an „Brave New Space“ teilzunehmen! Es war viel Neues dabei, das auch für unseren Blog sehr interessant erscheint. Schließlich möchten wir ja – ebenso wie TED – die faszinierende Welt der Wissenschaft in verständlicher Form kommunizieren.

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[1] http://www.ted.com/
[2] http://www.tedxvienna.at/
[3] http://www.ted.com/talks?
[4] http://www.ted.com/talks/james_watson_on_how_he_discovered_dna
[ 5] http://www.ted.com/talks/murray_gell_mann_on_beauty_and_truth_in_physics
[6]The most popular talks of all time http://blog.ted.com/2013/12/16/the-most-popular-20-ted-talks-2013/
[7] Smarter every day, playlist https://www.youtube.com /playlist?list=UU6107grRI4m0o2-emgoDnAA
[8] Open Worm: http://www.openworm.org/
[9] Stuart Armstrong: Smarter than us: The rise of machine intelligence. http://intelligence.org /

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