Wissenschaft und Forschung in Potsdam: Projekte des HPI, MMZ, ATB, MPI

2020 war nicht nur das Jahr der Pandemie, es war auch ein Jahr der Wissenschaft. Fast täglich wurden wir über den Stand der Forschung informiert und lernten die Exponentialfunktion, den Reproduktionswert und die Sieben-Tage-Inzidenz kennen. Auch in Potsdam mit seinen rund 40 Forschungseinrichtungen spielt Wissenschaft eine enorme Rolle und auch hier kann sie praktischen Nutzen haben, wie vier Beispiele zeigen. Ökologischer Mähroboter: Es ist schon gut drei Jahre her, da kam der Chef des Ökobauernhofs Weggun in Nordwestuckermark, Frank van der Hulst, auf die Ingenieure des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Bornim zu. Er komme kaum noch an Leute heran, die das Feld rund um seine Beerensträucher pflegten. Und die wenigen, die er bekäme, könne er kaum bezahlen. Es werde doch derzeit so viel Robotik entwickelt. „Gibt es da nicht etwas, was ich sinnvoll einsetzen kann?“, wollte van der Hulst wissen. Mit einem fertigen Roboter konnte ihm Cornelia Weltzien nicht dienen. Aber da das Institut sowieso auf dem Feld der Präzisionslandwirtschaft forscht, war ihr Erfindergeist geweckt. Zusammen mit der Hochschule für Nachhaltige Entwicklung (HNE) in Eberswalde machte sie sich mit einem Team ans Werk. Schon im vergangenen Sommer rollte ab und zu ein autonomer Versuchstraktor namens „Sunbot“ zwischen van der Hulsts Sträuchern umher. Mehr als Fahren tat er allerdings nicht. Die Entwicklung eines vollautomatischen Systems, das auf dem Feld arbeiten kann, sei eine besondere Herausforderung, so Weltzien. „Die Maschine muss das Umfeld erkennen.“ Das verändere sich aber auf einem Feld mit natürlichem Bewuchs dauernd. „Wir wollten nicht, dass das Fahrzeug nachts ständig den Bauer weckt und fragt: Darf ich hier mähen?“ Denn die Idee ist, dass das Gerät vor allem nachts arbeitet, um tagsüber Erntehelfer nicht zu stören. Lesen Sie auch: Agrartechnik baut um Bewegen kann sich das bisherige Versuchsgerät schon ganz gut. Außerdem kann es bei Sonnenschein schon in vier Stunden mit Photovoltaik aufgeladen werden. Der Roboter fahre autonom, geräuscharm und nutze schließlich noch Ökostrom vor Ort. „Wir haben so mehrere innovative Ideen zusammengebracht“, so Weltzien. Schon 2021 soll ein voll funktionierender Prototyp durch van der Hulsts Strauchfelder rollen, der dann auch mähen kann. Bis autonome Mähroboter in den Obstgärten Werders ein selbstverständlicher Anblick werden, müssen sich aber nicht nur produzierende Firmen finden, es müsste vor allem die Rechtslage für autonomes Fahren geklärt werden. Bedarf sieht Cornelia Weltzien genug. Das Gras um die Beerenpflanzungen muss mindestens alle zwei Wochen kurz geschnitten werden, um Pilzbefall zu verhindern. Aber kaum jemand will sich dieser mühseligen Arbeit noch widmen. Ein Roboter, der nachts alles in einem Handstreich erledigt, wäre ideal. Deutsche Klassiker auf Jiddisch: „Das war schon verrückt“, beschreibt die Literaturwissenschaftlerin und Mitarbeiterin am Potsdamer Moses-Mendelssohn-Zentrum (MMZ), Elke-Vera Kotowski, ihre Entdeckung im Jahre 2014 in der Nationalbibliothek von Vilnius. Plötzlich hielt sie Thomas Manns „Zauberberg“ in den Händen – und zwar auf Jiddisch, übersetzt vom Nobelpreisträger Isaac B. Singer. Dass es so etwas gibt, hatte Kotowski bis dahin nicht gewusst. „Im letzten und im vorletzten Jahr habe ich dazu geforscht“. Besonders in der ukrainischen Städten Odesssa und Kiew, im polnischen Warschau und Krakau sowie in Moskau wurde Kotowski fündig. „Es gab insgesamt über 250 Titel mit deutschen Klassiker auf Jiddisch –sehr viele davon Kinderbücher.“ Kotowski fand nicht nur Erich Kästners „Emil und die Detektive“ und Wilhelm Hauffs „Kleinen Muck“, sondern auch Wilhelm Buschs „Max und Moritz“. Dort waren sogar die Zeichnungen durch kleine Veränderung der Lebenswelt osteuropäischer Juden angepasst. Der von Maikäfern geplagte Onkel trägt zum Beispiel statt einer Schlafmütze eine Kippa. Kotoswki hat die Ergebnisse ihrer Forschung in einer Ausstellung zusammengefasst. Erst vor wenigen Wochen ist ihr Buch „… a thejl fun jener kraft – Jiddische Übersetzungen deutschsprachiger Literatur in der Zwischenkriegszeit (1919-1939)“ erschienen. In dem Buch erklärt sie unter anderem auch, warum es diese Übersetzungen überhaupt gibt und wie sie die Zeit des Nationalsozialismus’ überstehen konnten. Lesen Sie auch: Abschied des Gründungsdirektors „Das osteuropäische Judentum war sehr aufgeklärt und wollten an der Weltliteratur partizipieren“, sagt Kotowski. Die klassische deutsche Kultur galt um die Jahrhundertwende und danach nicht nur bei den Juden als Orientierungspunkt, aber bei ihnen ganz besonders. „Zur gleichen Zeit gab es in den zwanziger Jahren auch einen wachsenden Nationalstolz.“ Besonders linke Kräfte wollten, dass auch das Arbeitervolk deutsche Klassiker wie Goethe lesen konnte –und zwar in seiner eigenen Sprache, dem Jiddischen eben. Überlebt hätten zahlreiche Werke in der Nationalbibliothek von Odessa – zum Teil einfach deshalb, weil die Nazis die Magazine nicht durchwühlten. Schon Anfang dieses Jahres gab es in Berlin eine Ausstellung zu dem Projekt, Die musste wegen Corona unterbrochen werden. Sobald es aber wieder möglich ist, werde die Ausstellung erneut eröffnet –vielleicht sogar in Potsdam - und danach in osteuropäischen Städten die Runde machen –überall dort, wo es solche Übersetzungen gab. Dass dadurch ein größeres europäisches Publikum erfahren wird, wie weltoffen und gebildet die Kultur im Schtetl einst war und das Potsdamer Institut landläufige Klischees widerlegt, dürfte nicht die schlechteste Folge einer verrückten Entdeckung sein. Superbatterien aus Salz und Kohle: Früher gab es noch eine Energiekrise. „Heute hätten wir eigentlich Strom ohne Ende, aber wir haben ein Speicherproblem“, sagt der Leiter der Kolloidchemie am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Markus Antonietti. Der Chemiker ist überzeugt, dass wir eigentlich ganz neue Arten von Speichermedien, sprich: Batterien bräuchten. Die könnten – kühlschrankgroß –irgendwann in jedem Haushalt stehen oder natürlich auch Elektrofahrzeuge antreiben. Wie ungünstig das Verhältnis von Preis und Leistung derzeit noch ist, macht Antonietti an den Batterien für E-Autos fest. „Ein Speicher kostet hier pro Kilowattstunde alles zusammengerechnet im Schnitt 300 Euro.“ Und dabei seien die Umweltkosten für die Gewinnung von Lithium und die vielen Unmenschlichkeiten beim Ausgraben von Kobalt etwa im Kongo noch gar nicht eingerechnet. Lesen Sie auch: Europäischer Forschungspreis für das MPI Antoniettis Gedanke: Wir müssen weg von Natrium und Kobalt als Bestandteile der Batterien. Es gibt nämlich weitaus günstigere und bessere Materialien. Zum einen ist das das Alkalimetall Natrium, das Teil von praktisch unbegrenzt vorhandenem Meersalz ist, zum anderen Kohlenstoff, den wir aus Biomaterialien wie alljährlich abgeworfenem Laub gewinnen können. „Das große Ziel ist eine Speicherbatterie, bei der die Kilowattstunde im Schnitt nur noch 30 Euro kostet.“ Dass man mit einer Kombination von Natrium und Kohlenstoff eigentlich auch ganz trefflich Batterien bauen kann, ist keine Golmer Entdeckung. Aber in Golmer Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, weiß man eben, wie man Kohlenstoff anordnen muss, damit man möglichst viele Natriumatome anbringen und diese auch noch von bestimmten Strukturen halten lassen kann. Die Kolloidchemiker von Golm basteln längliche poröse Graphitstrukturen, in die sich wunderbar Natrium einbauen lässt. „Wir können damit auf allerkleinstem Raum die gigantische Fläche eines ganzen Fußballfeldes erzeugen“, so Antonietti. Der dergestalt mit Natrium versetzte Kohlenstoff, man nennt diesen Vorgang in der Halbleitertechnik „Dotieren“, habe hervorragende Eigenschaften. Natürlich sei das noch nicht das ganze „Batterierezept“. „Wir geben auch noch ein paar geheime Zutaten dazu“, räumt Antonietti ein. Aber im Prinzip bestünden die super speicherfähigen Batterien aus genau diesen Materialien. Antonietti rechnet damit, dass schon in drei bis fünf Jahren die erste große Demobatterie des Instituts bereitsteht. Der Rest liege dann nicht mehr in den Händen des Forschungsinstituts, sondern sei Sache der Wirtschaft. Selbst im besten Falle werde die serienmäßige Produktion wohl erfahrungsgemäß noch zehn Jahre auf sich warten lassen –es sei denn Elon Musk oder auch Volkswagen entwickeln ein brennendes Interesse an dem Verfahren. Schlaue Algorithmen gegen Volkskrankheiten: Mit Schwarzweißdenken kommt man auch bei der Künstlichen Intelligenz nicht weit. Das erfährt der Professor für Maschinelles Lernen am Potsdamer Hasso-Plattner-Institut (HPI), Christoph Lippert, seit gut zweieinhalb Jahren. Lippert und sein Team begleiteten ein Projekt zum Einsatz KI beim Erkennen von Tuberkulose in Südafrika. Der Niederländische Hersteller Delft Imaging fährt mit einem mobilen Röntgenklinik durchs Land und untersucht dort Menschen. Die Software namens Cad4TB von Delft Imaging soll automatisch beim Röntgen einen Befund für Tuberkulose liefern. „Es stellt sich heraus, dass das System viele Leute mit Tuberkulose-Infektion nicht erkennt“, sagt Lippert. Da er die Trainingsbedingungen der fertigen Software nicht kennt, kann Lippert die Gründe dafür nur vermuten. „Ich gehe davon aus, dass das System darauf trainiert wurde, gesunde Leute und klinische Fälle zu unterscheiden“, so Lippert. Cad4TB würde unter diesen Trainingsbedingungen die richtig Kranken zwar erkennen, nicht aber Leute, die zwar vom TB-Bakterium befallen sind, aber noch keine Symptome zeigen. Bei dem von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekt „Intervene“ will Lippert ab dem kommenden Jahr unbedingt auch die vielen Grauzonen erfassen. In dem auf fünf Jahre angelegten Projekt sollen maschinell die Zusammenhänge zwischen Genom und verbreiteten Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und Diabetes untersucht werden. Zu den Unmengen an Genomdaten kommen dabei Gesundheitsdaten, die sich über eine lange Zeit erstrecken. „Unser Ziel ist es, Mutationen zu finden, die das Krankheitsrisiko erhöhen“, sagt Lippert. Im Idealfall würde künftig eine Künstliche Intelligenz individuelle Anfälligkeiten ganz normaler Patienten für eine bestimmte Erkrankung feststellen können. In einem weiteren Schritt bräuchte es auch eine KI, die ein individuelle Vorsorgeprogramme entwickelt. Lesen Sie auch: HPI baut an der Digitalen Medizin mit „Es ist extrem wichtig, dass wir uns nicht auf eine bestimmte Bevölkerungsgruppe konzentrieren“, sagt Lippert. Auf keinen Fall sollen bei dem Projekt Algorithmen entstehen, die nur bei einer Gruppe gut funktionieren, weil sie aufgrund von deren Daten trainiert wurde. Lippert ist froh, dass in dem Projekt 18 Partner aus vielen verschiedenen Ländern beteiligt sind. Das garantiere die Vielfalt der Daten zum Trainieren der KI. „Darum geht es in unserer Arbeit.“ Bis zur individualisierten Gesundheitsvorsorge ist es allerdings noch ein weiter Weg. Der borgt selbst Risiken. Lippert räumt ein, dass das Wissen über individuelle Gesundheitsrisiken auch zur Diskriminierung führen könnte. Allerdings seien Gesundheitsrisiken ziemlich breit gestreut – und die Möglichkeit durch eine frühe Vorsorge Krankheiten abzuwehren, sei unschätzbar wertvoll. „Es geht darum, mit der Vorsorge schon früher zu beginnen, damit man schon eingreifen kann, bevor die Symptome beginnen.“ Die Anwendung solcher digitalen Medizin liegt noch ziemlich weit in der Zukunft. Aber kommen wird sie früher oder später.Die digitale Gesundheitsversorgung und Pflege ist jedenfalls ein Kernprojekt der EU-Kommission. Von Rüdiger Braun