7. Neue Technologien – Schritte in die Zukunft

Die Gedanken des Roboters kreisen um seinen Schöpfer
(Montage: H.G. Klug)

7.0 Vorbemerkung

In diesem Kapitel wollen wir  versuchen uns einen Überblick zu verschaffen über neue Technologien, deren Weiterentwicklung oder Realisierung in den nächsten Jahrzehnten zu erwarten ist. Wir konzentrieren uns auf wenige Schlüsseltechnologien und dabei insbesondere auf solche, die für die Entwicklung und Nutzung des menschlichen Gehirns, und damit für die gesamte menschliche Gesellschaft, von Bedeutung sein werden. Vor die Wahl gestellt, kurzsichtig nur auf das in naher Zukunft mit hoher Sicherheit Erwartbare zu schauen oder einen weiteren Blick in eine nur unsicher erkennbare Zukunft zu richten, haben wir uns für den zweiten Weg entschieden. Um nicht ganz den Boden unter den Füßen zu verlieren, beschränken wir uns auf Entwicklungen die im nächsten halben Jahrhundert möglich erscheinen.  Wir nehmen hin, dass mit zunehmender Entfernung von heute das Bild unschärfer wird, dass Vermutung an die Stelle von Wissen tritt, subjektive Einschätzung an die Stelle von fundiertem Urteil.

Die hier ausgesuchten Fallbeispiele können unseres Erachtens jedoch unmittelbar auf das Gehirn des Menschen Einfluss nehmen. Sollten aus anderen Bereichen Schlüsseltechnologien von gleicher oder höherer Bedeutung für unser zentrales Thema "Gehirn" auftauchen, werden wir auf diese Entwicklung später eingehen. Wir sind uns darüber im klaren, dass noch eine Reihe weiterer Schlüsseltechnologien, wie z.B.  Energietechnik, Agrartechnik, Transport-Technik  etc. eine wichtige Rolle für das Überleben und die Weiterentwicklung der Menschheit spielen.
 

7.1 Computer- und Kommunikationstechnologie
7.2 Bio- und Gentechnologie
7.3 Nanotechnologie
7.4 Zwischenruf: "Intelligenz" – Von was reden wir eigentlich?
7.5 Maximale Nutzung des Gehirns
7.6 Intelligenzverstärkung
7.7 Künstliche Intelligenz

7.7.1 "Schwache Künstliche Intelligenz"
7.7.2 "Starke Künstliche Intelligenz"
7.7.3 Nicht-biologische Existenzformen

7.1 Computer- und Kommunikations- Technologie

Ein wichtiges Beispiel schrittmachender, die Menschheit weiterentwickelnder Technologien, stellt die Mikroelektronik dar. Sie ist aus dem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken und hat fast alle Lebensbereich des Menschen durchdrungen. Ihren bisherigen Höhepunkt erreichte sie mit der Entwicklung des Computers insbesondere mit der Einführung des Personalcomputers.
 

Die Entwicklung der Mikroelektronik und des Computers

Seit der Entwicklung der Mikroelektronik durch die Einführung der Halbleitertechnologie in der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts wurde durch die Verkleinerung elektrischer und elektronischer Bauelemente bis hin zur Integration auf Chipgröße eine stürmische Entwicklung in Gang gesetzt. Zwei wesentliche Schritte sind dabei die Grundlage zu dieser Entwicklung:

A. Die Einführung des dualen Zahlensystems bei der Abbildung und Verarbeitung analoger Zustandsgrößen in der elektronischen Datenverarbeitung. Die Zahlen 1 und 0 werden hierbei in den Schaltkreisen der Rechner durch die Funktion „elektrischer Strom fließt ( 1 )“ und „kein Strom fließt ( 0 )“ repräsentiert. Damit lässt sich jede Zahl, jedes Zeichen und jedes Signal in einen Code von Nullen und Einsen umsetzen, die die Schaltkreise unmittelbar verarbeiten können.

B. Die Einführung elektronischer Schaltkreise auf der Basis von Halbleitern (Transistoren) als Schalter mit Stellung 0 oder 1 zur  Ablösung der Relais- oder Röhrentechnik der ersten Rechenautomaten. Damit  hängt die Menge zu verarbeitender Daten unmittelbar von der Größe und  somit von der Packungsdichte dieser Schalter ab. Je kleiner die Dimensionen des Schalters sind, umso  höher wird die Packungsdichte des daraus bestehenden Netzwerkes. Erste konzeptionelle Vorausetzungen  zum Programmaufbau von späteren Rechenmaschinen schuf Alan Turing 1936 durch die Schaffung von Klassen berechenbarer Funktionen.

Die erste frei programmierbare, elektrische Rechenanlage ( Z3 von 1941 ) von Konrad Zuse bestand aus einer Zusammenschaltung vieler relativ groß bauender elektrischer Relaisschalter. Sie war jedoch als elektrische Rechenmaschine auf der Basis des dualen Zahlensystems voll funktionsfähig.

Die Arbeiten von John von Neumann 1945 führten zu verbesserten Programmierung  und zu einer Struktur für elektronische Rechner, wie sie in den Grundzügen dem heutigen PC ("von Neuman Maschine") entsprechen.

Erst der Ersatz der Relaisschalter oder Röhren durch die sehr klein bauenden Transistoren ergab eine erhebliche Verkleinerung pro Funktionseinheit. 

Im folgenden Bild wird hierzu als Beispiel die Grundfunktion eines Transistorschalters als Basiselement eines digitalen Schaltkreises dargestellt. Der ankommende elektrische Stromimpuls (logisch 1) bewirkt einen Stromfluss zwischen Basis (Ue - Seite) und Emitter (GND - Seite) des Transistors für die Dauer des Impulses. Damit wird gleichzeitig der bisher zwischen Collector (Ub - Seite) und Emitter gesperrte Transistor mittels eines wesentlich höheren Stromflusses für die Dauer des Impulses leitend geschaltet, Gleichzeitig fließt hierbei ein, um ein Vielfaches, höherer Strom zwischen Ub und GND als zwischen Ue und GND ( Verstärkungseffekt des Schalters ), gleichzeitig wird die Spannung Uce, die am Transistor anliegt vom wesenlich höreren Wert Ub ( z.B. 10 V  im nichtleitenden Zustand ) auf den Wert des leitenden Transistors in Höhe von ca. 0,5 V erniedrigt. Damit verbunden ist eine Umkehrung des Eingangsimpulses von Low auf High in High auf Low.  Trotz dieser Polaritäts- Umkehrung ist das geschaltete Signal immer noch logisch 1 gegenüber nicht geschaltet logisch 0. Damit ist das duale Zahlensystem durch den Transistorschalter darstellbar.


Schaltbild eines Transistorschalters (NPN)
im geschalteten Zustand ( Logisch 1)

Den eigentlichen Durchbruch brachte jedoch die Entwicklung integrierter digitaler Schaltkreise auf einem Chip. Mit zunächst wenigen hundert Schalttransistoren am Anfang der Entwicklung bis heute mehren Millionen Bauteile und Schalter auf der gleichen Chipfläche sind bis jetzt enorme Packungsdichten erreicht worden.



Integrierter Schaltkreises

So kann jetzt nicht nur eine Mikroprozessorschaltung pro Chip integriert werden, sondern gleich mehrere Prozessoren mit Millionen Transistoren und Bauteilen auf dem Chip untergebracht werden. Dieser technologische Fortschritt kann anhand des empirisch ermittelten Mooreschen Gesetzes belegt werden. Demnach verdoppelt sich die Leistungsfähigkeit elektronischer Chips ungefähr alle zwei Jahre. Es wird, vorausgesetzt, die Miniaturisierung setzt sich so weiter fort, von manchen Experten abgeschätzt, dass eines nicht so fernen Tages die Packungsdichte eines menschlichen Gehirnes erreicht wird.

Eine besonders vielversprechende Technologie-Linie ergibt sich aus der Kombination von Elektronik und Optik (auch als Optronik bezeichnet). Sie hat in der elektronischen Displaytechnik die klobige und schwere Bildröhre weitgehend abgelöst und in der Kommunikationstechnik die schnelle Breitbandkommunikation erst ermöglicht gemacht. Mit der Einführung der Optronik konnten erstmalig optische Netzwerke als  Breitband- Kommunikationsnetze erfolgreich eingesetzt werden. Wobei die optischen Netzwerke zum Rückgrad ("Backbone") der störungsfreien Übertragung breitbandiger Datenströme wie, z.B. Fernseh- und Rundfunkkanäle, Internetdaten etc. geworden sind.

Hier verbinden sich die Vorteile einer ausgereiften mikroelektronischen Chiptechnologie und die störungsfreie optische Datenübertragung in Glasfaser- oder in lichtleitenden Kunststofffasern zu einem Quantensprung in der weltweiten Datenübertragung. Die bisher über die Drähte und Kontakte der elektronischen Schaltungsplatinen mit der elektrisch kommunizierenden Umgebung verbundenen integrierten Schaltkreise kommunizieren nunmehr unstörbar durch elektrostatische, elektrische und/ oder magnetische Außenfelder direkt über Freiraum oder Lichtleiter miteinander. Vollständig unabhängig von externen Störungen wird der dann von der Umgebung abgeschirmte mikroelektronische Chip, wenn er seine Energie in Form von externem Licht zugeführt bekommt. Dieses wandelt er intern für sich wieder in elektrische Energie um.
 

Die intelligente Chipkarte ein universeller Datenspeicher

Als Grundlage für diese Entwicklung kann die optische Chipspeicherkar-te (z.B. nach dem internationalen ISO/IEC – Entwurf 11693 und 11694) mit ihrer bereits in Anwendung bei verschiedenen Herstellern befindlichen kontaktlosen optischen Datenübertragung und Datenspeicherung dienen.  Diese Karten werden z.B. im Gesundheitswesen eingesetzt zur Speicherung von Patientendaten bis hin zu ganzen Röntgenbildern.

Die intelligente Chipkarte ist ihrerseits eine Entwicklung der Mikroprozessor-Technologie, die heute bereits die noch in Gebrauch befindlichen, wesentlich empfindlichen und störungsanfälligen  sowie unintelligenten Magnetstreifen- Karten ersetzen werden. Die Chipkarten sind aufgrund ihrer eingebauten intelligenten Mikroprozessoren besonders missbrauchssicher. Dies führt dazu dass demnächst auch die von den Krankenkassen herausgegebene Gesundheitskarte auf einer weiterentwickelten Chipkartentechnologie beruhen wird. Kredit und EC- Karten werden ebenfalls mittels dieser Technologie immer sicherer werden. Auch hier im Geld- und Zahlungs- Verkehr geht nichts mehr ohne  Mikroelektronik.
 

Überall identifizierbar mit RFID

Eine weitere aus der Chipkartentechnologie abgeleite Variante ist die Entwicklung sogenannter RFID- Chips (englisch = Radio Frequeny Identification). Sie dient der drahtlosen Ortung und Identifizierung von festen und mobilen Gegenständen und Personen mittels Radiowellen im freien Raum. Hiermit können z.B. Bezahlsysteme die mit dem Betreten eines Geschäftes zwecks Erwerbs von Waren aktiviert werden und beim Verlassen des Geschäftes eine bargeldlose Bezahlung der Waren veranlassen.
 

Die Zukunft mit optisch- elektronischen Technologien

Diese Technologien sind  jedoch eigentlich nur  Teil- und Zwischenschritte auf dem Wege zu zukünftig rein optisch arbeitenden  Prozessor und Rechnersystemen. Die optische und optoelektronische Technologie-Entwicklung hat für die Industrie und ihre Wettbewerbsposition sowie für die Gesellschaft eine derartige Bedeutung gewonnen, dass der Staat auch hier mittels Förderprogramme unterstützend eingreift ( Siehe Bekanntmachung des Bundesministers für Bildung und Forschung zum Förderprogramm „ Novel Optics – neuartige optische Wirkprinzipien“ im Rahmen des Förderprogramms „Optische Technologien“ vom 8.2.07 ). Zielsetzung ist u. a. dabei auch die Erkenntnisse der Nanotechnologie sowohl in der Anwendung als auch in der Herstellung optronischer und optischer Komponenten und Systeme einzubringen.
Mit den beiden Technologielinien, optische Kommunikation und optische Energieversorgung, ergeben sich völlig neue Chancen in weiteren kritischen Anwendungsbereichen gekoppelt mit höherer Zuverlässigkeit und Einsatzbereitschaft.



Mikroprozessor- Platine

Die ersten Personal Computer ermöglichten dem  Menschen bisher manuelle oder geistig durchgeführte Tätigkeiten ( z.B. Verwaltungs- und Büro-Arbeit ) als formalisierte Programmabläufe zu entwickeln, die eine hohe Integration komplexer Rechenfunktionen zusammen  mit kombinierbaren Funktionsabläufen beinhalten.
 

Software schafft neue Arbeitsplätze

Die dafür notwendigen sogenannten Software- Programme (meist mit einer benutzerfreundlichen am Bildschirm sichtbaren Oberfläche gekoppelt) ersparten den Menschen erhebliche Zeit und erleichterten die Arbeitsabläufe enorm. Sie forderten jedoch aufgrund ihrer ständig wachsenden Komplexität und Leistungsfähigkeit und des damit verbundenen Volumens an Datenspeicherung immer höhere Integrationsdichten der ihr zugrunde liegenden digitalen Schaltungen, IC`s genannt  (von englisch "integrated circuit" ) und damit verbundener Speichermedien ( Festplatten, optische oder magnetische Speicher etc.).



Programmspeicher-Chip

Aufgrund der Notwendigkeit über die Programme bisherige sogenannte analoge Daten, Abläufe und Funktionen in die für die digitalen Schaltkreise des Computers verarbeitbare Anweisungen und Befehle umzuset-zen, wurden neue Berufe und Tätigkeiten ( z.B. Programmierer, Informatiker etc.) geschaffen, die völlig neue Wirtschaftszweige als Softwareindustrie entstehen ließen.
 

Die Mikro-Miniaturisierung schreitet weiter voran

Um dem ständig größer werdenden Bedarf an räumlich immer kompak-teren digitalen Schaltkreisen decken zu können, musste die für diese sogenannte Hardware zuständige Mikroelektronik- Industrie immer wieder technologisch verbesserte Produktionsverfahren mit höherer Integrationsdichte und Leistungsfähigkeit entwickeln. Die Masken für die integrierten Schaltkreise (Integrated Circuits = IC`s)  werden photolithografisch mittels Laserlicht auf die Silizium-Scheiben ( genannt Wafer, sie sind das Ausgangsmaterial für die Chip-Herstellung ) mittels eines komplizierten Abbildungs- und Ätzverfahrens aufgetragen und fotochemisch belichtet.



Zentralprozessorplatine mit Speicherplätzen

Die Maske z.B. mit der Struktur eines Mikroprozessors wird dann auf der hauchdünnen Siliziumscheibe mit allen ihren feinsten Schaltkreisstruktu-ren abgebildet. Man kann sich vorstellen, dass die Wellenlänge des für die Belichtung benötigten Laserlichtes eine Grenze für die strukturelle Auflösung der Feinststrukturen z.B. eines Transistors darstellt. Das heißt, je kürzer die verwendete Wellenlänge des Lichtes ist, umso mehr an Bauelementen und Schaltkreisen lässt sich auf der gleichen Fläche unterbringen. Zur Zeit verwendet man höchstfrequentes UV-Licht, die Tendenz geht jedoch bis hin zum Einsatz von noch kurzwelligeren Röntenstrahlen ( Röntgenstrahllithografie).

Hinzu kommen noch die Reinstraum- Anforderungen an die Produktionsstätten, die praktisch vollkommen  frei von schädlichen Staubpartikeln sein müssen. Die direkte Anwesenheit von Menschen im Produktionsprozess wird daher ausgeschlossen. Man kann sich vorstellen, welcher  Konkurrenzdruck auf der Chip- Industrie liegt, mit ihren Produkten ständig an der Spitze liegen zu müssen bei attraktiven Preis/ Leistungsverhältnis. Dies löst immer wieder eine beispiellose Welle von Umstellungen in der gesamten Elektronik- Industrie aus.

Die Richtung zur Zeit ist : Weg von den bisherigen analogen und sperrigen Geräten wie z.B. Telefon, Fernseher, Steuerungssysteme etc. hin zu hochfunktionalen, kompakten Digital-Geräten und Anlagen, die sowohl die drahtgebundenen, als auch die drahtlosen Kommunikationswege und Verfahren einschlossen.
 

Trend:  Jeder und alles immer und überall erreichbar

Das heutige Handy, das das Festnetztelefon immer mehr verdrängt, ist eines der herausragenden Ergebnisse dieser Entwicklung. Man ist fast an jedem Punkt der Welt, ob zu hause oder unterwegs, zu jeder Zeit erreichbar.  Nicht nur Sprache oder Musik wird dabei übermittelt, sondern auch News, E-Mails und SMS haben vor allem als hochaktuelle schriftliche Kurzinformationen ihren Platz. Dabei kann das Handy jetzt schon erheblich mehr, man kann Fotografieren, Fernsehen, Fahrkarten und Tickets buchen, seine Konten verwalten und bargeldlos zahlen. Bei der Vielzahl an Funktionen, die jetzt und in Zukunft per Handy angeboten werden, muss jedoch gesagt werden: die Bedienbarkeit dieser Geräte vor allem für ältere und behinderte Personen lässt viel zu wünschen übrig.

Betrachtet man heute die Durchdringungstiefe, die die Mikroelektronik im alltäglichen Leben der Menschen und in ihrer Gesellschaft erreicht hat, so kann man feststellen, dass  ein weltweiter Total-Ausfall der Mikroelektronik  z.B. hervorgerufen durch einen  plötzlichen, unvorhersehbaren solaren Ausbruch in Richtung Erde ( mit enormen elektrisch geladenen Partikeln und äußerst starken Magnetfeldern) sehr wahrscheinlich zum Zusammenbruch der menschlichen Zivilisation führen würde. Die Menschheit würde zumindest auf das Niveau des Mittelalters zurück geworfen werden.

Im alltäglichen Gebrauch hat sich die Mikroelektronik in Form des Mikroprozessors als vielseitiges Steuerungselement ( z.B. bis hin zur Motor- und Fahrzeugsfunktions- Steuerung) durchgesetzt.
 

Rundum umsorgt von Elektronik

Ein interessanter Trend stellt sich bei der bei der Entwicklung intelligenter Kleidung dar. Hier geht es darum, moderne Textilien oder auch Schuhe mit der Funktionalität moderner Mikroelektronik zu verbinden. Unter anderem sind hier Kleidungsstücke mit integriertem, sprachgesteuertem Handy zu erwarten kombiniert mit flexiblen Farbdisplays z.B. auf den Ärmeln von Jacken etc kann dann auch TV und Internet erreicht werden.

Aber auch Unterwäsche, die in der Lage ist Atmung, Puls, Blutdruck, Herzrhythmus etc. zu messen und drahtlos zu übertragen und oder für spätere Auswertungen ab zu speichern. In die Kleidung eingearbeitete Navigationssysteme helfen jederzeit den eigenen Standort zu bestim-men. Ihre Energie beziehen diese elektronischen Helfer dann aus kompakten Kleinakkumulatoren oder flexiblen in die Kleidung eingearbeiteten Solarflächen. Verschiedene farbige Displayflächen sorgen für aktive Beleuchtung bei nächtlichen Fußwegen.

Als Alternative hierzu befinden sich auch Brillen mit integriertem sprachgesteuertem Handy und in den Brillengläsern sichtbaren Displayfunktionen in Entwicklung, ebenfalls nutzbar für TV und Internet über sogenannte Bluetooth- Schnittstellen, die bereits im PC- Bereich und beim Handy Standard sind. Auch hier sind weitere technologische Durchbrüche zu erwarten.

Im alltäglichen Gebrauch hat sich die Mikroelektronik in Form des Mikroprozessors als vielseitiges Steuerungselement ( z.B. bis hin zur Motor- und Fahrzeugsfunktions- Steuerung) durchgesetzt. Als besonders benutzerfreundlich gelten die sprachgesteuerten Systeme deren Steuerungsbefehle verbal durch den Benutzer eingeben werden. Z. B. werden in den neuen Fahrzeuggenerationen bei Freisprechanlagen und auch bei Fahrzeugfunktionssteuerungen immer mehr Spracheingabechips eingesetzt, deren Erkennungsrate bei der Spracheingabe benutzerunabhängig bereits recht erfolgreich ist und dies trotz störender Hintergrundgeräusche.
 

Umfangreiche Datenmengen werden weltweit verarbeitet

Massendaten- Verarbeitung in Wirtschaft und Wissenschaft macht jedoch das Konzept von äußerst schnellen Großrechenanlagen notwendig. Sie werden benötigt zur Verwaltung von riesigen Kontendaten bei Banken, zur Steuerung von Kommunikationsanlagen, Warenverteilung etc..

In der Wissenschaft werden sie bei der Erforschung komplexer mathematischer oder physikalisch/ chemischer  Zusammenhänge benötigt, in der Medizin z.B. zur Auswertung von Patienten und Krankheitsdaten.

Hier ist es allein schon aufgrund der riesigen Datenmengen und der mit ihnen arbeitenden komplexen Programme mit hohem Speicherbedarf nur möglich mit großen Rechenzentren zu arbeiten ( Ein Beispiel ist die Großrechenlage des deutschen Klimazentrums in Hamburg, wo Klimamodelle abgebildet werden müssen).

Um einen Eindruck von der Leistungsfähigkeit dieser in den Großrechenanlagen eingesetzten Supercomputer zu vermitteln, sei hier der zur Zeit schnellste Supercomputer der Welt von IBM erwähnt ( Stand Jahr 2006 ).

Es handelt sich um  die Rechenanlage "BlueGene/L" von IBM. Der US-Supercomputer er steht auf Rang eins der Weltrangliste der 500 schnellsten Rechner. Er leistet 280,6 Billionen Rechenschritte pro Sekunde (Te-raflops) und ist  somit 35.000 Mal schneller als ein moderner PC. Auf Platz zwei liegt  der neue  Supercomputer  "Red Storm" der US-Firma Cray mit 101,4 Teraflops.

Selbst die Raumfahrt mit all ihren technischen  Auswirkungen ist ohne Mikroelektronik undenkbar, kein Satellit, keine Raumstation (ISS) und kein Spaceshuttle wäre funktionsfähig.
 

Keine Medizin mehr ohne Mikroelektronik

In der Medizin ist die Mikroelektronik ebenfalls nicht mehr weg zu denken. Neue Meßgeräte wie Computertomografen, Magnetresonanztomografen, Positronenemissiontomografen, stellen mit ihren bildgebenden Verfahren, das Innere des Menschen in nie gekannter Detailtreue und Auflösung dar, ohne auch nur der untersuchten Person ein Haar zu krümmen.

Erste OP-Roboter unterstützen Chirurgen in der Feinmotorik bei schwierigen Operationen zum Wohle der Patienten. Ein Gesundheitswesen ohne elektronische Datenverarbeitung ist heute bereits undenkbar.
Eine Erforschung des menschlichen Gehirns und  seiner Funktionalität wäre ohne diese Hilfsmittel nicht möglich.

Ein wichtiger Beitrag ist in der modernen Entwicklung der Prothetik zu verzeichnen. Hier gelingt es durch Direktansteuerung mittels Nervenimpulsen über  Neurochips künstliche Gliedmaßen zu anzusteuern, die nach intensiven Training viele Bewegungen und Funktionsabläufe verlorener Extremitäten ersetzen können.Ebenso laufen Forschungsarbeiten bei querschnittsgelähmten Menschen mit Neurochips eine Überbrückung der an der Verletzungsstelle zerstörten Nerven zu ermöglichen, dies ist aber noch Zukunftsmusik.
 

Der Weg zum Gedankenchip, die Integration Mensch- Maschine?

Sowohl die Entwicklung hochminiaturisierter Mikrochips im Bereich  der Cochlea-Implantate ( Systeme für Gehörgeschädigte mit noch funktio-nierendem Hörnerv), als auch erste Ansätze zu Entwicklung von Neurochips zur Ansteuerung von Nerven und Muskelzellen sowie die Entwicklung von Hirnschrittmacherchips für Parkinson- Erkrankte zeigen neue Wege auf, die Mikroelektronik näher an und ins Gehirn zu bringen. Bei Menschen die auf Grund einer Netzhautzerstörung blind sind und deren Sehnerv noch in Ordnung ist, laufen z.B. an der Universität Tübingen Versuche mit Mikrokameras die zerstörte Netzhaut mit Hilfe eines Grob-Rasterchips mit Stimulation des Sehnervs zumindest ein Kantensehen zu ermöglichen. Auch dies sind Wege  zu künftigen Situationsverbesserung für erkrankte oder behinderte Menschen.

Manches befindet sich noch im ersten Experimentalstadium, (z.B. die künstliche Netzhaut) aber die bisher erreichten Erfolge bestätigen die Forscher auf diesem Wege, sodass auch der universell programmierbare Neurochip als eingebautes ergänzendes Multimediacenter im Gehirn nicht mehr so ganz ferne Vision ist. Ob die Menschen in großem Umfang von dieser Technologie der direkt quasi gedankenverbindenden drahtlosen Kommunikation Gebrauch machen, wird wohl von der Entscheidung des Einzelnen abhängen. Wobei die Frage der Missbrauchssicherung sicherlich noch zu klären wäre.
 

Optimierung und Ausweitung des Internet

Aber auch die Computer-Technologie selber hat über die Entwicklung des Internets neue Wege der Kommunikation, Wissensvermittlung und Informationsbeschaffung aufgetan. Wobei sich das „World Wide Web“ mittlerweile zum globalen Wissenspeicher ( Datenbanken, Webhosting, Portale, Provider etc.) sowie  zum weltweiten Kommunikationsträger (Chat, SMS, E-mail etc.) und zum weltweiten Markt- und Handelsplatz entwickelt.

Durch die drahtlose Verbindung über Handy oder sog. Hotspots ist auch ortsunabhängige und mobile Nutzung möglich geworden. Eine, wenn auch in etwas weiterer Ferne liegende Entwicklung hin zur Direktkopplung Mensch/ Internet zeichnet sich über die Forschung an neuronalen Chips ab, die über eine eingebaute Schnittstelle auf Wunsch hin dem Nutzer Direktzugänge von seinem Gehirn aus zum Internet aber auch zu externen Geräten möglich machen.

Auch heute schon ist einem Großteil dafür ausgerüsteter und ausgebildeter Menschen der Zugang zu bisher nicht gekannten Wissens- und Informationsquellen eröffnet, der sonst ohne Internet nicht vorhanden wäre. Selbst dieses Webportal mit der weiten Spannweite seiner Themen wäre ohne das WEB nicht darstellbar.

Die bisher für Informations- und Wissensverbreitung sowie Unterhaltung zuständigen Medien wie Zeitungen, Zeitschriften, Bücher, aber auch die großen Medienanstalten von Rundfunk und Fernsehen, geraten aufgrund dieser Entwicklung zunehmend in deren Sog und müssen sich mit den Folgen dieser neuen Technologien ( wie z.B. Internet ) auseinandersetzen.

Dies hat zum einen den Effekt, dass die einzelnen Menschen egal, wo sie sich auf der Welt befinden, über Grenzen und Sprachbarrieren hinweg  zueinander finden können, bedingt zum anderen aber eine gewaltige Umwälzung mit unabsehbaren Folgen in der menschlichen Gesellschaft und ihrer wirtschaftlichen Grundlage.

Das Einzelschicksal und der damit verbundene Lebenslauf des Men-schen wird zum unkalkulierbaren Risiko. Berufe kommen und gehen in kürzester Zeit, Ausbildung und Karriere wird  immer wieder in Frage gestellt, Flexibilität ist alles.

Der Mitmensch in Indien, China oder Brasilien, kommt in virtueller Form (z.B. im Internet) ganz nahe an mich heran, ich kaufe seine Dienstleistung und seine Produkte, so wie er meine Leistungen erwerben kann und kann mit ihm jederzeit über das Internet kommunizieren (per Mail oder Chat) oder Handel treiben ( z.B. über Ebay).

Ein ungeheurer, weltweiter Konkurrenzdruck lässt im Bereich von Angebot und Nachfrage, sowie im Preis-Leistungsverhältnis ganze Volkswirtschaften miteinander um den Platz an der Sonne des wirtschaftlichen Erfolgs kämpfen.

Verschärft wird das Problem durch weltweit begrenzte Ressourcen bei Energie, Umwelt, Ernährung  und Rohstoffen sowie durch das ungezügelte Verhalten internationaler Großkonzerne, die auf der Jagd nach ständig wachsendem Profit die einzelnen Nationalstaaten gegeneinander ausspielen. Dieser durch die stürmische Entwicklung der Computer- und Kommunikationstechnologie mit verursachte Prozess wird auch GLOBALISIERUNG genannt und wäre ohne diese Technologie schwerlich in Gang gesetzt worden.

7.2 Bio- und Gentechnologie

Eine fast ebenso stürmische Entwicklung wie die Mikroelektronik hat auch die Bio- und Gentechnologie genommen. Sie tritt jedoch nicht so direkt ins Blickfeld des einzelnen Menschen, da sie zunächst auf  spezielle, nicht ohne weiteres zum allgemeinen Einsatzgebiet gehörende Anwendungsgebiete beschränkt ist. Dennoch ist auch bei dieser Technologie bei weitergehenden Forschungsergebnissen mit großen Veränderungen in der Gesellschaft und Wirtschaft zu rechnen. Auch diese Technologie bietet in Zukunft die Möglichkeit massiv das menschliche Gehirn zu beeinflussen.

Wir können hier nur beispielhaft einige wenige Forschungstrends herausstellen, da dies den Rahmen unserer Darstellungsmöglichkeiten innerhalb der Aufgabenstellung unseres Portals sprengen würde.

Vererbungsregeln

Die Genetik und die von ihr abgeleitete Gentechnik beinhaltet die in der Zelle befindlichen Erbanlagen und die Gesetzmäßigkeiten ihrer Vererbung. Erste Grundlagen hierzu schuf 1860 der Augustinermönch Gregor Mendel. Er stellte die nach ihm benannten Mendelschen Regeln auf, die zu vergebenden Merkmale werden dabei von nur einem Gen ( Basis der Erbanlage ) definiert, was jeweils von einem Elternteil vererbt wird:


Uniformitäts- und Spaltungsregel bei
intermediärer (links) und bei dominant/rezessiver Vererbung (rechts)

1. Uniformitätsregel.
Sie bezieht sich auf den Fall, dass zwei Elternteile, die sich in einem Merkmal unterscheiden, gekreuzt werden. Die nächste Generation ist dann auf dieses Merkmal bezogen untereinander gleich. Das Erscheinungsbild hängt davon ab, ob das Merkmal "dominant/ rezessiv" oder "intermediär" vererbt wird.

2. Spaltungsregel.
Hier werden zwei gleichartige Elternteile der 2. Generation gekreuzt. Dann sind jedoch die nachfolgenden Generationen unter einander nicht mehr gleich. Sie spalten sich nach bestimmten Zahlenverhältnissen in Individuen mit unterschiedlichen Merkmalen auf, wobei die Merkmale der Elternteile wieder auftreten. Das Zahlenverhältnis hängt davon ab, ob das Merkmal dominant/rezessiv oder intermediär vererbt wird.

3. Unabhängigkeits- oder Neukombinationsregel.
Werden zwei gleichartige Elternteile gekreuzt, so werden z.B. zwei Merkmale (z.B. Form und Farbe) getrennt vererbt. Erst in der 2. Generation treten dann die Individuen mit gleichartiger Kombination auf. Hierzu müssen jedoch die Gene (als Merkmalsträger) weit voneinander entfernt im gleichen Chromosom liegen oder auf zwei verschiedenen Chromosomen liegen.

Mendel war nicht der Aufbau der Gene und Chromosome bekannt. Erst 1904 wurde durch Sutton und Boven erkannt, dass die Chromosomen Träger der Vererbung sind. Da bei der Befruchtung Ei und Samenzelle je nur eine Erbanlage pro Merkmal mit einfließt, besitzt die dann befruchte-te Zelle wiederum den doppelten Chromosomensatz. Die Erbanlagen können daher nach Regel 3 wieder neu kombiniert werden.

Der große Nutzen der darin zugrundeliegenden sexuellen Vermehrung ist eine hohe Zahl an Nachkommen mit verschieden Genkombinationen, die erheblich bessere Überlebenschancen haben ( Vielfalt als bessere Überlebensstrategie). Würden nur Lebewesen mit identischer Kopie entstehen, könnten Fehler und Schwächen im Erbgut nicht durch Neukombinationen überwunden werden.
 

Der Code des Lebens

Um die Verständlichkeit des nachfolgenden Kapitels für den fachlich nicht vorbelasteten Leser zu erleichtern, hier die Kurzerklärung einiger wesentlicher Begriffe in der Genetik:

- Genom (Erbgut) = Gesamtheit aller Erbinformationen einer Zelle, umfasst ca. 3,2 Giga Basenpaare beim Menschen.

- Basenpaare = Leitersprossen der Doppelhelix der DNA

- Chromosome (46 Stück beim Menschen) =  Grundstrukturen der Erbinformation (z.B. X- oder Y Form), die Träger der DNA sind.

- DNA (Desoxyribonukleinsäure) = Besteht aus einzelnen Abschnitten, den Genen.

- Gen = DNA- Abschnitt, direkter Träger der Erbinformation, bestehend aus abwechselnden Introns und Exons. Beim Menschen wurden bisher 23700 Gene gefunden.

- Intron = Nicht codierende (übertragende) Abschnitte der DNA, als Trennung zwischen den Exons.

- Exon = Codierende Abschnitte der DNA, die in ein Protein (Eiweißstoff der Zelle) mittels Biosynthese überführt werden können.

- RNA (Ribonukleidsäure) = Setzt genetische Informationen in Proteine der Zelle um. Besteht aus einer längsgespaltenen Hälfte eines DNA- Stranges.

- Codon oder auch Triplet =  Gencode bestehend aus der Abfolge von 3 Basenpaaren auf der DNA oder RNA.

Die Entdeckung der Gene als Träger der Erbinformation  und Ihrer Struktur als DNA- Doppelhelix ( DNA englisch = Desoxyribonucleicacid , oder deutsch DNS = Desoxyribonucleinsäure)  durch James Watson und Francis Crick (1953) brachte erst den eigentlichen Durchbruch zur heutigen Genetik und der auf sie aufbauenden Gentechnik. In jeder einzelnen Zelle befindet sich das Genom, also das gesamte Erbgut eines Organismus. Die Doppelhelix der DNA  (wir beschäftigen uns hierbei mit der sog. B-DNA, wie sie am häufigsten bei Mensch und Tier vorkommt) ist, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, ein langer Doppelstrang, einer Strickleiter ähnlich, und ist mit ca. 3,2 Milliarden Basenpaaren bestückt.



Aufbau der DNA

Die seitlichen Stränge bestehen  aus nacheinander wechselnden Zucker- und Phosphorsäure- Abschnitten. Die sogenannten Helix- Sprossen bestehen ihrerseits aus  miteinander gekoppelten Basenpaaren. Diese Basen bestehen aus folgenden Substanzen:

A= Adenin
T= Thymin
  C= Cytosyn
G= Guanin

Dabei bilden jeweils A und T sowie C und G je ein Sprossen- oder Basenpaar, wobei die Bindung des Basenpaares über Wasserstoffbrücken erfolgt)

Innerhalb der Zelle ist jedoch noch eine weitere Nucleinsäure als Baustoffträger für die Eiweißstoffe (Proteine) der Zelle aktiv, die sogenante Ribonucleinsäure ( RNS = deutsch, RNA= englisch). Zum einen entsteht sie als Ergebnis des Ablesevorganges der Bauanleitung eines Eiweißes als sogenannte Boten- RNA, zum anderen trägt sie in anderer Form Baustoffe zu den Eiweiß- Produktionstätten der Zelle. Sie gleicht einem längseitig aufgeschnittenem Halbstrang der DNA. Sie besteht aus folgenden Substanzen:

  A= Adenin
U= Uracil
   C= Cytosyn
 G= Guanin

An die Stelle des Thymins der DNA tritt bei ihr  die Substanz Uracil auf. Sie unterscheidet sich somit von der Grundsubstanz in diesem  Buchstaben ihres Codes von der DNA.



Aufbau der RNA

Bildung der Proteine

Die Basen der DNA resp. RNA sind so angeordnet, dass die Abfolge von jeweils 3 auf einander folgenden Basenpaaren einen aus drei Buchstaben bestehenden Gencode, genannt Codon oder auch Triplet, ergibt, der jeweils für sich genommen  eine von 20 Aminosäuren festlegt.


 

Die Code – Sonne

Die Code-Sonne zeigt in schematischer Form auf, welche Basen-Sequenz welche Aminosäure codiert. Die Code- Übersetzung (auch Translation genannt) ergibt sich aus  der Anbindung an sogenannte Transfer- Ribonukleinsäuren sogenannte tRNA (siehe auch nachfolgende Erläuterung zur Funktion der RNA). Einige Codons besitzen keine passende Aminosäure, sie stoppen dann ihrerseits den Translationsvorgang als Stoppcodons.  Die 20 Aminosäuren kommen als Bausteine der Eiweiße der Zellen infrage.  Auf diese Art und Weise entsteht der Bauplan zu einer Zelle.

Sogenannte RNA- Polymerasen sind bestimmte Enzyme, die ihrerseits die Synthese (Zusammenführung) von Ribonucleinsäure- Molekülen z.B. an die DNA über Transkription (Umschreibung eines Gen- DNA- Abschnitts in eine sogenannte Messenger-Ribonukleinsäure mRNA) nach vorher erfolgter Bindung der Aminosäuren an die Transfer- RiboNukleinsäure (tRNA) ermöglichen. Anschließend werden im "Spleißvorgang" die Introns der mRNA gezielt entfernt sowie die verbleibenden Exons miteinander zur fertigen mRNA verknüpft.  Diese stehen dann im  Rahmen der Translation  (Codeübersetzung) zur Proteinsynthese zur Verfügung.


Der Weg von der DNA zum fertigen Protein

Die RNA- Polymerasen verfügen zusätzlich noch über eine eigene Fehlererkennung. Lagert sich während des Transkriptionsvorganges etwa ein unpassendes RNA-Nukleid an eine Base der DNA an, verbleibt die RNA-Polymerase solange an dieser Stelle bis sich das falsche Nukleid entkoppelt hat. Durch diese Fehlerkontrolle wird eine Qualität von nur einem Fehler auf zehntausend Basenpaarungen erreicht.


RNA- Polymerase an einem DNA -Strang der Bäckerhefe

Für die Entdeckung der Funktion des Transkriptionsvorganges an der Stanford University, USA, durch Roger D. Kornberg erhielt dieser 2006 den Nobelpreis für Chemie.
 

Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms

Mit dem  Projekt zur Entschlüsselung des menschlichen Genoms (Erbgutes), als internationales wissenschaftliches Projekt unter dem Namen HUGO bekannt, rückt aber nunmehr die Gentechnologie und mit ihr übergeordnet die Biotechnologie in das Blickfeld der Öffentlichkeit.

Nachdem das Projekt nun 2 Jahre früher im Jahre 2003 durch die Mitarbeit von weltweit über 1000 Forschern abgeschlossen wurde (50 Jahre nach der Entdeckung der DNA als Träger der Erbinformation durch die Forscher James Watson und Francis Crick), stellte sich heraus, dass das menschliche Genom nicht, wie ursprünglich angenommen aus etwa 100.000 Genen besteht, sondern offensichtlich nur 30.000 Gene Träger der menschlichen Erbinformation sind.

Davon enthalten ca. 1 bis 2 % Daten zur Synthese von Eiweißkörpern. Fast die Hälfte des Genoms enthält kurze sich wiederholende Sequenzen mit ungeklärter Funktion zusammen mit Teilen ohne Synthese- Anleitung für Eiweißmoleküle. In der anderen Hälfte befinden sich umfangreiche Anteile, die die Kontrolle der 30.000 Gene zum Inhalt hat.

Der Abschluß der Genom-Entschlüssellung stellt die Genforscher vor neue Herausforderungen. Jetzt nach der Phase der weitgehenden Ent-schlüsselung des menschlichen Genoms geht es vor allem darum, die funktionelle Struktur menschlicher Gene aufzuklären, zu verstehen und katalogmäßig zu erfassen. Ziel ist dabei unter anderem ein molekulares Klassifikationssystem für Krankheiten zu schaffen, welches die Diagnose und Therapie erheblich verbessern soll.

Hier erwartet man Erkenntnisse großer Tragweite für die Medizin zur Heilung von Erbkrankheiten, aber auch Fortschritte bei der Krebsbekämpfung sowie neue Ansatzpunkte in der Biotechnologie z.B. bei der Medikamenten Entwicklung.
 

Kann man durch Eingriff in die Baupläne das Leben verlängern?

Wie sich  Änderungen an genetischen Strukturen bei Lebewesen auswirken, wird  bei der Erforschung sogenannter genetischer Schalter am Beispiel des Fadenwurms ( Caenorhabditis elegans ) deutlich. Er ist etwa 1mm lang, völlig durchsichtig, nur ca. 1000 Zellen groß, besitzt alle Grundelemente von Lebewesen inklusive Neuronen und ein Genom von 17.800 Genen, ist also ein ideales Forschungsobjekt.


Fadenwurm (circa 250 fach vergrößert)

Im Jahre 2003 gelang es dem Forscherteam von Cynthia Kenyon an der Universität von Kalifornien-San Francisco (UCSF) durch die Entdeckung eines einzelnen Genes im Genom dieses Fadenwurms, es wird daf2 genannt, die Lebensdauer durch An- und Abschalten erheblich zu beeinflussen.

Eine weitere Forscher- Gruppe um Nuno Arantes-Oliveira konnte durch geschickte gentechnische Manipulation des Schalter die Lebensdauer dieser Fadenwürmer von normalerweise 20 Tagen auf 120 Tagen versechsfachen. Die Frage liegt nahe:

Kann man  auf solche Art auch menschliches Leben verlängern?

Daher wird jetzt mit großem Einsatz nach solchen altersbestimmenden gentechnischen Schaltern beim Menschen geforscht. Allerdings gestaltet sich die Suche innerhalb des umfangreicheren menschlichen Genoms bei der wesentlich größeren Komplexität des Organismus erheblich schwieriger, sodass schnelle Ergebnisse in Sachen Lebensdauerverlängerung nicht zu erwarten sind. Dennoch lassen diese Forschungsergebnisse der Gentechnologie aufhorchen, da sie ein erhebliches Zukunftspotential für den Menschen besitzen, eines Tages auch sein Leben gentechnisch zu verlängern.
 

Woher weiß die Zelle, dass sie zu Armen oder Beinen werden soll?

Eine weitere wesentliche Frage in der Gentechnik beschäftigt sich mit dem Vorgang wie die Gene die Entwicklung des Embryos steuern.


Drosophila melanogaster (circa 10 fach vergrößert)

Hier bot sich als Forschungsobjekt die kleine Fruchtfliege (Drosophila) als überschaubarer Organismus und wegen ihrer schnellen Generationsfolge an (es können dabei Mutationen öfter gefunden werden).

Wer die detaillierte Beschreibung einiger wichtiger Drosophila-Versuche überschlagen will, kann >>> hier fortfahren.

Drei Nobelpreisträger konnten hier für Aufklärung der Embryonalentwicklung sorgen. Der genetische Defekt der Doppelpaarbildung der Flügel (siehe Abbildung) wurde durch Edward Lewis in den 50er Jahren untersucht mit dem Ergebnis, dass ein homöotisches (ähnliches Gen) mutiert ist. Der Hintergrund ist die Falschausbildung im dritten Thoraxsegment. Hier sollten sich nicht, wie im vorherigen Segment Flügel bilden, sondern normalerweise Schwingkölbchen.

Ursache liegt in den Homöoboxen, Diese sind ein gemeinsamer Teil der homöotischen (ähnlichen) Gene. Die Homöobox ist ein DNA- Abschnitt mit 180 Basenpaaren und wird im Bereich der Pflanzen und Tiere angesiedelt.


Mutation bei der Taufliege

Christiane Nüsslein- Volhard und Eric Wieschaus  haben zusammen am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg  systematisch Entwicklungsmutanten der Fliege untersucht und versucht die Genorte dieser mutierten Musterbildung zu finden. Sie haben damit zum besseren Verständnis der Mechanismen dieser Bildung sich wiederholender Muster beigetragen und fanden dabei drei unterschiedliche Mutationsklassen.

Sie verändern den Aufbau der Fliegenlarve wie folgt:

a) Musterduplikation in jedem Segment ergeben sogenannte Segmentspolaritäts-Mutanten. Hierzu wurden 3 Genorte (Loci) gefunden

b) Musterdeletionen in alternierenden Segmenten (sichtbare Struktur) führen zu Paarregel-Mutanten. (Hierzu 6 Genorte)

c) Deletionen von einer Gruppe angrenzender Segmente ergeben Lückenmutanten. (Hierzu 3 Genorte).

Die Identifikation dieser Gene zeigt somit die Funktionen auf, die für Bildung sich wiederholender Muster zuständig sind.

Ausgehend von einer, aus einer einzelnen Zelle abstammenden gerin-gen Zahl von sogenannten Gründerzellen, bildet sich sich ein individuelles Kompartiment als genetische Entwicklungseinheit.
Im Blastoderm (den Embryo bildende Teil des Eies) ist dann schon eine Art Bauplan vorhanden, der ausweist, welche Embryo-Zellen die einzelnen Teile des erwachsenen Organismus bilden.

Da die Reihenfolge der homöotischen Gene der Fliege auf den Chromosomen die gleiche ist wie beim Menschen, besitzt man nun eine Grundlage zur Erforschung der Krebsentstehung und auftretender Mißbildungen beim Menschen.

An diesen Fragestellungen forscht man auch auch unter  Ansgar Klebes an der Freien Universität Berlin und mit Kollegen in San Francisco und Seattle in den USA zusammen. Die Fruchtfliege stellt hier aufgrund ihrer sehr kurzen  Entwicklungszeit von ca. 10 Tagen vom Ei bis zum fertigen Insekt eine gute Basis dar.



Entwicklungszyklus der Drosophila melanogaster

Ihr gesamtes Erbgut besteht aus 14000 Genen. In jeder ihrer Zellen ist jeweils das gesamte Erbgut (Genom) enthalten. Dennoch entwickeln sich diese Zellen zu ganz unterschiedlichen Zelltypen, wie Haut oder Nervenzellen. Man hat nun festgestellt, dass dies davon abhängt, welche der Gene aktiv eingeschaltet sind und welche bereits inaktiviert also abgeschaltet sind.

Jetzt geht es den Forschern darum, die Ein- und Abschaltung der Gene so zu manipulieren, dass  z.B. aus einer Bein- eine Flügelzelle oder umgekehrt entstehen kann. Mittels eines Miniroboters  werden alle 14000 Gene so präpariert, dass die jeweils aktiven Gene aufleuchten, so dass für jeden Zelltyp die aktiven Gene erkannt werden können.

Die Erkenntnisse dieser Forschung können später eventuell auch zur Zellmanipulation am Menschen genutzt werden. Auch dies würde zu Bekämpfung von Erbkrankheiten oder Krebs beitragen.

Ein verantwortungsvoller Einsatz der Gentechnik ist gefragt

Wir glauben, dass nach den vorgehendend beschriebenen Beispielen  aus der Genforschung deutlich wird, welches Potential dem Menschen mit diesem Wissen an die Hand gegeben ist, in die Baupläne von Pflanzen, Tieren und Menschen einzugreifen.

Weiterhin wird die Biotechnologie aber auch eingesetzt, in der Hoffnung die ständig wachsende Weltbevölkerung mit gentechnisch veränderten, Schädlings- resp. Schädlingsbekämpfungsmittel-resistenten und schneller wachsenden Pflanzen eines Tages ohne Hunger besser ernähren zu können. Bereits heute werden Enzyme und Vitamine, sowie Lebensmittelzusatzstoffe aber auch Medikamente ( z.B. Antibiotika und Impfstoffe) mit biotechnischen Verfahren umweltfreundlich hergestellt.

Ein besonderes Forschungsgebiet stellen auch Verfahren zur Energiegewinnung aus gentechnisch veränderten Pflanzen dar. Diese sind dann besonders in sonnenreichen und wasserarmen Gebieten wie Wüsten und Steppen  großflächig einsetzbar und können als Biomasse geerntet und verarbeitet werden.

Grundlage zu all diesen Verfahren und  Produkten ist die Molekularbiologie, die sich als Basis mit dem Aufbau und der Funktion ( z.B. chemische Abläufe) der  lebenden pflanzlichen und tierischen Zelle ( z.B. Bakterien), aber auch mit dem an der Grenze zwischen Leben und toter Materie angesiedelten Viren beschäftigt.

Sie hat zum Ziel in die Genstruktur dieser Lebewesen einzugreifen, sie zu verändern, um z.B. bestimmte Funktionen, wie Energieverbrauch, Lebensdauer, Vermehrungsrate und Stoffwechsel an neue Umweltbedin-gungen anzupassen, aber auch um Eigenschaften unterschiedlicher Rassen und Arten zu kombinieren zwecks Produktion neuartiger und er-folgreicherer Nutzpflanzen und  Nutztiere.
 

Wir kopieren uns ein Schaf

Ein Beispiel hierzu ist die Technik des Klonen, sie dient zum Kopieren von Zellen oder Organismen mit gleichen Genen aus dem Pflanzen- oder Tierreich und beruht auf der Herstellung künstlicher eineiiger Zwillinge (Klone) von einem Individuum (vor allem bei Tieren, insbesondere von Säugetieren). Das erste geklonte Säugetier war das Klonschaf Dolly, das  durch ein Klonverfahren mit ausdifferenzierten Zellen als Spender der Erb-information erzeugt wurde. Die Klonung wurde durch den Embryologen Ian Wilmut im Roslin Institut in England initiiert. Dabei wurden 277 Eizellen  mit Zellkernen aus dem Euter des Spendetiers geimpft, davon entstanden 29 Embryonen,  wovon eines die Geburt mittels sogenannter Leihmutter erlebte.



Klonschaf Dolly




Der geklonte Mensch, eine naheliegende Entwicklung?

Die naheliegende Klonung von Menschen bleibt  aus ethischen Gründen in den meisten Ländern der Erde verboten. Es  wird aber die Klontechnik weiterentwickelt, um im Bereich der Haus- und Nutztiere kommerzielle Erfolge zu bringen.

Eine Science Fiction-Erzählung zum Thema Klonen finden Sie hier:
Der Dritte Richard


Stammzellen kombiniert aus Mensch und Tier?

Wie weit man in der Gentechnik für den Menschen heute zu gehen bereit ist, wurde gerade erst in England aufgezeigt. Dabei geht es um die Gewinnung menschlicher Stammzellen, die ja die Grundlage für die daraus später ableitbaren funktionell festgelegten Zellen ( z.B. Herzmuskelzellen, Hautzellen, Leberzellen, neuronale Zellen etc.) sind.

Zwar hat jeder Mensch einen Anteil dieser Stammzellen in seinem Körper
( z.B. im blutbildenden Knochenmark ) , jedoch eignen sich für die gen-technische Manipulation nicht die "adulten Stammzellen" des Erwachsenen, da ihre Vermehrung nicht erfolgreich ist, sondern bisher nur die sogenannten "embryonalen Stammzellen" eines menschlichen Embryos.

Da dieses Stadium embryonaler Stammzellen  (es sind befruchtete Eizellen im Mutterleib, die ja dann zum Embryo und Baby durch Zellteilung und Spezifizierung heranwachsen) als Grundlage allen menschlichen Lebens angesehen wird, bestehen starke ethische und menschenrechtliche Bedenken diese Zellen auch nur zur Manipulation oder zum Klonen (kopieren) in der Forschung zu benutzen. Viele Religionen z.B. sehen diese Manipulation und die Tötung überzähliger und im Sinne der Experimentatoren nicht gewünschter Zellen als Tötung neu entstehenden menschlichen Lebens an. Diese Meinung wird in vielen Staaten ( auch in Deutschland ) geteilt.

Um diesen Engpass an embryonalen Stammzellen zu umgehen, hat die britische Zulassungsbehörde ihren Forschungsinstituten erlaubt die menschliche DNA zur Gewinnung von embryonalen Stammzellen in entkernte tierische Eizellen z.B. von einer Kuh einzubringen. Damit entstehen Mischzellen aus menschlicher DNA und tierischer Eizelle die jedoch auch als Stammzellen nutzbar wären.

Dies führt über die Fachwelt hinaus zu heftigsten Diskussionen, da nicht von der Hand zuweisen ist, dass hier eine Grenze zwischen Mensch und Tier durch die Herstellung dieser sogenannten zytoplasmischen hybriden Embryozellen aufgehoben wird.

Man hofft auf diesem Wege unbegrenzt Stammzellen gewinnen zu kön-nen, um später Krankheiten, wie z.B. Alzheimer, Multiple Sklerose, Parkin-son, Diabetes etc. heilen zu können.

Chimären spielen die Hauptrolle in dieser Science Fiction-Erzählung:
Kentauren

 

Gibt es bessere Alternativen innerhalb der Stammzellforschung?

Zumindest in der Forschung ist es nach Angaben der Universität Rostock anhand von Versuchen an Mäusen im August 2007 gelungen bei Erkrankungen des Gehirns diesen kritischen Schritt über menschlich tierische Hybridstammzellen zu vermeiden und adulte Stammzellen direkt im Gehirn mittels Gentransfer zu programmieren und zu aktivieren. Über ein harmloses Schnupfenvirus als genetisch veränderte Trägersubstanz wurden erstmals adulte Stammzellen im Mäusegehirn  angeregt sich zu vermehren um geschädigte Bereiche im Gehirn zu reparieren.

Sollten sich die Ergebnisse auch auf den Menschen übertragen lassen, ist dies sicherlich ein Durchbruch bei der Behandlung von Hirnkrankheiten wie Alzheimer oder auch Parkinson.

Dabei ist bereits vor fünf Jahren den Ärzten der Rostocker Universitätsklinik in der Anwendung von Stammzellen bei der Behandlung von geschädigten Herzmuskelbereichen ein Durchbruch gelungen. Durch Injektionen von Stammzellen in den durch einen Herzinfarkt geschädigten Herzmuskel, konnte vermittels dieser Stammzellen neues Muskelgewebe aufgebaut werden und somit die Leistung des geschädigten Herzmuskels erheblich verbessert werden.

Bisher haben seitdem über 60 Patienten von dieser Behandlung profitiert - ein Beweis für eine erfolgreiche und nachhaltige kardiale Stammzelltherapie bei Herzinfarkten.

Einen erheblichen Durchbruch in der alternativen Stammzellforschung erzielten kürzlich  zwei Teams zum einen unter James Thomson an der Universität von Wisconsin Madison, USA, und zum anderen an der Universität von Kyoto, Japan, unter  Shinya Yamanaka in dem es ihnen gelang unter Reprogrammierung von menschlichen Hautzellen mittels Einbaus von vier speziellen Steuerungsgenen ohne Umwege über Eizelle und Embryo direkt menschliche Stammzellen zu erzeugen. Dies wäre ein völlig unbedenkliches Verfahren um an menschliche Stammzellen zu gelangen, vorallem im Hinblick auf spätere Organ- Nachzucht. Es ist jedoch noch nicht sicher, ob die so gewonnenen Stammzellen auch für diese Aufgabe geeignet sind. Hier wird noch etliche Forschungsarbeit notwendig sein. Dennoch wäre dieser Ansatz ein großer Fortschritt, wenn eine erfolgreiche Erprobung gelänge. 

Kann man einen biologischen Computer bauen?

Ein zunächst naheliegender Aspekt auf einem anderen Gebiet der Gentechnik ist in der Idee der Schaffung eines biologischen Computers. Hier sollen die Prinzipien aus der Arbeitsweise des menschlichen Gehirns (Enorm hohe, parallel arbeitende Neuronen- und Synapsenzahl zusammen mit dem Prinzip der fast unbegrenzten Möglichkeit des Codierungs und Speicherungs- Umfanges genetischer Molekülketten) mit dem Prinzipien der Arbeitsweise von elektronischen Digitalrechnern verknüpft werde. Man schätzt, dass ein DNA- Computer mit einer Masse von ca. 6 Gramm DNA eine Kapazität von 3000 Exabyte besitzt.

Durch die enorme Parallelisierung kommen ebenso enorm hohe Rechengeschwindigkeiten zustande, die  selbst die besten Großrechner weit übertreffen würden. 1994 präsentierte Leonard Adleman den ersten Prototypen eines DNA-Computers mit 100 Mikrolitern DNA-Lösung. Es konnten hiermit bereits grundlegende mathematische Gleichungssysteme gelöst werden. Leider konnten mit heutigen Mitteln nach der einsetzenden richtigen chemischen Reaktion der Molekülketten keine direkten Auswertungen gezeigt werden. Zurzeit wird daher versucht eine hybrides System aus elektronischem Rechnerbausteinen und der DNA- Technologie zu realisieren, was noch auf erhebliche Integrations- Probleme beider Technologien stößt.

Akzeptanzproblem Bio- und Gentechnik

Es muss darauf hingewiesen werden, dass die kommerzielle Gentechnik in der Öffentlichkeit auf große Akzeptanzprobleme durch noch weitgehend unbekannte Risiken in der Langzeit- Anwendung  z.B. Beispiel in der Nahrungs- und Futtermittelproduktion trifft. Unter anderem ist nicht bekannt, wie sich Langfrist- Risiken gentechnisch veränderter Pflanzen und Tiere bei der Freisetzung in der Natur und Umwelt auswirken.

Der Mensch hat immer subtilere Möglichkeiten durch die Gentechnik an der Hand, in die Baupläne der Natur einzugreifen, ohne über Generationen hinweg die Folgen dieses Handelns auch nur im Ansatz zu erkennen. Hier bedarf es noch erheblichen Forschungs- Aufwandes, und größter Sorgfalt in der Anwendung, um nicht wieder gut zu machende Schäden an der Umwelt, Pflanzen, Tieren und am Menschen selbst zu vermeiden.

Gerade jetzt teilt der US- amerikanische Unternehmer und Biologe Craig Venter (aufgrund seiner PIonierleistung bei der Genom - Analyse auch Mister Genom genannt) der Öffentlichkeit mit, daß es ihm und seinem Forschungsteam Anfang diesen Jahres 2008 gelungen sei, das Bakterien- Genom des Mycoplasma genitalium (es hat als kleinstes bekanntes Genom 580076 Basenpaare zum Vergleich der Mensch besitzt über 3 Milliarden Basenpaare) vollständig künstlich nachzubauen. Ein aus seiner Sicht wichtiger Schritt zur Herstellung künstlicher Bakterien und in Zukunft neuer künstlicher Lebensformen. Kritiker sprechen bei dieser Entwicklung von unabsehbaren Folgen für Mensch und Umwelt, wenn in Zukunft künstlich hergestellte Bakterien und Lebewesen mit unbekannten Risiken in die natürliche Umwelt entlassen werden. Er selbst hat jedoch aus seiner Sicht mit dem Plan neue künstliche Bakterien zur Wasserstoffproduktion oder auch Co2 Verringerung zu erschaffen durchaus positive Zielsetzungen. So ist aus seiner Umgebung zu hören, dass man sich vorstellt in ca. zehn Jahren, jedem der es will zu tragbaren Kosten, die wichtigsten Sequenzen seines Genoms zu bestimmen. Venter hat schon mal mit der vollständigen Kartografie seiner eigenen Gene begonnen.

Die hier an wenigen Beispielen zusammengetragene Darstellung  des heute bereits erreichten Standes in der Bio- und Gentechnologie zeigt deutlich auf, welche Bedeutung und welches Potential diese Technologie für die Menschheit im positiven wie im negativen Sinne in der Zukunft haben wird.

Insbesondere ergeben sich völlig neuartige Möglichkeiten und Zukunfts-Aspekte bei interdisziplinären Verbindung von Gentechnik mit der Nanotechnologie und auch mit der Mikroelektronik wie im folgenden Kapitel erläutert.
 

7.3. Nanotechnologie

1 nm (Nanometer) ist 1 Millionstel mm. Unter dem Begriff Nanotechnik werden wissenschaftlich-technische Bemühungen zusammengefasst, die sich um Körper in der Größenklasse bis 100 nm drehen. Diese bestehen aus ein paar hundert bis tausend Molekülen. In diesem Größenbereich hängen das Verhalten eines Partikels nicht ausschließlich von seiner chemischen Zusammensetzung ab, sondern seine Oberflächen- eigenschaften sind von Bedeutung. Zunehmend kommen quantenphysikalische Effekte ins Spiel. Als "Vater der Nanotechnologie" wird Richard Feynman apostrophiert der 1959 einen Vortrag "There is Plenty of Room at the Bottom" hielt. Der Begriff selbst wurde 1974 von Norio Taniguchi geprägt.

Heutiger Stand

Heute realisierte oder im Labor erprobte Nanotechnologie basiert auf chemisch-physikalischen Herstellungsverfahren; einige Produkte sind nicht wirklich neu sondern werden schon länger genutzt (Pigmente und Zusatzstoffe für Lacke, Kunststoffe, Autoreifen, Zahnpasta, Sonnenschutz .....).  Auch heutige Mikroprozessoren haben Strukturen unter 100 nm, werden aber noch mit konventionellen lithographischen Verfahren hergestellt und deshalb gewöhnlich nicht zur Nanotechnologie gezählt.

Besondere Aufmerksamkeit haben neuerdings verfügbare Fassadenfarben gefunden, deren Nanopartikel der Oberfläche den "Lotuseffekt" verleihen, also im Regen sich selbst reinigen. Auch Outdoor-Bekleidung wird mit nanoskaligen Produkten beschichtet, Socken werden gegen Fußschweiß imprägniert.

Laufende Forschung

Zu den derzeitig laufenden Forschungsarbeiten gehören beispielsweise:
 

• An der Charitè Berlin injiziert Dr. Andreas Jordan Nanoteilchen aus Eisenoxid mit Zuckermolekülumhüllung in bösartige Hirntumore (Glioblastom). Die Krebszellen saugen sich mit der Nanolösung voll. Mit magnetischen Wechselfeldern werden die eisenhaltigen Teilchen aufgeheizt und töten den Krebs ab.

 
• Farben mit Lotuseffekt sind infolge ihrer Oberflächenstruktur matt. In Japan versucht man selbstreinigende Oberflächen  in brillanten Farbtönen herzustellen, jedoch ohne jedes Pigment, nach dem Prinzip tropischer Schmetterlinge.

 
• An der ETH Zürich wird wasserfestes nanoporöses Druckerpapier aus Mineralstoffen entwickelt.

 
• Das Prinzip nach dem Fliegen, Spinnen und sogar Geckos kopfüber an der Decke laufen können, nämlich mit Hilfe feinster Härchen, soll bei neuartigen "Klebe"bändern angewandt werden.

 
• Mit dem an der Universität Hamburg entwickelten "Spinpolarisierten Rastertunnelmikroskop" lassen sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Atome bestimmen, was die prinzipielle Möglichkeit von Nanofestplatten eröffnet.

 
• Verknüpfungen mit der Biotechnik werden erforscht: Das Erbmolekül DNA soll als Ausgangsmaterial für den "Zusammenbau" komplexer Objekte dienen bis hin zu molekularen Schaltkreisen. Durch Genmanipulation von Bakterien sollen Proteine entstehen, die in der Natur nicht vorkommen; sie sollen Teile von  Mikromaschinen werden oder die Herstellung von Nanomaterialien besorgen.
 

Fullerene

Besondere Aufmerksamkeit finden die als "Fullerene" bekannt geworde-nen kugelförmigen Nanopartikel, voran das C60 Buckminster-Fulleren (auch "Bucky Ball") genannt. Nach dem Schema eines Fußballes sind die Kohlenstoffatome in Sechs- und Fünfecken angeordnet.



Schema eines C60  Buckminster-Fullerens

Fullerene sind für die Anwendung als Schmiermittel, Katalysatoren, Medi-kamententräger, als Halbleiter und Supraleiter in der Forschung. Anti-Aging-Cremes enthalten bereits C60-Moleküle, weil sie für den Alterungs-prozess der Haut mitverantwortliche Radikale aufnehmen und binden können.

Kohlenstoffnanoröhren

Große Bedeutung können Kohlenstoffnanoröhrchen erreichen ( auch "CNT" = Carbon Nanotubes). Die Durchmesser der Röhren liegen etwa im Bereich von 1-50 nm. Längen von mehreren mm für Einzelröhrchen und bis zu 20 cm für Röhrenbündel wurden bereits erreicht. Die Wärmeleitfä-higkeit der Röhren ist zweimal besser als die des besten "natürlichen" Wärmeleiters (Diamant).  Das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Dichte ist für ein einzelnes Röhrchen über 100 mal besser als bei Stahl.


Schema einer Kohlenstoffnanoröhre

Abhängig von Strukturdetails ist die elektrische Leitfähigkeit innerhalb der Röhre metallisch oder halbleitend. Es wurden bereits Transistoren und ein-fache Schaltungen mit halbleitenden Kohlenstoffnanoröhren hergestellt. An komplexeren Schaltkreisen wird gearbeitet. Kohlenstoffnanoröhren können auch für nichtflüchtige Speicher und für Displays verwendet werden.

Kohlenstoffnanoröhren werden industriell produziert (z.B. Firma Zyvex). Verarbeitet man Röhrchenbündel zu Matten oder Fäden, kann man damit hochfeste Verbundwerkstoffe herstellen. Baseballschläger und in 2006 ein Segelyacht-Mast mit Kohlenstoffnanoröhrchen wurden realisiert. Mit Seilen aus Nanoröhren hofft man "Weltraumlifte" bauen zu können (vgl. Arthur C. Clarke: "The Fountains of Paradise").

Risiken

Nanopartikel,  gebunden in anderen Materialien, gelten als gesundheit-lich unbedenklich. Staub aber aus Nanopartikeln (wie er bei der Fertigung freiwerden könnte) kann die Lunge reizen und eventuell Krebs erregen (ähnlich Asbest). Es besteht noch Forschungsbedarf. In Deutschland wurde zur Diskussion aller mit der Nanotechnologie zusammenhängend Fragen eine "Nanokommisssion" geschaffen (Ministerien, Wirtschaft, Umwelt- und Verbraucherverbände).

Molekulare Manufaktur

Über die bisher diskutierten Aspekte weit hinaus geht die heute als "Molekulare Nanotechnolgie"  bezeichneten Vision, begründet durch Eric Drexlers Buch von 1986 "Engines of Creation". Molekulare Nanotechnologie zielt auf das Zusammenfügen komplexer Materialien, Bauteile und Maschinen Atom um Atom, bzw. Molekül um Molekül. Im Nanomaßstab sollen intelligent gesteuerte "Nanomonteure" (auch "Assembler", "Nanobots" oder "Nanorobots") alle erdenklichen Gebilde zusammenbauen können, auch weitere Monteure! Eine solche Selbstvermehrung der Monteure würde zu einer beispiellos billigen Fertigung führen. Humorvoll "Weihnachtsmannmaschinen" genannte Apparate mit einer "Nanofabrik" im Inneren könnten ganz nach Wunsch ihres Besitzers Gegenstände des täglichen Bedarfs oder auch Lebensmittel zusammenbauen. Nanoroboter könnten sich im menschlichen Körper bewegen und dort "Reparaturarbeiten" durchführen.

Es ist klar dass Nanomanufaktur mit selbstvermehrenden Monteuren das gesamte Wirtschaftssystem der Menschheit revolutionieren würde, ja so gar die ganze Lebenseinstellung des Menschen verändern könnte.  Dem Traum vom Schlaraffenland stehen allerdings Albträume gegenüber: Die phantastischen Produktionsmöglichkeiten könnten auch auf Waffen angewandt werden. Und sich selbst vermehrende Monteure, wenn außer Kontrolle geraten, könnten die ganze Umwelt in "Grauen Schleim" ("Grey Goo") verwandeln; Eric Drexler selbst wies auf das Problem hin.

Zwar ist es mit Hilfe des Rastertunnelmikroskops bereits gelungen einzelne Atome zu verschieben, komplexe Strukturen aus Nanoröhrchen wurden zusammengebaut, und Nanomanipulatoren für die Forschung sind käuflich, doch ist der Weg zur Molekularen Nanotechnologie noch weit. Viele Wissenschaftler bezweifeln die grundsätzliche Machbarkeit. Hier sollte man sich allerdings an Arthur C. Clarke's "1. Gesetz der Prognose" erinnern: "Wenn ein renommierter jedoch meist älterer Wissenschaftler aussagt, etwas wäre möglich, dann hat er mit größter Sicherheit recht. Wenn er aussagt , etwas sei unmöglich, so hat er höchstwahrscheinlich unrecht."

Mit den Möglichkeiten weit fortgeschrittener Nano-Technik spielt die Science Fiction- Erzählung: Kollateralschaden
 


7.4 Zwischenruf:  "Intelligenz"   - Von was reden wir hier eigentlich?

Wenn wir im folgenden von der Steigerung der Fähigkeiten des Gehirns, durch welche Maßnahme auch immer, sprechen, dann meinen wir ge-wöhnlich jene Fähigkeiten die auch als "kognitive Intelligenz" bezeichnet werden und die man durch die Messgröße IQ zu erfassen sucht. Nach Thurstone 1887-1955) sind ihre Komponenten:
 

• Sprachverständnis, (Wortflüssigkeit)
• Zahlenkompetenz (Rechenfähigkeit)
• Raumvorstellung (Anschauungsvermögen)
• Assoziatives Gedächtnis
• Schlussfolgerndes Denken (Logik)

 

Es geht also um die Fähigkeit Probleme zu verstehen, zu abstrahieren und zu lösen, dabei Wissen anzuwenden und Sprache einzusetzen.

Für das gedeihliche Zusammenleben der Menschen sind dies jedoch nicht die alleine nötigen Fähigkeiten. Gleich wichtig sind die unter dem Begriff "Emotionale Intelligenz" gefassten Fähigkeiten.  Emotionaler Intelligenz ist das Maß der Fähigkeit, mit eigenen und fremden Gefühlsinhalten zum eigenen Nutzen und Wohle wie zu dem aller Beteiligten umzugehen und dabei  eine dauerhafte, zuverlässige und für die Beteiligten nützliche, angenehme, freudvolle und produktive Beziehung zu erreichen. Nach Golman gehören dazu:
 

• Selbstbewusstheit (Fähigkeit eines Menschen, seine Stimmungen, Ge-fühle und Bedürfnisse zu akzeptieren und zu verstehen, und die Fähig-keit, deren Wirkung auf andere einzuschätzen)
• Selbstmotivation (Begeisterungsfähigkeit für die Arbeit, sich selbst unabhängig von finanziellen Anreizen oder Status anfeuern zu können)
• Selbststeuerung  (planvolles Handeln in Bezug auf Zeit und Ressour-cen)
• Soziale Kompetenz (Fähigkeit, Kontakte zu knüpfen und tragfähige Beziehungen aufzubauen, gutes Beziehungsmanagement und Netz-werkpflege)
• Empathie (Fähigkeit, emotionale Befindlichkeiten anderer Menschen zu verstehen und angemessen darauf zu reagieren)

 

Nach Ratey gibt es eine "soziale Intelligenz" die für das gedeihliche Zusammenleben der Menschen notwendig ist und neurologisch/hormonell gestört sein kann.  Man könnte die emotionale Intelligenz als ein Teil da-von auffassen, mindestens als eine Voraussetzung. Ratey sieht die Möglichkeit, mit Maßnahmen im neurologischen Bereich gestörte Soziale Intelligenz zu reparieren.

Künstliche Intelligenz (AI = Artificial Intelligence) und Intelligenzverstärkung (IA = "Intelligence Augmentation") werden in der Literatur ausschließlich unter dem Blickwinkel der kognitiven Intelligenz gesehen. Betrachtet man den Zustand der menschlichen Gesellschaft, so wären Fortschritte in der emotionalen bzw. der sozialen Intelligenz offensichtlich wichtiger!

7.5 Maximale Nutzung des Gehirns

Gibt es noch Leistungspotential?

Es besteht kein Zweifel dass im Regelfall das menschliche Gehirn nicht maximal genutzt wird. Man denke an die Tatsache dass nach Hirnverletzungen oft der Schaden ausgeglichen werden kann, ja dass Menschen mit nur einer Hirnhälfte oder mit großen Hohlräumen im Gehirn überlebt habe.

Ein weiterer Hinweis: "Savants"  sind Menschen mit extremer Begabung auf einem Gebiet ("Inselbegabungen") (Sprachen, Mathematik, Optisches Gedächtnis, ....). Ihre allgemeine Intelligenz ist durchschnittlich, häufig sind sie sogar im Alltagsleben hilflos oder haben Defizite in der Emotionalen Intelligenz (sind Autisten). Man erinnert sich an den großartigen Dustin Hoffmann in "Rainman". Nun kommt es aber vor dass solche extremen Fähigkeiten durch eine Verletzung des Gehirns ausgelöst werden. Das ist nur so zu erklären dass diese Fähigkeiten schon vorher angelegt waren, vom Gehirn aber aus guten Gründen blockiert wurde (ein vollkommenes Gedächtnis z.B. ist eine außerordentliche Belastung!)

Neue Möglichkeiten

Einige Ansatzpunkte seien genannt, Forschungen laufen, ein wirklicher Durchbruch steht jedoch noch aus:

Viel Aufsehen und kontroverse Diskussion hat die Beobachtung (oder Behauptung?) ausgelöst, dass klassische Musik während Schwangerschaft und im Babyalter die Intelligenz des Kindes fördert.

Wenn wir die Funktionsweise des Gehirns besser verstehen, wird es voraussichtlich bessere Lern- und Trainingsmethoden geben.

Besseres Verständnis für die Gehirnfunktionen erlaubt die Behandlung von Defiziten der kognitiven, emotionalen und sozialen Intelligenz durch Medikamente (Hormone), chirurgische Eingriffe, Einpflanzen vermehrungsfähiger Neuronen.

Gezielter Einsatz von Drogen ("Neuro- und Psychostimulantien", "Cognitive Enhancers") können die Leistungen des Gehirns verbessern (sie sollen angeblich marktreif sein).

Stimulation des Gehirns von außen durch Magnetfelder ("Transkranielle Magnetstimulation") kann die Funktion des Gehirns beeinflussen und sie auf beschränkte Zeit der bei einem Savant ähnlich machen, hat der australische Prof. Snyder herausgefunden (seine Ergebnisse sind umstritten).

Im Grenzfall kann man sich vorstellen dass zeitweise und gezielt die Filterfunktion des Gehirns außer Kraft gesetzt wird und Fähigkeiten ähnlich einem Savant erreicht werden – das ist freilich langfristig Spekulation.
 

7.6 Intelligenzverstärkung

Allgemeines zum Begriff

"Intelligenz-Verstärkung" (IA = Intelligence Augmentation") ist alles andere als ein scharfer Begriff. Er soll hier für jene Fälle verwendet werden, in denen ein Mensch sich eines Computers bedient um eine Intelligenz-Leistung zu vollbringen zu der er alleine nicht fähig wäre, der Computer alleine aber kann kein sinnvolles Ergebnis zustande bringen kann (das Wort Computer steht hier auch für komplexe Computersystem wie z.B. das Internet). Andererseits kann der beteiligte Mensch auch ohne den Computer existieren (er ist kein "Cyborg"!), stünde freilich vielen Aufgaben hilflos gegenüber. JRC Lidlicker schrieb schon 1960: "Man-computer symbiosis ... will involve very close coupling between the human and the electronic members of the partnership." "Expertensysteme" stehen in einen gewissen Graubereich zwischen "Intelligenzverstärkung" und  "Künstlichen Intelligenz" dar (siehe dort).



Auguste Rodin: Der Denker
(Montage Heinz G. Klug)

Die Ausbreitung von Intelligenzverstärkung  ist ein schon Jahrzehnte laufender,  schleichender Prozess. Ohne den Computer als Hilfsmittel der Problemlösung und Entscheidungsfindung könnten Wissenschaft, Technik und Wirtschaft nicht mehr funktionieren. Ohne das Internet als kollektives Gedächtnis könnte ein Text wie dieser nicht entstehen.

Verlässt sich jemand ganz auf die Speicherung aller wichtigen Daten in Handy und PDA ("Personal Digital Assistent", Organizer), so verkümmert mangels Gebrauch sein Gedächtnis - man spricht bereits von "Digitaler Demenz".

Beispiele

Einige spezielle Beispiele für neuere Entwicklungen seien genannt:

Situationsdaten, Warnungen, Anweisungen können auf einem Display angezeigt werden, das am Arbeitsplatz in Blickrichtung angeordnet ist oder am Körper getragenen wird, zum Beispiel als Brille. Die Überlagerung von Bild und Wirklichkeit wird bisweilen auch als "Augmented Reality" bezeichnet: Einsatz als "Head-up display" in Flugzeugen und zukünftig wohl auch in Kraftfahrzeugen. Als Datenbrille  bei Inspektion und Wartung; als Teil eines Navigationssystems; als Teleprompter bei öffentlichen Auftritten wie auch bei Verhandlungen; als Befehlsübermittler im Kampfeinsatz; ....

"Software Agents"  sind teilweise autonom agierende, kontextabhängige, lernfähige  Softwareentitäten, die entsprechend den Vorgaben des Nutzers in Computern/Computernetzen arbeiten. Sie können auch im Schwarm agieren. "Data Mining Agents" können zum Beispiel Informationen sammeln und auswerten; ein "Remembrance Agent" kann dem Computernutzer kontextabhängig Informationen/ Informationsquellen anbieten. "Buyer Agents" (oder "Shopping Bots") offerieren bei Systemen wie eBay oder amazon auf Grund der Erfahrungen mit früheren Kunden Produkte, die dem vermuteten Interesse des aktuellen Kunden entsprechen.

Die Fähigkeit Fremdsprachen zu erlernen und anzuwenden galt immer als ein Zeichen von Intelligenz. In diesem Sinne ist die Verfügbarkeit von immer besseren Übersetzungsprogrammen ein Beitrag zur effektiven Intelligenzverstärkung für ihre Nutzer. Besonders klar wird der Aspekt "Intelligenzverstärkung" bei handlichen, mobilen Übersetzungscomputern mit Spracheingabe und Sprachausgabe, wie sie bereits auf dem Markt sind.   Wirklich gut funktionieren werden solche Übersetzer  allerdings erst dann, wenn der Computer ein hohes Maß an Sprachverständnis besitzt. Das ist eine außerordentlich schwierige Aufgabe: Gerade die gesprochene Sprache geht ja häufig recht locker mit der Grammatik um, arbeitet mit abgebrochenen Sätzen, ist oft überhaupt nur im Kontext zu verstehen, und gibt durch Tonfall,  Lautstärke und begleitende Gesten dem gesprochenen Wort zusätzliche Bedeutung, manchmal sogar entgegengesetzte Bedeutung (Problem der Ironie!). Im Idealfall trüge der mobile Übersetzer nicht nur zum sachlichen Verständnis, sondern auch zum menschlichen Einklang zwischen Personen verschiedener Muttersprache bei und wäre ein Beitrag zur emotionalen/sozialen Intelligenz. Der ultimative Test für einen wirklich guten Übersetzer wird die Unterhaltung zwischen einem Chinesen und einer Engländerin auf einer Cocktail-Party sein!

Eine spezielle Variante eines mobilen Übersetzers sei hier erwähnt. Taubstummensprache ist für Erwachsenen sehr schwer zu lernen, es gibt viel zu wenig Übersetzer.  Für viele Taubstumme könnte ein alltagstauglicher mobiler Übersetzer-Computer  (von der Zeichensprache in die gesprochene Sprache und vice versa) einen großen Gewinn an Lebensqualität bedeuten. Entwicklungen dazu laufen in den USA. 97% Zeichenerkennung wurden am MIT bereits erreicht.



Eine Vorstufe zum Taubstummen-Sprachübersetzer:
Buchstabenweise Übersetzung in ASL (American Sign Language)

Zukünftige Möglichkeiten

Für das Zusammenwirken von Mensch und Computer ist Art und Qualität der Kommunikation zwischen den beiden "Systemkomponenten" von hoher Bedeutung. Kommunikation in gesprochener Sprache könnte den Computer zum Rechenknecht, zum ausgelagerten Gedächtnis, aber auch zu einem hochqualifizierten Kollegen machen.

Zu den langfristigen Visionen gehört eine direkte Kopplung Gehirn-Computer über eine technische Schnittstelle, sei es über eine sensorbestückte Kappe, sei es über einen implantierten Biochip. Besitzt der Computer Sprachverständnis, könnte das innere stumme Gespräch des Menschen – also sein bewusstes Denken – den Computer zum Dialogpartner machen. Noch einen Schritt weiter ginge eine Verkoppelung derart, dass auch die im Gehirn unbewusst ablaufenden Prozesse mit dem Computer verschmolzen werden.

Eine ganz andere Form des Zusammenwirkens von Mensch und Computer sei erwähnt. Der Mensch kann als Fragesteller auftreten, und die Antwort gibt ihm ein menschlicher Experte. Dazwischen steht der Computer (in diesem Falle unbedingt Teil eines Netzwerks), der entsprechend der Angaben des Fragestellers die Frage an einen oder mehrere gerade verfügbaren Experten verteilt, die Antworten wieder einsammelt und dem Fragesteller ausgibt.  Mit einer großen Zahl weltweit verfügbarer Experten könnte das System  schnell jede überhaupt beantwortbare Frage abarbeiten – es entsteht eine weltumspannende "kollektive Intelligenz". (Eine gewisse Vorstufe stellt das System "BesserWissen" der Zeitschrift PM dar.)

Intelligenzverstärkung ist der Gegenstand der Science Fiction-Erzählung >>> "Die Prüfung"

7.7 Künstliche Intelligenz

Allgemeines zum Begriff

"Künstliche Intelligenz" meint eigentlich die Erzeugung einer der menschlichen gleichwertigen Intelligenz in einer Maschine, also in einem Computer.

"Künstliche Intelligenz" ist seit Jahrzehnten Gegenstand der Forschung. Die Bemühungen um solche "Allgemeine" oder "Starke Künstliche Intelligenz" haben wenig Fortschritte erzielt  und zuletzt an Interesse verloren.

Dagegen sind auf Teilbereichen Ergebnisse erzielt worden, die man früher als Merkmale hoher menschlicher Intelligenz gewürdigt hätte. Hier spricht man auch von "Schwacher Künstlicher Intelligenz". Soweit die Systeme einen Beitrag des Menschen voraussetzen, befinden wir uns im Graubereich zur "Intelligenzverstärkung".

7.7.1 Schwache Künstliche Intelligenz

Hierzu gehören
 

• Planung, Optimierung, Entscheidungsfindung
• Regelbasierte Expertensysteme z.B. in den Bereichen Medizinische Di-agnose, Exploration von Ölfeldern,
• Übersetzungscomputer, Spracherkennung
• Formerkennung (z.B. Gesichter, Iris, Fingerabdrücke, Handschrift)
• Führung von Flugzeugen und Fahrzeugen unter realen Bedingungen
• Beweis mathematischer Theoreme
• Steuerung virtueller Figuren in Computerspielen
• Lernfähige Chatbots (oder "Chatterbots")

 

Chatbots kann man als späte Nachfahren von ELIZA ansehen, einem Computerprogramm mit dem Joseph Weizenbaum 1966 einen Psychotherapeuten simulierte – zu seinem Entsetzen mit großem Erfolg bei den menschlichen Gesprächspartnern und seinen Kollegen! (Weizenbaum wurde später zu einem scharfen Kritiker der Nutzung des Computers).

An die Stelle regelbasierter Systeme sind heute als Gegenstand der Forschung vielfach "Neuronale Netze" getreten, die bei einfacher Grundstruktur durch Lernprozesse ihre Fähigkeiten erwerben; sie sollen die Funktionsweise eines biologischen Gehirns besser abbilden. Ein weiterer neuer Schwerpunkt ist "Kollektive Intelligenz" oder "Schwarmintelligenz": Eine große Zahl einfacher Module soll im Zusammenwirken zu Intelligenzleistungen befähigt werden, die weit über die Möglichkeiten des Einzelmoduls hinausgehen (das klassische Beispiel aus der Biologie ist der Ameisenstaat).

Ein Beispiel: Das Schachspiel



Der "Schachtürke"

Ein interessantes Beispiel für extreme Intelligenz auf einem ganz engen Gebiet bieten die Schachcomputer. Schach zu spielen galt immer als ein Beweis von hoher Intelligenz. Nicht umsonst erregte der erste "Schachautomat" über Jahrzehnte großes Aufsehen. Wolfgang von Kempelen stellte 1770  der Kaiserin Maria Theresia von Österreich seinen schachspielenden Türken vor, eine höchst raffinierte mechanische Konstruktion deren Geheimnis ein im Inneren der Maschine geschickt verborgener kleinwüchsiger Schachspieler war.

Daher ist es kein Wunder dass sich auch die Sparte der künstlichen Intelligenz mit den Möglichkeiten des Schachspiels auseinander gesetzt hat. Wobei sowohl das Schachspiel Mensch gegen Maschine, als auch Maschine gegen Maschine erforscht wurde. Dies führte in der Folge zur Entwicklung comutergesteuerter Schachprogramme als auch zur Schaffung eines neuen Marktes für Computerschachspiele und speziellen Schachcomputern. Da Schachspielen nach allgemeiner Auffassung erhebliches Denkvermögen erfordert und somit hoher Intelligenz bedarf, hat sich die Informatik mit ihrem Fachgebiet künstliche Intelligenz intensiv mit diesem Spezialgebiet beschäftigt in der Hoffnung, mehr über das menschliche Denken zu erfahren.

Dabei sind Schachprogramm, die mittlerweile die Spielstärke von Schachgroßmeistern auf einem einfachen PC anbieten, entstanden. Zu Weltruhm gelangte  1997 der schachspielende Parallel-Rechner Deep Blue, erbaut von Feng-hsiung-Hsu bei IBM . Er schlug in einem Wettkampf den Weltmeister Garri Kasparow in 5 Partien mit langer Bedenkzeit.
Es kam zum Streit zwischen dem Weltmeister und IBM um eine von Kasparow verlangte Revanche, da er glaubte, während der Partie schachstrategische Züge mit menschlicher Intelligenz entdeckt zu haben. Aufgrund dieser Anschuldigung verweigerte IBM  dann die Revanche und  zerlegte den Rechner, der aus einer RS/6000 mit 32 Knoten und 256 speziellen VLSI- Schachprozessoren bestand und mit maximal 100 Millionen Stellungen pro Sekunde operierte.

Wenn heute ein Schachprogramm wie Deep Fritz 10, das bei weit geringeren Ansprüchen an die Hartware 2006 den amtierenden Weltmeister Wladimir Kramnik mit 4:2 Punkten schlug,  sozusagen als trivial hingenommen wird – "nur ein Computer- das hat doch nichts mit Intelligenz zu tun!" -  so scheint dies auf die Neigung hinzudeuten als Intelligenz immer das definieren was der Computer gerade noch nicht kann.

Dennoch verfehlte die Forschung mit dem computergesteuerten Schachspiel  den speziellen Forschungszweck die menschlichen Denkprozesse aufzuklären und hat damit für die Forschung ihren Wert verloren. An ihre Stelle trat eine  Forschung zur Künstlichen Intelligenz, die andere Wege einschlägt, gestützt auf die neuesten Ergebnisse der Hirnforschung und Neurologie.

7.7.2 Starke Künstliche Intelligenz

Anforderungen

Was sind die Merkmale "Starker künstlicher Intelligenz"?

Das Verhältnis von "Starker" zu "Schwacher Künstlicher  Intelligenz"  lässt sich vergleichen mit dem Verhältnis der Intelligenz eines normalen lebenstüchtigen Menschen zu der Inselbegabung eines Savants.
"Starke Intelligenz" muss in voller Breite der eines Menschen gleichkommen oder sie übertreffen. Das heißt der Computer (oder "die Maschine", "das System", "die Entität" ....) muss die oben genannten kognitiven Fähigkeiten besitzen, er muss lernfähig sein auch auf neuen Gebieten, entscheidungsfähig. Wir fügen hier hinzu (und schrauben damit die Anforderungen noch höher): Er muss "emotionale" und "soziale" Intelligenz besitzen, die wir ja auch von jedem Menschen einfordern.

Der Turing-Test

Alan Turing (1912-1954), neben John von Neumann einer der "Väter" des Computers, hat einen sehr pragmatischen Test vorgeschlagen der die Frage "Kann die Maschine denken?" entscheiden soll. Im Turing-Test führt ein menschlicher Fragesteller ein Gespräch mit zwei ihm unbekannten nicht sichtbaren Gesprächspartnern. Das Gespräch läuft nur über eine Tastatur. Der eine Gesprächspartner ist ein Mensch, der andere eine Maschine. Beide versuchen den Fragesteller zu überzeugen, dass sie denkende Menschen sind (der Maschine wird also die zusätzliche und nicht geringe Intelligenzleistung einer konsistenten Lüge abverlangt, sie muss viele ihrer Fähigkeiten verbergen!). Wenn der Fragesteller auch nach intensivem Gespräch nicht klar sagen kann welcher seiner Partner der Mensch und welcher die Maschine ist, dann hat die Maschine den Test bestanden: Sie kann denken.


Versuchsanordnung Turing - Test

Der Test ist vielfach kritisiert worden, zeigt aber wohl die richtige Richtung an: Nur das Ergebnis – der Output – der Intelligenz kann Maßstab für die Entscheidung der Frage sein. Wenn das Ergebnis der Maschine in keiner Weise von der eines Menschen zu unterscheiden ist, dann muss die Maschine als eine denkende Person nach dem Modell des Menschen akzeptiert werden.  Bisher hat allerdings noch kein Programm den Test bestanden und den 1991 dafür ausgesetzten  "Loebner-Preis" von 100 000 $ eingeheimst.

Künstliche Intelligenz, Bewusstsein und Emotionen

Ein interessanter Teilaspekt ist die Frage ob eine "Künstliche Intelligenz" Bewusstsein haben könne und müsse. Wir sehen keinen Grund warum eine solche Entität nicht auch die eigene Existenz wahrnehmen und über sie nachdenken könne. Wenn sie versteht was der Begriff "Bewusstsein" bedeutet und dieses zu besitzen behauptet und sich dementsprechend verhält, wird es keine Möglichkeit geben die Nichtexistenz von Bewusstsein zu beweisen. Ob die Qualität des Erlebnisses "Bewusstsein" ähnlich der bei einem  Menschen ist, wird nie geklärt werden können. Als Voraussetzung  für die Herausbildung von Bewusstsein wird es wohl notwendig sein, dass der Computer durch aktive Auseinandersetzung mit der Umwelt die eigene Individualität erfahren kann. Das könnte zum Beispiel bei einem autonomen Roboter geschehen.

Eine verwandte Frage ist die ob eine Maschine echte "Emotionen" haben kann. Beim Menschen sind Emotionen so unauflöslich mit körperlichen Vorgängen verknüpft, dass hier Zweifel angebracht sind. Vielleicht muss der "Künstlichen Intelligenz" eine Art virtueller Körper zur Verfügung gestellt werden? Oder das Substrat der Intelligenz, der Computer, dient mit seinen physikalischen Zuständen als Körper? Doch stellt sich hier die Frage, die schon bei den Stichworten "Turingtest" und "Bewusstsein" nahe lag: Warum soll das "Modell Mensch" eigentlich verbindlich sein für einen Computer, muss er wirklich den Menschen nachahmen?!

Wege zur Künstlichen Intelligenz

Über den Weg zur "Künstlichen Intelligenz" gibt es unter ihren Verfechtern verschiedene Vorstellungen:

• Sie könnte in einem ausreichend leistungsfähigen  Computer sys-tematisch aufgebaut werden oder durch Zusammenschalten von Teilintelligenzen entstehen;
• sie könnte in einem komplexen Computersystem von selber ent-stehen ("das System erwacht" );
• sie könnte durch "Scannen" eines menschlichen Gehirns und Über-tragen in einen Rechner erzeugt werden.

 

Da dem menschlichen Gehirn eine Rechenleistung von 10 bis 100 petaflops nachgesagt wird, könnte ein Supercomputer hinsichtlich roher Rechenleistung im Zeitraum 2015 bis 2025 am menschlichen Gehirn vorbeiziehen (nach Ray Kurzweil schon 2010). Der bekannte Experte Dr. Hans Moravec erwartet dass um 2040 die Künstliche Intelligenz mit der menschlichen gleichzieht. Er sieht die Entwicklung getrieben durch die Realisierung immer fortschrittlicherer Robotergenerationen. Andere wie Prof. Christaller sehen die Realisierung in weiter Ferne.

Risiken

"Künstliche Intelligenz" berührt religiöse und philosophische Fragen (Seele – Geist – Materie) und bietet damit Stoff für hitzige und ergebnislose Debatten.

Vielfach wird vor der Erschaffung der "Künstlichen Intelligenz" gewarnt. Es ist ja nicht anzunehmen dass sie genau auf dem Niveau der menschlichen Intelligenz stehen bleibt, vielmehr ist im Sinne einer positiven Rückkoppelung mit dem alsbaldigen Entstehen noch höherer Intelligenzen zu rechnen (vgl. Kapitel 8, Stichwort "Singularität"). Werden sie ein williger Partner des Menschen sein und bleiben? Kann der Mensch die Entscheidungshoheit bewahren? Weit über das menschliche Intelligenzniveau hinausgehobene Entitäten können für den Menschen unverständlich werden, und im schlimmsten Falle könnten sie den geistig zurückgebliebenen Menschen für überflüssig erklären..... Dass der "Einbau" dauerhafter Moralgesetze und eines Herr-Knecht-Verhältnisses im Sinne der Drei Asimov'schen Gesetze der Robotik (siehe >>> unten) gelingt, ist ja in keiner Weise garantiert. Die Debatte ist hitzig: Wenn Moravec seine Vision von weit überlegenen Geistwesen beschreibt, hält Christaller das "schlicht für Unsinn".

Man mag denn auch dies alles als müßige Spekulationen und Horrormärchen bezeichnen. Jedenfalls sollte der Mensch gut nachdenken bevor er die Flasche öffnet und den Geist herauslässt.



Edmund Dulac: Illustration  zu 1001 Nacht
"Die Geschichte vom Fischer und dem Geist "

7.7.3 Nicht-biologische Existenzformen

Zelluläre Automaten

Zelluläre Automaten dienen der Simulation von dynamischen Entwicklungsprozessen. Ein gewöhnlich zweidimensionales Spielfeld ist in Zellen gerastert, die zwei verschiedene Zustände annehmen können. Entsprechend vorgegebener Nachbarschaftsregeln wird von einem Zustand zum nächsten weitergerechnet. Zunächst werden virtuelle Entitäten definiert, danach läuft der Prozess selbsttätig ab. Es können biologische, chemische, physikalische, sogar politische Prozesse untersucht werden.

1970 stellte John Horton Conway sein "Game of Life" vor. Trotz der sehr simplen Nachbarschaftsregeln bringt das Spiel eine Fülle unterschiedlicher Verhaltensweisen vor. Weiterentwicklungen des Spiels dienen zur Simulation von Evolutionsprozessen oder der Dynamik biologischer Populationen. Eine Weiterentwicklung zu denkenden Entitäten kann aber wohl ausgeschlossen werden.

Roboter

Autonom agierende Maschinen waren lange ein Traum und Standardthema der Science Fiction. Heute sind erste Geräte im privaten Gebrauch: Staubsauger und Rasenmäher! Man könnte ihre Umweltwahrnehmung und Intelligenz vielleicht mit der eines Einzellers vergleichen. In den letzten Jahren sind aber Bauelemente (Rechner, Sensoren, Aktuatoren) verfügbar geworden, welche den Bau fortgeschrittener Roboter in absehbarer Zeit möglich machen. Bill Gates prophezeite im Frühjahr 2007, dass bald eine neue Klasse von Robotern – "bewegliche, drahtlose Peripheriegeräte" – verfügbar sein werden. Diese müssen nicht zwangsläufig menschenähnlich sein. Allerdings: Roboter werden für vielfältige Alltagsaufgaben (wie die Pflege und Bedienung Schwerstbehinderter) dann am besten geeignet sein, wenn sie sich in der auf menschliche Bedürfnisse ausgerichteten Umwelt gut zurechtfinden – dazu müssen sie funktionell menschenähnlich (humanoid) sein. In Japan wurden in dieser Richtung große Fortschritte erzielt (z.B. "Asimo", "Wakamaru").



Illustration zu "Begegnung mit Eva"
( Montage Heinz G. Klug)

Man kann spekulieren dass eine breite Anwendung humanoider Roboter der Entwicklung Künstlicher Intelligenz einen starken Impuls geben wird. Dann wird es wichtig sein, Isaac Asimov's (1920-1992) Drei Gesetze der Robotik (oder etwas Analoges) fest einzubauen:

1.Ein Roboter darf kein menschliches Wesen verletzen oder zulassen, dass einem menschlichen Wesen Schaden zugefügt wird.
2. Ein Roboter muss dem Befehl gehorchen, der ihm von Menschen ge-geben wurde, es sei denn der Befehl kollidiert mit Regel eins.
3. Ein Roboter muss seine eigene Existenz schützen, solange er dadurch nicht Regel eins  oder zwei verletzt.

Die z.B. in US-Labors laufenden Arbeiten zu Kampf-Robotern nehmen darauf natürlich keine Rücksicht und sind damit bestens geeignet, traditionelle Ängste zu bedienen.

Um menschenähnliche Roboter geht es in der Science Fiction-Erzählung:
Androiden - Eine Fernsehdiskussion

Avatare

Avatare sind elektronische Repräsentationen von Personen in virtuellen Welten. In vielen Computerspielen führt der Spieler einen vorgegebenen Helden, mit dem er sich identifiziert, führt ihn durch die Fährnisse einer virtuellen Welt und besteht Kämpfe gegen virtuelle Gegner, die ihrerseits vom Computer "intelligent" gesteuert werden.

In den Massive Multiplayer Online Roleplaying Games (MMORPG) wählt sich der Spieler seinen Avatar (aus vorgegebenen Klassen) selber aus. In einer phantastischen virtuellen Welt trifft er die Avatare von hunderttausenden anderen Spielern die gleichzeitig aktiv sind, kämpft oder verbündet sich mit ihnen (Beispiel "World of Warcraft" , 2007: 8 Millionen Spieler, davon 1,5 Millionen in Deutschland). Oder er erkundet und genießt die Aufregungen und Annehmlichkeiten einer Welt die der unseren sehr ähnlich ist (Beispiel "Second Life").



Charakter aus "World of Warcraft"

Zunehmend tritt eine Vermischung der virtuellen und der realen Welt ein: virtuelle Gegenstände und entwickelte Avatare werden gegen echtes Geld verkauft ("World of Warcraft", eigentlich laut Spielregeln verboten!); Industrie und Handel bieten reale Produkte und Dienste an oder erproben neue Produktideen, echte Politiker präsentieren sich ("Second Life"). Es ist vorstellbar dass in absehbarer Zeit autonom agierende intelligente Avatare in der Rolle eines Firmenrepräsentanten (oder gar als Duplikat eines echten!) Verträge abschließen ...... Auch hier wird ein Anreiz zur Entwicklung Künstlicher Intelligenz entstehen. Der Spieler wird sich dann von anderen Spielern geführten Avataren, aber auch  selbständig intelligent agierenden virtuellen Figuren gegenübersehen – und sie nicht unterscheiden können?!

Wir offerieren hier eine weitere Idee: Man könnte Avatare schaffen die berühmte und wichtige Akteure der Weltgeschichte dank Künstlicher Intelligenz zu überzeugendem "Leben" erwecken ("Heute Abend in der Talkshow: Konrad Adenauer!" ....... "Elvis lebt!"....). Oder im privaten Bereich: Man könnte auf diese Weise dem verstorbenen Opa ein neues "Leben" geben -  zweifellos eine realistischere Präsentation von Körper und Geist des Verblichenen als ein Video!

Ein Avatar mit Künstlicher Intelligenz ist Gegenstand der Science Fiction-Erzählung:  
Der Avatar

Uploads

In den Visionen mancher Extropianer und Transhumanisten taucht der Traum – die Vision – das Ziel - auf, dass der menschliche Geist vom Substrat "Gehirn" abgelöst und auf einen Rechner hochgeladen werden kann. Damit werde nicht nur eine neue, höhere, erweiterte Existenz des individuellen menschlichen Geistes erreicht. Nein, es werde  - wenigstens im Prinzip - ewiges Leben möglich! Die Möglichkeit des Uploadens sollte (immer nach Vorstellung der Visionäre) dann  bald möglich werden, wenn erst einmal die Künstliche Intelligenz über das menschliche Niveau hinaus fortgeschritten ist.