Im Jahr 2025 könnten wir die genetische Entschlüsselung des menschlichen Gehirns miterleben, Solarenergie im Weltraum gewinnen und über eine Brücke aus elektronisch gesteuerten Pilzen gehen.

Die Genetik des Gehirns mit Hilfe von KI entschlüsseln

Die detaillierten Karten des menschlichen Gehirns, die im Rahmen des von der EU geförderten Human Brain Project erstellt wurden, sind ab 2025 bereit für ihren großen Auftritt. Diese Karten sollen Wissenschaftern und Ärzten helfen, neue Behandlungsmöglichkeiten für Patienten mit Hirnerkrankungen zu finden, so Katrin Amunts, eine deutsche Neurowissenschafterin an der Universität Düsseldorf und dem Forschungszentrum Jülich in Deutschland. Sie leitete die bahnbrechende zehnjährige Erforschung des menschlichen Gehirns, die den Human Brain Atlas hervorgebracht hat – mit den bisher detailliertesten Karten der Hirnareale und ihrer zellulären Architektur. Neue Entwicklungen stehen bevor, um das volle Potenzial dieser Karten auszuschöpfen.

„Die KI hilft uns bei der Erforschung des Gehirns. Das Gehirn besteht aus 86 Milliarden Nervenzellen, von denen jede mit bis zu 10.000 anderen Zellen verbunden ist, es ist also ein unglaublich komplexes Netzwerk. Selbst unsere leistungsstärksten Computer haben damit Schwierigkeiten“, so die Neurowissenschafterin. „Im Jahr 2025 werden wir über enorme Rechenkapazitäten verfügen, wenn JUPITER, eine der größten KI-Maschinen, in Jülich in Betrieb geht. Durch die Zusammenführung von Daten und KI werden wir in der Lage sein, virtuelle Expertenszenarien zu den Auswirkungen bestimmter Therapien auf das Gehirn durchzuführen.“

„Es ist mir ein großes Anliegen, dass die von uns entwickelten Hirnatlanten noch mehr Patienten zugutekommen. Ich würde mir wünschen, dass sie ein nützliches Instrument für die Diagnose und die Chirurgie sind, etwa bei der Lokalisierung eines Tumors“, meinte die Forscherin: „Unsere Kollegen in Frankreich haben gerade die erste klinische Studie zur Epilepsiechirurgie abgeschlossen, mit der sie vorhersagen konnten, welche Gewebebereiche die Chirurgen entfernen könnten. Die Chirurgen möchten so viel wie möglich entfernen, um einen anfallsfreien Patienten zu haben, zugleich aber auch so wenig wie nötig, um unnötige Schäden zu vermeiden. Jetzt warten wir auf die Ergebnisse. Diese neuen Entwicklungen begeistern mich wirklich. Aus diesem Grund habe ich Medizin studiert: um Menschen zu helfen.“

Ein Durchbruch, den sich Amunts wünscht, „ist das Verständnis, wie das Gehirn auf zellulärer Ebene funktioniert“: „Wir wissen viel über die Zelltypen, molekularen Profile und ihre Gene, aber nicht für jede einzelne der 86 Milliarden Nervenzellen. Wir sehen den Wald vor lauter Bäumen nicht. Ich hoffe, dass wir im Jahr 2025 einige der Lücken zwischen unserem Wissen über die Beziehungen zwischen Gehirnzellen, ihren Genen und Krankheiten auf verschiedenen Ebenen, von Zellen über Netzwerke bis hin zum gesamten Gehirn, schließen können.“

Solarenergie erhält Hilfe aus dem Weltraum

Die Kombination von Satellitendaten mit KI eröffnet überraschende neue Möglichkeiten, bei denen die Möglichkeiten grenzenlos sind, sagt Effie Makri, Elektroingenieurin und Vizepräsidentin für Forschung und Innovation beim griechischen Technologieunternehmen Future Intelligence. Makri leitet das EU-geförderte Projekt RESPONDENT, das die Leistung von KI, Satellitenbeobachtungen und Mini-Wetterstationen miteinander verbindet, um Vorhersagen über die Einspeisung von Energie aus einer Solaranlage ins Netz zu verbessern. Sie prognostiziert, dass 2025 Satellitendaten in noch größerem Umfang und teilweise in unerwarteten Bereichen unseres Lebens eingesetzt werden.

Effie Makri: „Die Satellitenprogramme Galileo und Copernicus sind unglaublich, und Europa kann sehr stolz auf diese Technologien sein. Es gibt so viele Bereiche, in denen wir Satellitendaten zukünftig nutzen werden. Sie sind da, um genutzt zu werden, von der Landwirtschaft über die Energieversorgung bis hin zum Bankwesen und zur Freizeitgestaltung. Wir hoffen, unsere eigene Technologie für die Windenergie nutzen zu können. Satellitendaten können auch genutzt werden, um den besten Standort für einen Photovoltaik-Solarpark auszuwählen.“

„Mehr Echtzeitdaten werden mit historischen Daten kombiniert, um KI-Modelle besser zu trainieren. Dies kann dann helfen, Bilder von Satelliten schneller zu verarbeiten und zum Beispiel den Klimawandel besser zu verfolgen. Wir werden Gletscher oder die Abholzung von Wäldern besser überwachen oder unsere Vorhersagen über die Ausbreitung von Waldbränden verbessern. Der Himmel ist wirklich die Grenze“, so die Expertin.

„Eine weitere mögliche Entwicklung, die ich sehe, ist die weltraumgestützte Energiegewinnung. Dabei würde Solarenergie im Weltraum gesammelt und dann drahtlos zur Erde übertragen werden (über Mikrowellen oder Laser, Anm.). Das ist ein Energiebereich, der wahrscheinlich immer interessanter werden wird.“ Zuletzt fügt sie hinzu: „Ich möchte jedoch, dass KI zum Guten eingesetzt wird. Es gab viele gemischte Gefühle in Bezug auf KI. Ich bin sehr gespannt auf neue Entwicklungen, die der Gesellschaft zugutekommen, aber ich möchte nicht an einer Technologie beteiligt sein, die zum Schaden ausgenutzt wird. Die Europäische Kommission hat diese Dinge hervorragend im Auge behalten und entsprechende Vorschriften entwickelt.“

Selbstreparierende, lebende Baumaterialien

„Wir haben nur begrenzte Ressourcen und müssen uns der Auswirkungen auf das Klima bewusst sein“, sagt Kunal Masania, Ingenieur an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden und Mitglied des EU-geförderten Projekts AM-IMATE. Er entwickelt Verbundmaterialien aus Pilzen, die in Zukunft in Haushaltsmöbeln, Flugzeugteilen und sogar in großen Bauprojekten wie Brücken verwendet werden könnten. Pilze sind eine erneuerbare Ressource, und einige Arten können auf Abfallprodukten aus der Landwirtschaft oder Forstwirtschaft angebaut werden.

„Wir haben Verbundwerkstoffe aus Sägespänen und Holzstücken hergestellt, die von Pilzen zusammengehalten werden. Ingenieure nutzen bereits matrixverstärkte Fasern – auf die gleiche Weise, wie Bäume verstärkt werden. Aber was wir jedoch übersehen haben, sind all die faszinierenden Möglichkeiten, die entstehen, wenn das Material lebt“, so Masania. Man stelle Lego-ähnliche Teile aus Pilzzellen her, die von einem Roboter zusammengefügt werden, um eine kleine Brücke zu bauen. Auch andere aus der Wissenschaftswelt beteiligen sich an diesem Ziel, lebende Materialien und Strukturen Wirklichkeit werden zu lassen.

„Wir planen, Elektroden in dieses Material einzusetzen, damit wir Signale mechanischer Belastung von den Pilzen erfassen können. Außerdem möchten wir den Pilzen Signale senden, um Schäden zu reparieren oder bestimmte Bereiche lokal zu verstärken – etwas, das die Hyphen [Pilzfäden] der Pilze können. Kürzlich hat eine Gruppe in den USA mit Hilfe von Pilzen einen weichen Laufroboter gebaut und den Pilzen Signale gegeben, um die Bewegung zu steuern. Dies ist also ein wirklich spannender Bereich, in dem ich im Jahr 2025 viele neue Innovationen erwarte“, sagt der Experte. Der Vorteil von Strukturen, die aus lebenden Organismen bestehen, könnte darin liegen, dass die Materialien in der Lage sind, Belastungen zu erkennen, zu melden und sich daran anzupassen – und nur dort zu verstärken, wo Material benötigt wird. Können Sie sich ein Fahrrad oder eine Brücke vorstellen, die sich selbst wieder instand setzen?

Eine bessere Zukunft für Bienen und die Natur in Europa

Honigbienen sind weltweit die häufigsten Blütenbesucher in natürlichen Lebensräumen und bestäuben etwa die Hälfte aller Nutzpflanzen. Dennoch geht es ihnen nicht gut, sagt Dirk de Graaf, Biologe an der Universität Gent, Belgien: „Die Bestäubung von Nutzpflanzen und Wildblumen durch Honigbienen ist wertvoller als der gesamte Honig, den sie produzieren – und das bei weitem. Trotzdem geht im Durchschnitt jedes Jahr ein Drittel unserer europäischen Bienenvölker verloren. Das bedeutet, dass für einige Imker alle ihre Bienen tot sind.“

Durch die Rückbesinnung auf die Natur – mit Hilfe der Technologie – wird sich die Situation der europäischen Honigbienen im Jahr 2025 und darüber hinaus jedoch verbessern. De Graaf leitet ein EU-unterstütztes Projekt zur Forschung an Honigbienen namens B-GOOD, das darauf abzielt, ihre Harmonie mit der Natur wiederherzustellen.

„Die große Mehrheit der Honigbienen, die wir in Belgien und Nordeuropa haben, wurde importiert, daher haben wir keine Ethnie, die an unser Klima angepasst ist. Stattdessen konzentrierte sich unsere Imkerei vollständig auf Bienen, die gut für die Honigproduktion und die Ruhe der Bienen waren. In Zukunft wird es notwendig sein, Bienen auszuwählen, die besser gegen Parasiten wie die Varroamilbe resistent sind, anstatt auf Chemikalien zurückzugreifen, um diese Parasiten abzutöten.“

„Wir sollten in den kommenden Jahren versuchen, weniger in unsere Bienenstöcke einzugreifen. Das können wir erreichen, indem wir in Europa entwickelte Technologien einsetzen, wie z. B. Sensoren, die an einem Bienenstock angebracht werden, um die Aktivität und Temperatur aus der Ferne zu überwachen. Eine kürzlich durchgeführte Studie ergab, dass bereits rund 21 Prozent der Imker in 18 europäischen Ländern die automatisierte Datenerfassung nutzen“, so de Graaf.

„Der wahre Mehrwert wird sich zeigen, wenn wir intelligenter Algorithmen entwickeln, die die Daten interpretieren und Benachrichtigungen an den Imker senden. So verbringen sie weniger Zeit mit der Arbeit an den Bienen, und trotzdem werden ihre Bienen gesünder sein.“ Er erwartet, „dass die Nutzung weiter zunimmt, insbesondere bei jüngeren Imkern, die es gewohnt sind, regelmäßig ihr Smartphone zu nutzen. Sie werden ihre Bienen gerne aus der Ferne überwachen und sie ansonsten in Ruhe zu lassen“.

Grünere, sauberere Städte, von denen alle profitieren

Unsere zukünftigen Städte werden grüner, werden weniger CO₂-Emissionen erzeugen und schöner sein, prognostiziert Annemie Wyckmans, Architektin an der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie in Trondheim. Als Leiterin des EU-geförderten Projekts CRAFT bringt sie Kunst- und Kulturgruppen zusammen, um einen nachhaltigen Wandel in den Straßen der Städte zu bewirken. Diese Veränderungen werden größtenteils von lokalen Gemeinschaften vorangetrieben.

„Zurzeit erleben wir viele politische Veränderungen, und der Fokus in den Medien liegt oft auf den negativen Aspekten. Es gibt eine Energiekrise, eine Lebensmittelkrise und eine Gesundheitskrise. Das kann hoffnungslos erscheinen. Doch viele Menschen fanden Hoffnung darin, etwas auf lokaler Ebene tun zu können und in ihren eigenen Gemeinden, Vierteln und Städten wirklich etwas zu bewirken., sagt Wyckmans.

„Wir haben zum Beispiel viele städtische Gärtnereien in Städten wie Zagreb und Sarajevo besucht. Ich hatte davon nie gehört, aber das ist eine regionale Stärke. Sie ermöglichen es den Menschen, ihr eigenes Obst und Gemüse anzubauen. Das ist wichtig, weil viele Menschen möglicherweise nicht genug Geld haben, um gesunde, lokale und nachhaltige Lebensmittel zu kaufen. Diese sind oft teurer als Fast Food und mancherorts schwer zu bekommen. Es ist jedoch einfach, den Menschen Zugang zu einem Stück Land zu verschaffen, auf dem sie ihre eigenen Lebensmittel anbauen können, und ihnen die Möglichkeit zu geben, andere Menschen zu treffen, die dasselbe tun, und sich gegenseitig zu helfen.“

Die Expertin weiter: „Über solche positiven Veränderungen wird oft nicht berichtet. Sie kosten nicht viel, müssen nicht auf große politische Entscheidungen warten und werden leicht übersehen. Ich hoffe, dass diese Art von Bewegung im Jahr 2025 zu groß sein wird, um ignoriert zu werden, weil sie eine kritische Masse erreichen und durchbrechen wird, wodurch sie die Aufmerksamkeit von Politikern, Investoren und anderen auf sich zieht.“

Das CRAFT-Team schöpft Inspiration aus einer EU-Initiative, die den Europäischen Green Deal an die Orte bringt, an denen die Menschen leben. Die Initiative mit dem Namen New European Bauhaus (NEB) möchte, dass das tägliche Leben und die Lebensräume der Menschen von Kunst und Kultur inspiriert sind, im Einklang mit der Natur stehen und soziale Interaktion beinhalten. Neben CRAFT arbeiten Projekte wie Re-Value, Bauhaus Bites und NEB-STAR an denselben Zielen, an denen mehr als 100 Städte und Gemeinden in Europa beteiligt sind.

Wie die Bauhaus-Bewegung in Deutschland des letzten Jahrhunderts zielt auch das NEB darauf ab, Stadtplanung, Wissenschaft, Technologie, Kunst und Gemeinschaftsgeist zu vereinen, um große gesellschaftliche Herausforderungen zu überwinden. Die Kunst selbst kann als Motor wirken, weil sie in den Städten weit verbreitet ist und die Fähigkeit hat, Menschen zu mobilisieren.

Weitere Informationen: Human Brain Project – RESPONDENT – AM-IMATE – B-GOOD – CRAFT