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Ein Hauch Apollo

VON ULRICH SCHNABEL

Der größte Forschungswettbewerb der EU ist entschieden: Mit der Simulation des Gehirns und dem Wundermaterial Graphen will Europa an die Weltspitze. Kann das gehen?

Ein Hauch Apollo@ yurok - iStockphoto.comZwei ausgewählte Forschungsprojekte werden mit einer Milliarde Euro von der Europäischen Kommission gefördert - ist der Durchbruch nun garantiert?
Komplexe Großprojekte genießen derzeit - siehe Berliner Flughafen - keinen besonders guten Ruf. Auch um Europas Zukunft ist es nicht gerade rosig bestellt. Die Preisfrage lautet: Gilt auch in diesem Fall die Gleichung minus x minus = plus? Kann sich Europas Forschung ausgerechnet durch die Förderung gigantischer Großprojekte an die Spitze katapultieren?

Das ist jedenfalls die Hoffnung, die hinter der »Flaggschiff-Initiative« der Europäischen Kommission steht. Mit je einer Milliarde Euro sollen in den kommenden zehn Jahren zwei gewaltige Forschungsvorhaben gefördert werden - das sei die »größte Geldprämie« für die Wissenschaft in der Geschichte Europas, protzte EU-Vizepräsidentin Neelie Kroes, als sie am 28. Januar die beiden Gewinner vorstellte. Damit ringt sich Brüssel erstmals zu einer Art Apollo-Strategie für den alten Kontinent durch: Statt die Fördermillionen auf viele kleine Projekte zu verteilen, bündelt man sie auf große Ziele hin - ähnlich wie es John F. Kennedy in den sechziger Jahren mit seiner Vision der Mondlandung vorgemacht hat. Europa will zwar nicht auf den Mond, hat sich aber kaum weniger ambitionierte Ziele gesetzt. Nämlich: a) das Wundermaterial der Zukunft entwickeln und b) das Gehirn entschlüsseln und unser Denkorgan in einem Computer nachbauen.

Klingt ein bisschen hoch gegriffen? Genau das ist beabsichtigt. Europas Position als »Supermacht des Wissens« hänge davon ab, »das Undenkbare denkbar zu machen«, sagte Neelie Kroes. Dabei sollen die jetzt gekürten »Flaggschiffe« nicht nur in der Spitzenforschung voraussegeln, sondern zugleich nach marktnahen Anwendungen Ausschau halten und Europas Wettbewerbsfähigkeit sichern. Dass die zukunftsträchtigen Projekte ausgerechnet jetzt vorgestellt wurden, wenige Tage nach der europakritischen Rede des britischen Premiers David Cameron, erscheint wie der Versuch einer Antwort auf dessen Zweifel an der Zukunft der Gemeinschaft. Die Frage ist allerdings, ob die Forscher die hochgesteckten Erwartungen auch erfüllen können - und ob ihnen Brüssels Politik dabei eher hilft oder schadet.

Dass die beiden Flaggschiffe inhaltlich das Zeug dazu haben, aufsehenerregende Ergebnisse zu liefern, ist unbestritten. Und die Wahl gerade dieser beiden erscheint durchaus logisch: Mit dem Projekt »Graphen« wird solide Materialforschung gefördert, die in Europa gut etabliert ist und der von vielen Experten enormes Anwendungspotenzial bescheinigt wird. Dagegen will das »Human Brain Project« allen Ernstes das komplette Gehirn in einem Computer simulieren. Im Gegensatz zum bodenständigen Graphen-Projekt mutet dieses Unterfangen an wie die Idee eines durchgeknallten Science-Fiction-Autors. Aber alleine die Vorstellung setzt Fantasien frei. Alles in allem kann man der EU-Kommission also eine gute Mischung aus technischem Verstand und visionärer Begeisterung attestieren.

Dass Graphen (mit Betonung auf dem e) der Stoff der Zukunft ist, bezweifelt schließlich kaum jemand. Das dünnste bekannte Material im Universum, erst 2004 entdeckt, ist biegsam wie eine Klarsichtfolie und zugleich hart wie Diamant. Es besteht aus simplem Kohlenstoff, leitet elektrischen Strom rund hundertmal so gut wie herkömmliche Kupferkabel und könnte schon bald das Silizium in Computerchips ersetzen. Widerstandsfähige Touchscreens aus Graphen sind ebenso denkbar wie hauchdünne Smartphones, die sich zusammenrollen lassen. Das Wundermaterial könnte zur Basis effektiverer Solarzellen werden, ultraharte Werkstoffe ermöglichen oder superleichte Autokarosserien. Kurzum: Graphen birgt das Potenzial, unseren Alltag zu verändern - und Firmen reichlich Gewinn zu bescheren. Deshalb sind am Graphen-Projekt neben vielen Forschergruppen auch Firmen wie Nokia, Philips, Airbus oder das deutsche Nanotechnologieunternehmen AMO beteiligt. Da scheint der Erfolg schon fast programmiert.

Das Human Brain Project dagegen ist spekulativer, manche sagen auch: größenwahnsinnig, und folgt der Devise seines Initiators Henry Markram: »Wer wirklich etwas in der Wissenschaft verändern will, muss ein hohes Risiko eingehen.« Sein riskanter Plan lautet: das menschliche Gehirn künstlich nachzubauen, Zelle für Zelle, Molekül für Molekül - als detailgetreue Simulation in einem gigantischen Supercomputer völlig neuen Typs. Für die einen ist dies ein hoffnungslos reduktionistisches Unterfangen; andere Forscher dagegen, wie der an dem Projekt beteiligte Robotiker Alois Knoll, schwärmen von einem »Apollo-Projekt des Geistes«. Davon erhoffen sich die Beteiligten nicht nur einen mächtigen Erkenntnisschub für die Hirnforschung, sondern ebenso für die Robotik oder die Entwicklung neuer Computer, die das menschliche Denkvermögen nachahmen sollen. Schließlich ist das Gehirn in seiner Rechenkapazität bislang noch jeder Maschine turmhoch überlegen. »Eine drei Pfund schwere Masse in unserem Kopf, die auf 60 Watt läuft, leistet mehr als jeder Rechner, der Tausende von Gigawatt braucht und Milliarden Dollar kostet«, sagt Henry Markram.

An der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hat er bereits eine Vorstufe gebaut, das Blue Brain Project. Dazu wurde ein Großrechner mit sämtlichen bekannten Daten über die Funktionsweise von Nervenzellen und Synapsen gefüttert, um diese dann - wie in einem wahnwitzigen dreidimensionalen Puzzle - zusammenzufügen. Am Ende entstand so im Rechner eine »kortikale Säule«, die kleinste Grundeinheit eines Gehirns, bestehend aus 10.000 künstlichen Neuronen (siehe auch "Das 1-Milliarde-Euro-Hirn"). Mit der lässt sich nun experimentieren und ihr Verhalten mit realem Hirngewebe vergleichen - ein allererster Schritt auf dem Weg zu einem simulierten Menschenhirn, wie es das Human Brain Project anstrebt; nur, dass dazu nicht nur 10.000, sondern 100 Milliarden Neuronen nach dem richtigen Bauprinzip zusammengesetzt werden müssen!

Für diese Vision wurde Markram lange belächelt, seine Arbeit als »Schuss ins Blaue« und Verschwendung öffentlicher Gelder kritisiert. Doch nun triumphiert er. »Es ist eine historische Entscheidung der EU, sich so langfristig für ein Forschungsprojekt zu verpflichten«, jubelt er nach dem Sieg im Flaggschiff-Wettbewerb. Damit sei ihm endlich möglich, wovon er immer geträumt habe: »Wir haben eine Plattform, die Neurowissenschaftler und Computerexperten, Mathematiker und Biologen zusammenführt.« Denn keine Disziplin könne das Gehirn alleine erklären. »Das müssen wir alle zusammen schaffen.«

Genau für dieses Umdenken stehe das Human Brain Project. Tatsächlich liest sich die Liste von Markrams Kooperationspartnern wie ein Who's who aller einschlägigen Forscher in Europa. Beteiligt sind das Karolinska-Institut in Stockholm, das Institut Pasteur in Paris, das Sanger Institute in der Nähe von Cambridge, Universitäten in Madrid, Innsbruck, Jerusalem - und viele deutsche Institutionen.

Einer der drei Co-Koordinatoren ist der Physiker Karlheinz Meier von der Universität Heidelberg, der den Bereich Neuromorphic Computing betreut. Auch das Forschungszentrum Jülich spielt eine tragende Rolle: Im dortigen Zentrum für Supercomputing soll schließlich die Simulation des Projekts laufen. Dementsprechend stolz haben auch Bundesforschungsministerin Annette Schavan und die deutsche Helmholtz-Gemeinschaft auf den Zuschlag reagiert. Anderswo sorgt der Geldsegen für die europäischen Forscher für gemischte Gefühle. »Wenn ich sehe, wie viel Geld dadurch jetzt in Europas Neuroforschung geht, macht mich das schon ein wenig neidisch«, gesteht Chris Eliasmith, der an der kanadischen University of Waterloo ebenfalls an künstlichen Hirnmodellen arbeitet. Er verfolgt zwar einen anderen Ansatz als Henry Markram und kritisiert, im Human Brain Project würde zu wenig auf die entscheidende Frage geachtet, wie aus der Aktivität der Nervenzellen am Ende Gedanken und Verhalten entstehen. Trotzdem erwartet er von der geballten europäischen Expertise spannende Fortschritte - auch wenn momentan noch niemand genau sagen könne, wo und wie das Geld am gewinnbringendsten zu investieren sei.

Vor dieser schwierigen Aufgabe stehen nun sowohl Henry Markram als auch Jari Kinaret, der an der schwedischen Chalmers University das Graphen- Flaggschiff auf Kurs bringen muss. In ihren Laboren dürften die beiden project leader in nächster Zeit wohl kaum anzutreffen sein, dafür werden sie in unzähligen Meetings sitzen, um die Fäden ihrer weitverzweigten Forschungskonsortien zu einem sinnvollen Ganzen zu verweben. Denn es ist ja keineswegs gesichert, dass viel Forschungsgeld auch automatisch großartige Ideen erzeugt; im Gegenteil, je größer die Forschungsverbünde werden, umso mehr Zeit fressen bekanntlich das Management und die Bürokratie solcher Konsortien.

Eine ganze Reihe von Experten bezweifelt denn auch den Sinn solch wissenschaftlicher Großvorhaben. »Da wird big science leicht zu big ego«, sagt etwa Ernst-Ludwig Winnacker, der lange Zeit dem European Research Council vorsaß und viel Erfahrung mit europäischer Forschungspolitik hat. So ist die Flaggschiff-Initiative bislang vor allem eines: ein großes Versprechen. Das gilt übrigens auch für die Zusage der EU selbst. Denn die vollmundig genannte Fördersumme von einer Milliarde Euro steht bislang nur auf dem Papier. Tatsächlich muss die Finanzierung für die kommenden zehn Jahre erst im EU-Programm »Horizont 2020« gesichert werden, das derzeit in Brüssel noch verhandelt wird.

Dass es mit der Zusage europäischer Fördermittel so eine Sache ist, haben die Wissenschaftler bereits schmerzlich erfahren. So wurde das in Aussicht gestellte Budget im Laufe des Flaggschiff- Wettbewerbs immer mehr zusammengestrichen. War anfangs tatsächlich noch von einer runden Milliarde pro Gewinner aus Brüssel die Rede, wurde plötzlich entschieden, dass die EU nur jeweils die Hälfte des Geldes zur Verfügung stellen würde. Die andere Hälfte müssen sich nun die beteiligten Forscher selbst besorgen - bei ihren Regierungen, der Industrie oder aus anderen Fördertöpfen. Das ist so, als würde man im Lotto den Jackpot gewinnen, aber dann einen Brief von der Lotto-Gesellschaft bekommen: Leider können wir Ihnen das Geld nur auszahlen, wenn Ihre Eltern die Hälfte davon zuschießen.

So hat sich während des Flaggschiff-Wettbewerbs bei manchen Forschern auch Frust aufgestaut. »Brüssel ist in allen Punkten hinter den Versprechen zurückgeblieben«, klagte ein führender Wissenschaftler von einem der sechs Finalisten gegenüber der ZEIT, »für uns ist das eine Verlustrechnung.« Dabei geht es nicht allein ums Geld, sondern auch um die Bedingungen, die Brüssel diktierte. Von einem arroganten Verhalten der europäischen Forschungsbürokraten war die Rede, von ausuferndem Papierkrieg und von willkürlich gesetzten Terminen, zu denen die Wissenschaftler wie Bittsteller antanzen mussten. »Das Programm bewirkt nichts anderes, als Wissenschaftler vom Arbeiten abzuhalten«, ärgerte sich der Forscher, der nicht namentlich genannt werden möchte, weil er befürchtet, sonst künftig keine EU-Forschungsgelder mehr zu erhalten.

Was also ist von den neuen Flaggschiffen tatsächlich zu erwarten? Mit dieser Frage beschäftigte sich vor drei Jahren eine Studie der Wiener Strategieberatung Eutema im Auftrag der EU. »Unter Experten gibt es einige Skepsis, ob Flaggschiff-Initiativen wirklich der beste Weg zu einem Durchbruch in der Grundlagenforschung sind«, heißt es dort vorsichtig. Für ihre Studie hatten die Eutema-Experten rund sechzig ähnliche Großinitiativen ausgemacht - vom Apollo-Programm über das Humangenomprojekt bis zur Strategic Computing Initiative der USA - und sechs davon genauer unter die Lupe genommen. Dabei zeigte sich, dass deren Bilanz recht gemischt ausfällt: So hat etwa die Strategische Computer-Initiative ihr Ziel, innerhalb von zehn Jahren künstliche Intelligenz zu erzeugen, glatt verfehlt. Immerhin aber habe sie manch technischen Fortschritt angestoßen und etwa zu besserer Planungs- und Logistiksoftware unter anderem für das Militär geführt, stellt die Eutema-Studie fest.

Auch das Humangenomprojekt hat die daran geknüpften Erwartungen bekanntlich nur halb erfüllt: Zwar gelang es, das komplette Erbgut des Menschen zu sequenzieren; doch die Erwartung, damit das »Buch des Lebens« lesen zu können, stellte sich als allzu naiv heraus. Das Zusammenspiel von Genen, Proteinen und Steuerungsmechanismen erwies sich am Ende als sehr viel komplexer, als man es sich anfangs vorgestellt hatte.

Gut möglich, dass Ähnliches auch für das Human Brain Project gilt: dass an dessen Ende eben kein kompletter Nachbau eines Menschenhirns steht, kein »künstliches Bewusstsein«, wie manche heute erhoffen (und andere befürchten), sondern eher »Teflon-Pfannen-Ergebnisse«, wie Ernst-Ludwig Winnacker prognostiziert. »Ob man am Ende wirklich das Gehirn versteht, wage ich zu bezweifeln«, sagt der Biochemiker. »Dennoch wird man in diesem Projekt sicher eine Menge lernen.« Mediziner erhoffen sich von einem besseren Verständnis unseres Denkorgans etwa Aufschlüsse über neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson; ein künstliches Modell des Gehirns könnte eventuell helfen, die Wirkung entsprechender Medikamente punktgenau zu simulieren und eines Tages auch die ungeliebten Tierexperimente obsolet machen. »Am Rechner lassen sich in Minutenschnelle Resultate gewinnen, die im Labor Jahre erfordern«, wirbt Henry Markram.

Und zumindest die road map dazu habe man nun in der Hand: Gut 600 Seiten stark ist der Antrag des Human Brain Project, den Markram in Brüssel eingereicht hatte. Darin seien die Schritte für die kommenden 18 Monaten schon einmal detailliert geregelt. In dieser Zeit wird es darum gehen, das Konsortium zu vernetzen, die gemeinsame Arbeit aufzunehmen und erste Ergebnisse vorzulegen. Denn in eineinhalb Jahren erfolgt die nächste Evaluation in Brüssel. Bis zur Entschlüsselung des Denkens ist es noch ein sehr weiter Weg.


Aus DIE ZEIT :: 31.01.2013

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