Was sind die großen technologischen Trends in diesem Jahr?

Wissenschaftler werden immer häufiger angefeindet und ihre Arbeit in Zweifel gezogen. Dabei haben die jüngsten Forschungserfolge mit dazu beigetragen, dass so schnell Impfstoffe gegen Covid19 entwickelt wurden. Ein Ausblick des Physikers und Philosophen Lars Jaeger auf die zu erwartenden Entwicklungen von fünf neuen Spitzentechnologien

Auch 2021 war für die Wissenschaften und Technologieentwicklung ein außergewöhnliches Jahr. Leider hielt die Forscher das Covid-Virus weltweit weiterhin in Atem. Doch hier ergaben sich mit der Impfung auch enorme Erfolge. Wie viele Tote mehr hätten wir ohne die 2020 so schnell entwickelten – und 2021 weiterentwickelten – Impfungen! Und wir vergessen leider schnell, was für ein enormer Erfolg der neue Impfstoff ist. Dass die mRNA-basierten Impfstoffe derart erfolgreich sind, hatten sich selbst die Wissenschaftler kaum erträumen lassen (zuvor galten 70 Prozent Impferfolge als Erfolg, heute erreichen mRNA-basierte Impfstoffe Erfolgsraten von 95 Prozent). Leider hat sich auch die Wissenschaftsfeindlichkeit in illiberalen und rechtspopulistischen Kreisen weiter verstärkt, in der deutschen AfD, großen Teilen der schweizerischen SVP, bis hin zu den extremistischen Kreisen der US-amerikanischen Republikaner.

Doch was dürfen wir dieses Jahr im Hinblick auf neue technologische Entwicklungen erwarten? Vergangenes Jahr um diese Zeit beschrieb ich fünf bedeutende Technologien, die große Fortschritte versprachen:

1. Künstliche Intelligenz
2. Quantencomputer
3. Kernfusion
4. Genetik in der Medizin
5. Internet der Dinge

Und tatsächlich ergaben sich auf all diesen Gebieten signifikante, teils gar dramatische Fortschritte. Wer heute zum Beispiel www.deepl.com zum Übersetzen verwendet, merkt, um wie viel besser KI-Tools  geworden ist. Etwas weniger öffentlich erscheinen die Fortschritte bei Quantencomputern. Doch unterdessen werden schon im Finanzsystem über Auswirkungen dieser neuen Maschinen spekuliert. Auch über die Kernfusionstechnologie zur Energieherstellung, die bereits 70 Jahre lang erforscht wurde, ohne dass man davon je viel gehört hat, erfuhr man 2021 immer mehr in der öffentlichen Presse. Da ergeben sich zur Zeit dramatische Fortschritte, sodass wir vielleicht schon in zehn Jahren auf solche Kraftwerke hoffen dürfen. Genetik in der Medizin war das Spitzenthema 2021. Und auch das Internet der Dinge expandierte weiter, insbesondere durch die 5G-Netzwerke.
Doch gibt es noch zahlreiche weitere dramatischen technologischen Entwicklungen, die zurzeit stattfinden. Betrachten wir also weitere fünf neue Spitzentechnologien und ihre möglichen Entwicklungen 2022.

Schlüsseltechnologie 1: Mit Gentechnologie zu Designerbabys, aber auch zur Heilung bis heute unheilbarer Krankheiten

Unbemerkt von der Öffentlichkeit wurde im Jahr 2012 eine neue mächtige Technik gefunden, die Gentechnologen den direkten Zugriff auf einzelne Gene und deren gezielte Manipulation erlaubt. Seither hat sie sich zum wichtigsten Werkzeuge der Gentechnik entwickelt. Ihr Name wird bald so bekannt sein wie DNA oder AIDS: CRISPR. Die Buchstabenfolge steht für »Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats« und beschreibt Abschnitte sich wiederholender DNA im Erbgut. Der spezifische Komplex CRISPR/Cas9 ermöglicht einen außerordentlich präzisen, schnellen und kostengünstigen Eingriff in das Erbgut von Lebewesen. Wird er zur Veränderung des Erbgutes von Pflanzen die Technologie bereits angewendet, so steht sie bei Tieren und Menschen noch am Anfang. Doch längst hat die Arbeit dafür begonnen. Das Potenzial von CRISPR ist immens.

So gab im November 2018 ein bis dahin unbekannter chinesischer Wissenschaftler bekannt, die ersten genetisch editierten Menschen erschaffen zu haben. Er hatte ihr Genom so verändert, dass sie lebenslang gegen HIV immun sind (einige negativen Seiteneffekte fand man erst später). Mehr als ein mittelmäßig ausgestattetes Labor und gentechnologisches Grundwissen hatte es dafür nicht gebraucht. Mit CRISPR-Kindern sind wir endgültig im Zeitalter der Menschenversuche und Designer-Babys angekommen. Zugleich bietet CRISPR enorme Chancen in der Behandlung und Prävention von bis heute unheilbare Krankheiten.

Schlüsseltechnologie 2: Mit Neuro-Enhancement unseren Geist verbessern (und kontrollieren)

Zurzeit erforschen die Menschen enorm viel Neues über die genetischen, chemischen und neurologischen Hintergründe von Gefühlen wie Vertrauen, Mitgefühl, Nachsicht, Großzügigkeit, Liebe und Glauben. Je mehr wir diese erfassen, desto mehr können wir (und werden dies wohl auch) dieses Wissen nutzen, um uns und andere zu manipulieren. Je tiefer Neurowissenschaftler die Funktionsweise und die Prozesse unserer Entscheidungsfindung in unserem Gehirn erfassen, desto zielgenauer können sie unser Fühlen, Denken und Erleben beeinflussen.

Heute schon werden durch die Einschleusung von Neurotransmittern psychische Krankheiten gemildert, aber auch unsere Leistungsfähigkeit als Gesunde kann so manipuliert werden.

Auch die direkte Reizung der entsprechenden Stellen in unserem Gehirn durch neuro-elektrische Impulse verändert beziehungsweise steuert Stimmungslage, Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Selbstkontrolle, Willenskraft, Auffassungsvermögen, sexuelle Lust und vieles mehr.

Wissenschaftler arbeiten an Mikrochips, die ins Gehirn gepflanzt werden können, wo sie unsere Gemütsverfassung permanent verbessern, das Wohlempfinden anheben, Intelligenz, Erinnerungsvermögen und Konzentrationsfähigkeit steigern oder gar dauerhafte Glückseligkeit vermitteln.

Hirnforscher lassen bereits Gehirne und Maschinen miteinander interagieren. Mithilfe von Hirn-Computer-Schnittstellen (brain computer interfaces) übertragen sie zum Beispiel Inhalte aus dem Gehirn eines Menschen auf eine Maschine, damit diese wiederum den Menschen bei verschiedenen Aufgaben unterstützt. Diese Technik wird wohl als erstes in der Breite in Videospielen Anwendung finden, um diese mit direkt ins Gehirn projizierten Sinneseindrücken noch erlebnisreicher zu machen.

Eine bedeutende philosophische Einsicht aus unseren bisherigen Erfahrungen mit der virtuellen Realität ist, dass das geistige Selbstbild des Menschen alles andere als stabil ist und sich verhältnismäßig leicht manipulieren lässt (gegen einen Großteil des philosophischen Glaubens in den vergangenen Jahrhunderten und Jahrtausenden). Zu dieser Einsicht führten im Übrigen auch schon Erfahrungen mit halluzinogenen Drogen in den 1960er und 1970er Jahren. So ist es wenig überraschend, dass wir uns mit geeigneten Set­ups anstatt mit unserem biologischen Körper sehr leicht mit einem künstlichen Körperbild identifizieren können, mit einem sogenannten Avatar.

Schlüsseltechnologie 3: Mit digitalen Algorithmen und Big Data zur Kontrolle über unser Leben

Die Erfassung und Weitergabe von Daten über uns sind längst nicht mehr nur an Computer und Smartphones gebunden. Unsere Smartphones sind oft direkt mit der Heizung und allen Alltagsgeräten unseres Zuhauses verbunden. Populär ist auch die Idee von sogenannten Weara­bles, das sind Kleidungsstücke, in die unterschiedliche Sensoren direkt eingearbeitet werden und die sich mit Apps verbinden, die permanent unseren Puls und andere Körperwerte messen. Er braucht gar keinen Computer mehr. Die Gegenstände unseres Alltags regeln ihre Bedürfnisse direkt im »Internet der Dinge« untereinander. Möglich macht es das ultraschnelle mobile Internet 5G, das atemberaubende Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde ermöglicht.

Wie einfach macht das »Internet der Dinge« doch unser Leben! Doch hat das Ganze einen Haken. Die Daten, die wir überall hinterlassen wie Bakterien nach einem Niesanfall, werden gesammelt, mit immer mächtigeren Algorithmen und immer schlauerer KI verarbeitet und für immer umfassendere Zwecke verwendet. Aus ihnen lassen sich gezielt unsere Verhaltensweisen, Vorlieben und Charaktereigenschaften herauslesen, die Muster unseres Lebens berechnen und zuletzt unser Verhalten und gar Denken beeinflussen.

In einer Welt der totalen Vernetzung wird unsere Privatsphäre verschwinden. Längst ist mit entsprechender Software für Gesichts- und Bilderkennung und einem dichten Netz von Kameras die Erstellung von Bewegungsprofilen einzelner Menschen in Echtzeit kein Problem mehr. Auch Banken bestimmen ihre Kreditvergabe immer mehr durch KI, die unser Wesen zu erfassen vermag. Wir können also schon bald kaum mehr etwas tun, ohne dass jemand davon erfährt. Eric Schmidt, der Chef von Google, hat es so ausgedrückt: »Wenn es etwas gibt, von dem Sie nicht wollen, dass es irgendjemand erfährt, sollten Sie es vielleicht ohnehin nicht tun.«

Schlüsseltechnologie 4: Dem Tod ein Schnippchen schlagen

In den vergangenen 150 Jahren hat sich die menschliche Lebenserwartung verdoppelt. Und mit 2,5 Jahren pro Jahrzehnt steigt sie munter weiter (Ausnahme: USA). So steht die Frage im Raum: Können wir irgendwann beliebig alt werden? Tatsächlich gehen die meisten heutigen Genforscher davon aus, dass sich Alterungsprozesse auf Zellebene aufhalten oder gar umkehren lassen. Durch genetische Manipulationen könnte ein menschlicher Ur-Traum in Erfüllung gehen: der ewige Jungbrunnen.

Tierische Zellen, zum Beispiel die des Fadenwurms Caenorhabditis elegans, lassen sich heute schon durch das gezielte Editieren, das heißt das Verändern, Umschreiben oder Löschen einzelner Teile des DNA-Strangs, komplett umprogrammieren. So lebt ein Wurm, dessen Gen, das ein Enzym namens SGK-1 bildet, aber künstlich ausgeschaltet wurde, 60 Prozent länger als seine nicht manipulierten Artgenossen. Warum sollte ein ähnliches Vorgehen mit menschlichen Zellen nicht möglich sein? Ein anderer Ansatz, um zur Unsterblichkeit zu gelangen, ist die Züchtung ganzer Organe außerhalb des Körpers mithilfe von Stammzellen. Sobald bestehende Organe ihre Funktionsfähigkeit verlieren, könnten die Ersatzorgane in den jeweiligen Körper implantiert werden. Genau dieses Ziel verfolgt die »3D Organ Engineering Initiative« an der Harvard Universität, die bereits erstaunliche Erfolge vorweisen kann: 2019 meldete sie die Züchtung einer künstlichen Niere.

Stammzelltherapien sind ein weiteres mächtiges Tool aus der Werkzeugkiste der modernen Biotechnologie zum Zweck der Krankheitsvorbeugung und Lebensverlängerung. Stammzellen sind Zellen, die sich noch nicht in spezielle Zelltypen wie zum Beispiel Muskel-, Haut- oder Fettzellen ausdifferenziert haben. Aus ihnen lässt sich jegliches Gewebe (im Fall von embryonalen Stammzellen) oder auch bestimmte Gewebetypen (im Fall von adulten Stammzellen) herstellen. Stammzellen könnten die Behandlung heute noch unheilbarer Krankheiten ermöglichen.

Schlüsseltechnologie 5: Mit Nanotechnologie auf atomarer Ebene bauen

Die neben dem Quantencomputer bahnbrechendste Vision zukünftiger Quantentechnologien ist die Konstruktion ultra­kleiner Maschinen, die Arbeiten auf der Ebene von Atomen durchführen können. Solche Nanomaschinen könnten einzelne Atome wie nach einem Baukastenprinzip zusammensetzen und damit jede chemisch mögliche (das heißt energetisch stabile) Verbindung synthetisch herstellen. Sie könnten sich sogar selbst herstellen beziehungsweise replizieren. Dass dies möglich ist, hat uns die Natur längst gezeigt: Die DNA ist nichts anderes als eine sich selbst vervielfältigende Nanomaschine, die die erstaunlichsten Strukturen – man denke nur an die vielgestaltige Synthese von Proteinen, das Fundament allen Lebens – herzustellen vermag.

Tatsächlich gelingt es Forschern bereits, gezielt Strukturen auf atomarer Skala zu manipulieren und sogar Grundbausteine für Nanomaschinen herzustellen: rollende Nanoräder, Nanozahnräder, die sich entlang einer gezackten Kante aus Atomen drehen, Propeller, Scharniere, Greifer, Schalter und vieles mehr. Es lassen sich bereits kleine Motoren und Fahrzeuge entwickeln – und alle sind sie ungefähr einen zehntausendstel Millimeter groß, das heißt nahe der molekularen Größenordnung.

Vor allem in der Medizin wird den Nanomaschinen eine große Zukunft vorausgesagt. Sie könnten zum Beispiel in den menschlichen Körper eingeschleust werden, mit der Aufgabe, sich eigenständig auf die Suche nach Krebszellen zu machen und diese zu vernichten. So wird die zweite Generation von Quantentechnologien unser Leben mindestens genauso stark verändern wie die erste Generation mit Computer, Laser, Atomenergie und bildgebenden Verfahren dies in der Medizin getan hat.

Fazit:

Ich kann mich also nur wiederholen: Unsere Welt verändert sich immer schneller, und zwar nicht wie früher durch Revolutionen auf jeweils einem einzigen technologischen Feld wie die Entstehung des Verbrennungsmotor (Ende des 18. Jahrhunderts), der Eisenbahn (Beginn 1830er Jahre), der Elektrizität (technologischer Ausbau ab 1870er Jahre), der Wärmepumpe (ab 1920er Jahre), des Radios (Ausbau für die Masse ab 1930er), der Atombombe (1945) und vielen anderen Technologien, sondern durch die Entwicklung Dutzender neuer Technologien gleichzeitig. Wiederholen wir uns hier also noch einmal aus dem vergangenen Jahr: In seinem Roman »Schöne Neue Welt« von 1932 beschreibt Aldous Huxley eine Gesellschaft, in der die Menschen mittels biotechnologischer Manipulationen schon mit ihrer Geburt in verschiedene Kasten sortiert und zugleich durch permanenten Konsum, Sex und die Glücksdroge Soma in all ihren Wünschen, Begierden und Gelüsten sofort befriedigt werden. Der Roman wird den meisten Lesern in seinen Grundzügen bekannt sein. Weniger bekannt ist das Jahr, in dem Huxley seine Handlung spielen lässt. Es ist das Jahr 2540 n. Chr., also mehr als 600 Jahre nach Erscheinen des Romans! Dass die von ihm visionär beschriebenen technologischen Möglichkeiten schon nach einem Jahrhundert nicht nur erreicht, sondern durch weitere technologische Entwicklungen weit in den Schatten gestellt werden könnten, hatte sich selbst der Visionär Huxley nicht vorstellen können. Und eins erscheint sicher: Die technologischen Entwicklungen werden sich auch 2022 weiter beschleunigen.

Ein Beitrag von
Lars Jaeger,
Physiker und Philosoph

Lars Jaeger, Jahrgang 1969, studierte in den 1990er Jahren Physik und Philosophie an der Universität Bonn und der École Polytechnique in Paris studiert. Er promovierte am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden im Bereich theoretischer Physik und forschte dort auch weiter auf dem Gebiet der nichtlinearen Dynamik. Vorher hat er auch auf dem Gebiet der Quantenfeldtheorien und Teilchenphysik gearbeitet. Er lebt seit nahezu 20 Jahren in der Schweiz. Seinen Blog führt er seit 2014 unter www.larsjaeger.ch.