Einstein

Ein gebrochenes Rad macht den Gotthard für ein Jahr wieder zum Engpass: Die Weströhre des Basistunnels wurde durch einen entgleisten Güterzug erheblich beschädigt. «Einstein» zeigt, wie der Tunnel repariert wird und fragt nach, wie ein solcher Unfall künftig verhindert werden kann.

Nur sieben Jahre nach seiner Eröffnung ist der Gotthard-Basistunnel wieder eine grosse Baustelle. Vor allem in der Multifunktionsstelle Faido hat der verunfallte Güterzug grosse Schäden angerichtet.

Offene Fragen zum Unfall

Am 10. August 2023 fährt der Zug um die Mittagszeit in den Tunnel ein. Nach rund zehn Kilometern bricht bei einem Güterwagen ein Stück vom Rad weg. Weitere Teile lösen sich, die Radachse hängt schräg unter dem Wagen und beschädigt die Fahrbahn. Auf der Weiche der Multifunktionsstelle wird der Zug auseinandergerissen. Der hintere Teil des Zugs prallt mit voller Wucht ins Spurwechseltor zur Oströhre. Klar ist nach den bisherigen Untersuchungen: Der Radbruch ist der Auslöser. Doch welche Rolle spielte die Weiche, auf der der Zug auseinandergerissen wurde?

Reparatur langwierig und teuer

Alleine die Räumung der Unfallstelle dauerte mehrere Wochen. Seither wird im Tunnel wieder gebaut, in drei Schichten. «Einstein» zeigt, wieso die Reparatur so aufwändig und langwierig ist. Eine grosse Herausforderung ist auch die Koordination der Bauarbeiten mit den gleichzeitig erforderlichen Unterhaltsarbeiten.

Sicherheit im Güterverkehr

Es ist im Güterverkehr nicht das erste Mal, dass ein Radbruch und eine Entgleisung zu einem fatalen Unfall führen. Dass etwas nicht stimmt, bemerkt der Lokführer in solchen Fällen erst, wenn es bereits zu spät ist. Sicherheitsexperten fordern schon länger, dass die Güterwagen mit Entgleisungsdetektoren ausgestattet werden. Zur Diskussion stehen auch zusätzliche Zugkontrolleinrichtungen, um Entgleisungen vor neuralgischen Stellen zu detektieren.

«Einstein» testet verschiedene Fitnesstrainings, denn Muskeln sind nicht nur unsere Motoren, sie bilden auch vielfältige Heilstoffe, die sogar gegen Krebs wirken könnten. «Einstein» über die faszinierende Welt der Muskeln und die Trainingsmethoden wie Aurum, EMS und Crossfit.

Immer öfter zahlen die Schweizerinnen und Schweizer elektronisch. Apps wie Twint haben den Griff zum Portemonnaie ersetzt. Bitcoins behaupten wie elektronisches Bargeld zu funktionieren. Nun reagieren die Zentralbanken: E-Euros sind in der Entwicklung, über einen E-Franken wird laut nachgedacht.

Auf dem Weg zur bargeldlosen Gesellschaft

Bargeld ist auf dem Rückzug. Die Corona-Pandemie hat den Trend zum bargeldlosen Einkaufen noch verstärkt. Mittlerweile zahlen viele sogar den Kaugummi im Kiosk oder das Gemüse auf dem Markt per Karte oder App. Befindet sich die Schweiz deshalb auf dem Weg in eine bargeldlose Gesellschaft? Und was bedeutet es, wenn Noten und Münzen immer mehr verschwinden?

Um diese Fragen zu beantworten, richten Forschende ihren Blick auf Skandinavien. Dort ist Bargeld als Zahlungsmittel praktisch verschwunden. Soziale Bindungen haben sich dadurch verändert und die Gefahr der Verschuldung steigt. Das grösste Problem: Elektronisch zahlen, ohne eine Datenspur zu hinterlassen, ist zurzeit noch nicht möglich. Digitales Geld, dass man wie Bargeld anonym und direkt ausgeben kann, wäre deshalb von grossem Vorteil.

Das Rennen um den E-Franken

Gleich mehrere Organisationen versuchen momentan, einen Digitalfranken zu schaffen. Einige setzen dabei auf die Blockchain. Die Technologie hinter Kryptowährungen, wie dem Bitcoin. Einen anderen Weg geht der Berner Informatikprofessor Christian Grothoff. Dank dem Bezahlsystem GNU Taler, das er mitentwickelt hat, kann man sich die digitale Kopie einer Währung aufs Mobiltelefon laden. Bald soll man in Basel so mit einer digitalen Lokalwährung komplett anonym bezahlen können. Noch zurückhaltend in Sachen E-Geld ist dagegen die Schweizerische Nationalbank. Einen digitalen Franken für die breite Bevölkerung wird es von der SNB in naher Zukunft nicht geben.

Die Zukunft des Geldes

«Einstein» will herausfinden, wie und vor allem mit welchen Währungen künftig bezahlt werden soll. Gemeinsam mit dem Geldökonomen und Podcaster Fabio Canetg unternimmt Moderator Tobias Müller eine Reise, die ihn vom Bundesplatz – unter dem die Goldreserven der Schweiz liegen sollen – in die «Bank der Zukunft» führt. Und erfährt, dass es beim Geld der Zukunft weniger um Noten und Münzen geht, dafür umso mehr um Vertrauen.

Erodierte Böden in der Landwirtschaft, zu viel Hitzestau in den Städten – zu wenig oder schlecht genutztes Wasser im Boden wird zum Problem. Doch es gibt Lösungen, um Landschaften wieder nachhaltig zu vernässen und die Ressource Wasser auch in der Stadt als Klimawerkzeug gegen Hitze zu nutzen.

«Einstein» baut mit bei einem künstlichen Biberdamm: Solche dem Biber abgeschaute Strukturen schaffen natürliche Wasserrückhaltebecken, zu trockene Böden werden revitalisiert und die Biodiversität ökologisch gefördert.

Schwierige Landwirtschaft

Zu trockene oder dichte Böden werden zunehmend zum Problem in der Landwirtschaft. Oft wurden eigentliche Feuchtgebiete über Jahrzehnte für den Anbau entwässert, nun gilt es, solche Flächen zu sanieren. Und: Feuchtackerflächen können etwa mit Nassreis-Anbau alternative Erträge liefern.

Klimafaktor Moore

Hochmoore sind besonders gefährdet, weil weltweit immer mehr davon durch den Torfabbau austrocknen und verschwinden. Das freigesetzte CO2 hat auch Klimafolgen. Forschende sind nun Torf-Alternativen auf der Spur: Sie züchten sogenannte Super-Moose, die bestens auf Mooren gedeihen.

Die Stadt wird zum Schwamm

Und in den Städten wird die Hitze immer mehr zum Problem: Es gibt zu viele versiegelte Flächen und der städtische Baumbestand schwindet. Nun sollen spezielle Substrate das Wasser länger im Boden halten und grössere, bessere Bäume hervorbringen. Viele Städte – auch in der Schweiz – wollen künftig zur «Schwammstadt» werden.

Was ist gutes Lernen und wie kann man Kinder optimal unterstützen? In den letzten Jahren haben Forschende viel darüber herausgefunden, was beim Lernen im Gehirn passiert. Sie bringen neue Ideen in die Schulzimmer. «Einstein» zeigt, wie die Wissenschaft die Schule der Zukunft mitgestaltet.

«Nehmt einen tiefen Atemzug und versucht beim Einatmen zu entspannen.» Primarlehrerin Nathalie Bühler beginnt die Schulstunde ihrer 5./6. Klasse in Bern Bümpliz mit einer achtsamen Übung. Die Kinder sitzen ruhig da, mit geschlossenen Augen und beobachten, was in ihrem Körper passiert. Lebenskompetenz ist im Lehrplan 21 in vielen Fächern integriert. MoMento Swiss hat neu ein Achtsamkeitsprogramm für Schulen und Familien entwickelt. Mit Achtsamkeit lernen die Schülerinnen und Schüler, sich besser zu konzentrieren, ihre Gefühle wahrzunehmen, ihr Impulse zu kontrollieren und sich zu entspannen. Moderatorin Kathrin Hönegger verbringt einen achtsamen Morgen in dieser Schulklasse.

Konzentration gezielt schulen

Forschende in Oregon haben herausgefunden, dass Konzentration und Aufmerksamkeit mit solchen Übungen ganz gezielt geschult werden kann. Kinder aus sozial schwierigen Verhältnissen haben grosse Mühe sich zu konzentrieren. In einem Experiment in verschiedenen Schulklassen konnte die Konzentrationsfähigkeit von diesen Kindern verbessert werden, indem die Lehrerin mit den Kindern Atemübungen zur Entspannung machte. Zudem lernten die Schülerinnen und Schüler über Gefühle zu sprechen und schulten ihre Konzentration gezielt, indem sie auf einem Seil balancieren. Die Studie hat gezeigt, dass Kinder, die an diesem Forschungsprogramm teilgenommen hatten, schneller auf Lernreize reagierten.

Besser lernen dank aktiver Beteiligung und Fehlern

Wenn sich Kinder aktiv am Unterricht beteiligen, lernen sie am besten. Das konnten Neurowissenschaftler aus Frankreich nachweisen. Kinder brauchen direktes Feedback, deshalb sind Gruppenarbeiten wichtig, in denen sie Ziele gemeinsam erarbeiten. Aber auch Fehler sind zentral für den Lernprozess. Irrtümer sind beim Lernen nicht nur normal, sondern unverzichtbar. Sobald das Kind seinen Fehler bemerkt und ihn korrigiert, verbinden sich die neuronalen Netzwerke wieder neu. So kann es seine nächsten Antworten verbessern und sich korrigieren.

Unterschätzer Schlaf

Aber wie wird das Gelernte am besten gespeichert? Dabei wurde die Rolle des Schlafes lange unterschätzt. Forschende konnten nachweisen, dass Kinder nach einem Mittagsschlaf bessere Tests abliefern. Schon seit längerem stellen Neurowissenschaftlerinnen und Neurowissenschaftler fest, dass Schlaf bei der Speicherung eine entscheidende Rolle spielt. Wie das genau funktioniert, ist aber noch lange nicht vollständig erforscht. Sie empfehlen aber, den Lernstoff in Häppchen über mehrere Tage zu verteilen. So kann das Gelernte in der Nacht optimal abgespeichert werden.

Die beliebtesten Äpfel, wie Gala und Golden Delicious, sind anfällig und müssen viel gespritzt werden. Gefragt sind robustere Sorten. Doch das Züchten ist kompliziert und langwierig. Die Gentechnik verspricht eine Abkürzung. Ist dies die Lösung, um die Äpfel resistenter zu machen?

Der Anbau von gentechnisch veränderten Pflanzen ist in der Schweiz wegen des geltenden Moratoriums zwar verboten. Doch an verschiedenen Hochschulen und Instituten wird an gentechnisch veränderten Pflanzen geforscht. Welche Vorteile verspricht man sich davon? «Einstein» zeigt dies am Beispiel des Apfels, den ein Forschungsteam der ETH Zürich resistenter machen will.

Häufig gespritzt – Bio noch mehr

Denn: Die heutigen Tafel-Apfelsorten werden rasch von Pilzen und Schädlingen befallen. Sie müssen deshalb viel und oft gespritzt werden, 10- bis 15-mal pro Saison. Mit den Weintrauben sind Äpfel die Agrarpflanzen mit dem höchsten Pestizideinsatz. Auch Bio-Betriebe sind davon nicht ausgenommen. Sie setzen zwar keine synthetischen Mittel ein. Weil ihre Kupfer- und Schwefelprodukte aber weniger potent sind, müssen sie ihre Bio-Apfelkulturen rund doppelt so oft spritzen, um erstklassige Tafeläpfel zu produzieren.

Klassische Zucht: langwierige Selektion

Von der Produktion über Zucht bis zum Handel sind sich alle einig: Gefragt sind neue, robustere Apfelsorten, die robuster sind und weniger Pflanzenschutz brauchen. Doch das Züchten neuer Sorten, die dereinst Gala oder Golden Deliscious ablösen könnten, ist kompliziert und langwierig. Bei jeder Kreuzung entsteht eine enorme Vielfalt von Abkömmlingen – kaum einer ist geeignet. «Einstein» zeigt den aufwändigen Selektionsprozess. So können über 20 Jahre vergehen, bis eine neue Sorte reif für den Anbau ist.

Gezielte Resistenz mit Gentechnik

Die Gentechnik verspricht eine Abkürzung. Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich arbeiten daran, die beliebte Sorte «Gala» resistenter zu machen, gegen Feuerbrand (Bakterien) und auch Schorf (Pilz). So wurde bereits erfolgreich ein Resistenz-Gen aus einem Wildapfel auf Gala-Pflanzen übertragen. Das Resultat: eine feuerbrand-resistente Sorte. Versuche laufen auch mit der Genschere CRISPR/Cas. Damit sollen gezielt Anfälligkeitsgene deaktiviert werden, um die Pflanze widerstandsfähiger zu machen.

Doch aufs Feld dürften solche geneditierten Pflanzen nicht. In der Schweiz gilt ein Moratorium, das den Anbau verbietet. In der EU wird nun darüber diskutiert, die Methoden, wie sie auch beim ETH-Forschungsteam angewendet werden, zuzulassen. Das Argument: die so gemachten Änderungen am Erbgut sind nicht von natürlichen Mutationen oder von klassischen Züchtungen zu unterscheiden. Auch der Bundesrat will nun eine Vorlage ausarbeiten, die in diese Richtung geht, wie er am 25. Oktober 2023 bekanntgab.

Alternative aus Bio-Züchtung?

Obschon so gezüchtete Pflanzen einen reduzierten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln versprechen, lehnen die Schweizer Bio-Produzentinnen und -Produzenten solch gezielten Eingriffe im Erbgut ab. «Einstein» besuchte einen Apfelzüchter, der spezifisch nach neuen Sorten für den Bioanbau sucht. Er setzt auf die klassische Züchtung, innerhalb eines natürlichen Systems, mit minimalem Pflanzenschutz.

Die Generation Z sei klimabewusst und woke, hört man immer wieder. Sie wird aber auch als fordernd, unzufrieden und besonders ungeduldig betitelt. Doch ticken die heutigen Jugendlichen wirklich so anders als die vorherigen Generationen im gleichen Alter? Oder ist das einfach der heutige Zeitgeist?

Alles Weicheier?

Vegan, woke, zu selbstbewusst und verweichlicht? Sie kleben sich auf Autobahnen, fordern lauthals die rechtliche Gleichstellung für queere Menschen und starren gefühlt 22 Stunden pro Tag auf ihr Smartphone und sollen dadurch eine besonders kurze Aufmerksamkeitsspanne haben. Wie jede Generation haben auch die heutigen «Jungen» mit vielen Vorurteilen zu kämpfen.

Ist die «Jugend von heute» immer die schlechteste?

Die Generation Z – oder abgekürzt Gen Z – ist die erste Generation, die komplett mit dem Internet und Smartphone aufgewachsen ist. Sie verbringen 70 Stunden pro Woche in der digitalen Welt – Zeit, die ihnen dann als Training in der analogen Welt fehlt, sagt ein Experte.

Führt dieser Fakt dazu, dass die heutigen Jugendlichen wirklich so anders ticken als vorhergehende Generationen im selben Alter? Oder gehört es einfach zum gesellschaftlichen Dasein, dass ältere Generationen die Jungen kritisieren?

Das «Einstein»-Generationen-Experiment

Sind die Werte der verschiedenen Generationen so unterschiedlich? Welcher Generationen-Schuh drückt wo am meisten? Und zeichnet sich sogar ein Generationengraben ab?

Um herauszufinden, wie die verschiedenen Generationen denken und gleichzeitig der Generation Z ein bisschen auf den Zahn zu fühlen, hat «Einstein» ein nicht ganz ernstes und nicht repräsentatives Generationenexperiment durchgeführt. Jeweils zehn Vertretende der Generationen Z, Y, X und Babyboomer beantworteten unzählige Fragen zu unterschiedlichsten Themen wie Soziales, Arbeitswelt, Medienkonsum und Vorurteile.

Mit viel Fachwissen untermalt wurde das Geschehene vor Ort von den drei Generationenexperten François Höpflinger, Till Grünewald und Rüdiger Maas. Es ist ein unterhaltsamer Versuch, die Gen Z mal ein bisschen näher kennenzulernen. Und die anderen Generationen auch.

Autonome Fahrzeuge versprechen einen 300-Milliarden-Markt. Taxis ohne Fahrer sind bereits Realität. Bald auch Privatautos? «Einstein» testet autonome Autos: Wie gut sind die maschinellen «Augen» und kann man den Auto-«Gehirnen» moralisches Verhalten beibringen? Wo steht die Mobilität der Zukunft?

Jedes Jahr werden Millionen von männlichen Küken in der Legehennen-Industrie getötet, weil sie für die Eier-Produktion nutzlos sind. Auch in der Bio-Produktion. «Einstein» taucht ein in das Leben der Legehennen und zeigt, wie künftig das Kükentöten verhindert werden kann.

Wir essen immer mehr Eier – im Durchschnitt sind es heute rund 194 pro Jahr. Das hat seinen Preis: Hochleistungs-Legehennen sind heute so gezüchtet, dass sie täglich ein Ei legen. Für die männlichen Tiere dieser Zucht gibt es keine Verwendung, sie werden als Eintages-Küken getötet. Pro Jahr werden so in der Schweiz über 2 Mio. Küken vergast. Bis heute betrifft das auch die Küken von Bio-Eiern. In Deutschland ist diese Praxis seit einem Jahr verboten, nun soll das Kükentöten auch in der Schweiz ein Ende haben. Konventionelle Produzenten haben sich für die Geschlechtsbestimmung im Ei entschieden. Bio Suisse verbietet das und setzt auf sogenannte Zweinutzungshühner. Bis 2026 sollen in der Bioproduktion keine Küken mehr getötet werden.

Das Zweinutzungshuhn – die Zukunft?

Früher war es selbstverständlich, dass Eier und Fleisch vom selben Huhn stammen. Weil aber der Konsum so stark angestiegen ist, gibt es heute Hühner zum Eierlegen oder solche zur Mast, die man als Poulet essen kann. Das Zweinutzungshuhn hingegen ist eine Rasse, die für beides taugt. Aber dieser Legehennentyp ist kommerziell gesehen im Nachteil: Das Huhn legt weniger Eier und der Hahn setzt auch weniger Fleisch an. «Einstein» begleitet Zweinutzungshühner von der Geburt bis hin zur Schlachtung und will wissen: Was heisst das für die Bauern? Welche Hürden müssen sie bei dieser Umstellung überwinden?

Futter optimal nutzen

Sind solche Zweinutzungshühner wirtschaftlich und ökologisch? Diese Frage beschäftigt auch die Wissenschaft. Forschende vom Forschungsinstitut für biologischen Landbau ( FIBL) untersuchen, wie gut Hühner Gras im Freien verwerten und ob mit geeigneter Nahrung im Freien, teure herkömmliche Futterrationen reduziert werden können. Kann man die ökonomischen Nachteile, die das Tier hat, mit der geeigneten Nahrung kompensieren?

Für ein besseres Leben der Legehennen weltweit

Beim Verbot des Kükentötens gehört die Schweiz nicht zu den Ersten. Doch was Forschung an Legehennen anbelangt, ist die Schweiz ganz vorne mit dabei. Hierzulande wurde die Käfighaltung bereits 1991 abgeschafft, während weltweit noch 80 Prozent der Legehennen in kleinen Käfigen lebt. Der Tierschutzforscher Mike Toscano der Universität Bern will in einem grossen Forschungsprojekt dazu beitragen, gesündere und robustere Legehennen für die käfigfreie Haltung zu züchten.

Trendhaustier Huhn

Reto Giacometti ist Nutztierwissenschaftler an der ETH-Zürich. Hobby und Leidenschaft seit seiner Kindheit: Rassenhühner züchten und halten – und sich in Ausstellungen mit anderen Züchterinnen messen. Der Trend, dass heute wieder deutlich mehr Menschen Hühner als Haustier im eigenen Garten wollen, freut den 27-Jährigen sehr. Aber Giacometti stellt klar: Wer will, dass es Hühnern gut geht, sollte bei aller Freude den Aufwand und die Mühen nicht unterschätzen.

ChatGPT, die aktuell erfolgreichste künstliche Intelligenz, mischt die digitale Welt auf. Wie ist KI schon im Alltag angekommen? Was verändert sie bereits heute in der Schule? Experimente auf der Strasse zeigen, wo die Technologie verblüfft und wo sie grandios scheitert.

Künstliche Intelligenz ist auf dem Vormarsch. Mit ChatGPT wurde jüngst eine der fortgeschrittensten Text-KIs öffentlich zur Verfügung gestellt; die ganze Welt wurde zum Entwicklungslabor. Gleichzeitig sind viele Fragen ungelöst: Qualitätskriterien, Regulierung, Ethik. Was sind die Konsequenzen dieser Entwicklung und was bedeutet das für den Umgang mit dieser Technologie?

Instant-KI

Vorbei die Zeiten, in denen nur Nerds und Profis nach monatelangem Training KI-Systeme nutzen konnten: Künstliche Intelligenz ist heute quasi auf Knopfdruck für fast jede/n verfügbar. Kommerzielle Anbieter schiessen wie Pilze aus dem Boden. Wie fühlt sich das an und welche Fragen stellen sich dabei? Das will «Einstein» herausfinden und testet zusammen mit Passanten auf der Strasse kleinen KI-Experimente zu Sprache, Text, Bildern und Videos. Die Erlebnisse sind inspirierend, verblüffend und geben gleichzeitig zu denken.

Begleiter in der Schule

An einem Ort ist KI heute bereits eine Realität, mit der alle Beteiligten umgehen müssen: in der Schule. Wie kann man eine künstliche Intelligenz wie ChatGPT im Unterricht gezielt nutzen? Wo ist eine Unterstützung vielversprechend und was kann sie nicht leisten? Und: Wie verändert das unser Bildungssystem? «Einstein» besucht Ober- und Primarstufe und fühlt Bildungsexpertinnen, Lehrern und Schülerinnen den aktuellen Puls.

Vernetzung, Integration, Automatisierung

Künstliche Intelligenz wird sich immer mehr im Hintergrund in unterschiedlichste Tools integrieren. Wir besuchen Microsoft – der Konzern hat OpenAI, und somit ChatGPT übernommen. Eine Art «Berater-KI» soll im Sinne eines «Co-Piloten» den Nutzern ständig zur Verfügung stehen. So wurde GPT-Architektur schon in die Suchmaschine Bing integriert – KI wird immer mehr Bereiche selbst übernehmen. Was heisst das betreffend Transparenz, Vertrauen und Kontrolle?

Regulierung vor der Tür?

Welche Richtlinien müssen greifen und wo steht die Regulierung von KI-Systemen? In der EU wird gerade der grosse «AI Act» ausgearbeitet; es wäre die erste umfassende Regulierung für künstliche Intelligenz in dieser Art überhaupt. Wir tragen die wichtigsten Punkte und deren Konsequenzen zusammen.

Die Frage lautet also nicht: Wann wird die künstliche Intelligenz denn kommen? Sie ist längst da und wird auch nicht mehr verschwinden. Nun gilt es, sich mit dieser Technologie gesellschaftlich zu arrangieren.