An der Mathematik scheiden sich die Geister. Für die einen ist sie ein rotes Tuch und Alptraum der Schulzeit, für die anderen ist sie Inspiration, Herausforderung und Kunst zugleich. Zu den bedingungslosen Mathe-Begeisterten gehört zweifellos Günter M. Ziegler. Er ist nicht nur einer der bekanntesten Mathematiker in Deutschland, sondern zugleich auch einer ihrer glühendsten Fürsprecher. Kaum ein anderer vermag so kompetent und fesselnd über die Bedeutung der Mathematik zu referieren wie der vielfach ausgezeichnete Forscher aus Berlin.

Und so nimmt er uns in dieser Folge mit auf eine faszinierende Reise durch die Geschichte und die Mysterien der Mathematik. Wir sprechen über den berühmten Ishango-Knochen und die Geburt der Mathematik, über Holzwege, die zum wissenschaftlichen Streben dazugehören, und wir lernen, dass Mathematik sowohl olympisch als auch diskret sein kann.

FG031 Abenteuer Mathematik

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Der Kosmos der kleinsten Lebewesen auf dieser Welt ist noch weitgehend unbekanntes Terrain. Die Wissenschaft kennt derzeit rund 19.000 unterschiedliche Arten von Mikroorganismen, aber es gibt tatsächlich bis zu einer Milliarde. Dementsprechend vielfältig zeigen sich die Bakterien, die mikroskopisch kleinen Pilze und Algen – denn sie hatten vier Milliarden Jahre für ihre Evolution, also viel, viel länger als die Tiere und Pflanzen auf dieser Erde.

Als Professor für Mikrobiologie an der TU Braunschweig und Wissenschaftlicher Direktor der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) erforscht Jörg Overmann dieses mit dem bloßen Auge nicht sichtbare Reich. Die Einzeller verhalten sich anders als größere Organismen, eben weil sie so klein sind. Ihr Stoffwechsel läuft viel schneller ab – in ihnen, so könnte man sagen, pulsiert geradezu das Leben.

Viele Menschen halten Mikroorganismen aber für „böse“. Tatsächlich können manche Bakterien Krankheiten auslösen, doch viele verrichten auch für den Menschen sehr nützliche Dinge. Sie erweisen sich zudem sehr flexibel, wenn es darum geht, ökologische Nischen zu besetzen, und alleine die enorme Größe einer Bakterienpopulation mit Millionen von Milliarden Zellen sorgt dafür, dass an für sich seltene genetische Änderungen eben doch sehr häufig auftreten und die Evolution vorantreiben.

Jörg Overmann wurde mit dem Wissenschaftspreis „Forschung in Verantwortung“ 2022 ausgezeichnet, den der Stifterverband auf Vorschlag der Leibniz-Gemeinschaft vergibt.

FG099 Biodiversität von Mikroorganismen

Was ist eigentlich Wissen? Was auf den ersten Blick wie eine ganz triviale Frage wirkt, berührt den Kern menschlicher Erkenntnis. Die Philosophie, die diesen Begriff seit Jahrtausenden auslotet, bewegt sich keineswegs nur in akademischen Sphären, sondern ist ganz aktuell, wenn man das Problem anders formuliert und die Frage stellt: Was sind Fake News?

„Philosophie kann lebensfern wirken, ist es aber nicht“, sagt Markus Schrenk, seit 2014 Professor für Theoretische Philosophie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Gemeinsam mit einem Team aus Lehrenden und Studierenden hat er das Projekt denXte ins Leben gerufen. Die Idee: Bürgerinnen und Bürger ohne Vorkenntnisse für philosophische Zusammenhänge zu begeistern. Das Mittel dazu ist ein ganzes Bündel an Aktivitäten, von klassischen Abendveranstaltungen über Videos bis hin zu sozialen Medien und Livechats.

Philosophie, so kristallisiert sich heraus, ist eine Art Universallehre, die – ähnlich wie die Mathematik – verspricht, Klarheit über die Welt zu verschaffen. Bei der Beschäftigung mit Fragen von Wahrheit, Überzeugung und Handeln wird deutlich: Philosophie steckt im täglichen Leben. Ethik etwa ist für politische Entscheidungen und in der Rechtsprechung bedeutsam. Oder die Entwicklung von Computern wäre ohne das philosophische Konzept von Logik undenkbar gewesen.

Der Stifterverband und die Deutsche Forschungsgemeinschaft haben das Projekt denXte im Jahr 2022 mit dem Communicator-Preis für herausragende Wissenschaftsvermittlung ausgezeichnet.

FG098 Philosophie kommunizieren

"Jedes Kind soll einmal programmiert haben, bevor es sich für einen Beruf entscheidet." So lautet das Ziel, das sich die Hacker School gesetzt hat. In Hamburg beheimatet, aber deutschlandweit aktiv, wendet sich die gemeinnützige GmbH vor allem an Jugendliche im Alter zwischen elf und 18 Jahren. Die Kursangebote – als Teil des Unterrichts oder außerschulisch in Kooperation mit Unternehmen – geben Impulse für die spätere Berufswahl. Insbesondere Mädchen helfen sie, Barrieren zu überwinden und das Thema IT für sich zu entdecken.

Julia Freudenberg, Leiterin der Hacker School, ist Feuer und Flamme für ihre Mission, Jugendliche fürs Programmieren zu begeistern. Und das geht einfach durch Ausprobieren: Ohne Notendruck können die Schülerinnen und Schüler für eine praktische Aufgabe ihren eigenen Lösungsweg finden – eben einen Hack. Und mit dem Erfolgserlebnis stellt sich die Erkenntnis ein, dass Programmieren einfach eine coole Sache ist.

Die Hacker School ist 2014 gestartet und wird alleine in diesem Jahr rund 12.500 Jugendliche erreichen. Sie setzt auf ein großes Netzwerk, in dem auch zahlreiche Unternehmen mittels Corporate Volunteering eingebunden: Oft sind es Auszubildende, die einen IT-Beruf erlernen und als sogenannte Inspirer die Kurse leiten. Sie sprechen auf Augenhöhe mit den Jugendlichen und zeigen: Programmieren ist mehr als Code schreiben. Man braucht Kreativität, Kommunikation, Kollaboration und kritisches Denken – oder kurz: Future Skills, um die digitale Welt mitgestalten zu können.

Der Stifterverband hat die Hacker School 2021 im Rahmen der Initiative ""digital.engagiert"" gefördert und als Bildungsort des Monats ausgezeichnet.

FG097 Hacker School

Das Heulen eines Wolfrudels, ein frühmorgendliches Vogelkonzert, der Gesang der Wale oder das Trommeln einer Wolfsspinne: Mit der Art und Weise, wie die Tierwelt von sich hören lässt, befasst sich die Bioakustik – eine Spezialdisziplin der Zoologie. Am Berliner Museum für Naturkunde existiert eine der drei weltweit größten Sammlungen mit ca. 120.000 Aufnahmen von Tierstimmen. Karl-Heinz Frommolt ist wissenschaftlicher Leiter dieses Archivs.

So vielfältig die Fauna kommuniziert, so unterschiedlich erzeugen die Tiere diese Laute. Viele Wirbeltiere modulieren mit dem Luftstrom in einem Kehlkopf ihre Stimme, wie eben auch der Mensch. Es gibt aber auch andere Mechanismen: Insekten etwa produzieren Schall, indem sie Körperteile aneinanderreiben: So entsteht beispielsweise das für Grillen typische Zirpen. Eine erstaunliche Variabilität legen Vögel an den Tag, die auch den Gesang fremder Arten in ihr eigenes Repertoire einbauen. Der in Australien beheimatete Leierschwanz besitzt ein so ausgeprägtes Stimmorgan, dass er auch Geräusche aus der menschlichen Zivilisation täuschend echt nachahmen kann, wie etwa das Surren einer Kamera oder eine Alarmanlage.

Nützlich erweist sich das Tierstimmenarchiv beispielsweise für die Verhaltensforschung, wenn Biologen in Playback-Experimenten untersuchen, wie Tiere auf bestimmte Laute reagieren. Es wird für künstlerische Zwecke sowie natürlich für Bildung genutzt und zuletzt auch, um durch das automatische Erkennen von Arten zum Monitoring der Biodiversität beizutragen.

FG096 Tierstimmenarchiv

Medizinische Erkenntnis durch Auswertung von Patientendaten aus verschiedenen Quellen – oder Schutz sensibler, persönlicher Informationen vor Weitergabe an Dritte: Das sind zwei berechtigte Anliegen, die meist nur schwer unter einen Hut zu bekommen sind. Der Weg, alle relevanten Daten in einen Topf zu werfen und auszuwerten, ist oft aus rechtlichen Gründen verbaut.

Doch es gibt eine Alternative, die den Konflikt zwischen Kollaboration und Datenschutz auflösen kann. Das Federated Secure Computing genannte Verfahren setzt darauf, dass die Daten quasi ihren Heimathafen gar nicht verlassen. Wenn etwa mehrere Forschungseinrichtungen ihre jeweiligen Datenbestände analysieren, tun sie das für sich parallel auf dieselbe Methode und führen dann ihre Ergebnisse zusammen. Das ist kryptografisch abgesichert, so dass sich keine Rückschlüsse auf einzelne Originaldaten ziehen lassen. Und die Resultate sind im Endeffekt genauso gut wie bei einer gemeinsamen Datenbasis.

Hendrik Ballhausen von der Ludwig-Maximilians-Universität München ist einer der Köpfe dieses innovativen Projekts, das vom Stifterverband im Rahmen der Initiative „Wirkung hoch 100“ gefördert wird. Die zugrunde liegenden mathematischen Verfahren gibt es schon seit den 1970er-Jahren. Neu ist der Open-Source-Ansatz, dieses verteilte Rechnen in schlanke, effiziente Anwendungen zu verpacken, um zum Beispiel Korrelationen in Daten zu erkennen. Dies nutzt nicht nur der medizinischen Forschung, sondern könnte etwa auch in der Wirtschaft zur Erstellung von Branchen-Benchmarks dienen – wenn Unternehmen, die miteinander im Wettbewerb stehen, ihre Daten einfließen lassen, ohne sie aus der Hand zu geben.

FG031 Abenteuer Mathematik

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