KIT.audio | Der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für Technologie

Die Digitalisierung ganzer Lebensbereiche, die rasante Entwicklung im Bereich der künstlichen Intelligenz und Robotik, daneben eine Reihe weiterer Faktoren, etwa der Klimawandel oder das Verständnis von Erwerbsarbeit als solcher, werden unsere Arbeit in Zukunft entscheidend prägen. Doch auf was genau müssen wir uns als Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer einstellen? Welche Fähigkeiten werden erforderlich sein, und wo ergeben sich neue Möglichkeiten? Die Chancen und Herausforderungen des technologischen Fortschritts für unsere Arbeit stehen im Mittelpunkt des Wissenschaftsjahres 2018 „Arbeitswelten der Zukunft“. Auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie beschäftigen sich auf vielfältige Weise mit Arbeitswelten der Zukunft und wollen in den Dialog mit der Gesellschaft treten. Dabei beziehen sie ganz unterschiedliche Positionen. Für KIT.audio hat der Kölner Autor Heiko Behr mit Expertinnen und Experten aus Informatik, Arbeitswissenschaft, Klimaforschung und Technikfolgenforschung gesprochen. In Szenarien von der Industrieproduktion bis zur Altenpflege zeigen sie auf, was die Arbeit der Zukunft ausmachen könnte – und wie wir die mal vielversprechende, mal bedrohliche Entwicklung steuern könnten.

Energieversorgungsnetze sind die Lebensadern unserer Gesellschaft. Seit ihrem Aufbau Ende des 19. Jahrhunderts haben sie ein hohes Maß an Zuverlässigkeit erreicht. Mit der Energiewende stehen sie jedoch vor einem Paradigmenwechsel: Wenn wir möglichst viel Strom aus Sonne oder Windkraft nutzen wollen, müssen sich auch die Energienetze ändern.

Strom aus erneuerbaren Energiequellen wird dezentral gewonnen. Statt mächtiger Kraftwerke, die aus fossilen oder atomaren Energieträgern Strom erzeugen, wird sich künftig ein fein verästeltes Netz kleiner und kleinster Einspeisestationen entfalten. Von Windparks auf dem Meer muss die Energie dann über große Strom-Autobahnen möglichst verlustfrei über hunderte Kilometer zu den Städten und in die Industriegebiete transportiert werden, und jeder Besitzer einer Photovoltaik-Anlage wird mal Stromproduzent und mal Verbraucher sein. An die „Intelligenz“ des Energienetzes stellt all das neuartige Anforderungen. Auch werden die bisher getrennten Bereiche Elektrizität, Wärme und Verkehr künftig in ein Gesamtsystem integriert werden – etwa, um die „Energie-Ernte“ eines Sommers zu speichern und im Winter zu verbrauchen.

Die Grundlagen für das Energienetz der Zukunft zu erarbeiten ist die Aufgabe des Kopernikus-Projekts ENSURE. In ENSURE https://www.kopernikus-projekte.de/projekte/neue-netzstrukturen stellen sich 23 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft, Industrie und Zivilgesellschaft dieser großen Herausforderung. Im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung arbeiten sie seit 2016 an neuen Systemstrukturen, stabilen Systemführungsmechanismen sowie an der Integration neuer Technologien. Das Karlsruher Institut für Technologie ist hierbei einer von sechs Kernpartnern. Am Ende des ENSURE-Projekts steht – anhand eines „Netzdemonstrators“ – die Realisierung und Erprobung eines zukunftsfesten Energieversorgungssystems. Für KIT.audio hat unser Autor Stefan Fuchs einigen der Energienetz-Pioniere über die Schulter geschaut.

Mit dem eine Milliarde schweren „Tenure-Track-Programm“ sind Bund und Länder daran gegangen, die Tenure-Track-Professur erstmals flächendeckend an den Universitäten in Deutschland zu etablieren. Im September 2017 wurde die Förderung von 468 Tenure-Track-Professuren an 34 Universitäten bekannt gegeben; bis 2032 sollen es 1000 Stellen sein. Unter den erfolgreichen Hochschulen der ersten Bewilligungsrunde ist auch das KIT. Wie man dort den neuen Weg zur Professur in andere Angebote zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses einbaut, aber auch, wie Forscherinnen und Forscher selbst „ihren“ Tenure Track erleben, erkundet die Dezember-Folge von KIT.audio.

Mit Schäden von geschätzt bis zu 80 Milliarden Dollar war der Hurrikan Harvey nicht nur der bislang niederschlagreichste Sturm in der Geschichte Nordamerikas, sondern auch eine der teuersten Naturkatastrophen weltweit. Wetterextreme wie Harvey sorgen für Aufmerksamkeit und Besorgnis. Doch handelt es sich um singuläre Ereignisse oder um Symptome der fortschreitenden globalen Erwärmung? Anlässlich der 23. UN-Klimakonferenz, die in diesem Monat in Bonn stattgefunden hat, haben wir diese Fragen mit Klimaexperten und Katastrophenforschern des KIT erörtert.

Unter dem Eindruck der Nuklearkatastrophe von Fukushima fiel 2011 in Deutschland die Entscheidung für einen beschleunigten Ausstieg aus der zivilen Nutzung der Kernenergie. In dieser Anfangsphase der Energiewende wurde auch die Suche nach einem atomaren Endlager auf eine neue Grundlage gestellt: Nach jahrzehntelangen Querelen um den niedersächsischen Standort Gorleben trat 2014 das „Standortauswahlgesetz“ in Kraft. Mit zwei führenden Protagonisten werfen wir einen Blick auf die komplexe Suche nach einer unterirdischen Stätte, in welcher die radioaktiven Hinterlassenschaften der deutschen Kernkraftwerke für hunderttausende Jahre sicher gelagert werden können. Dass nukleare Entsorgung sich in Endlager-Fragen keineswegs erschöpft, demonstrieren zwei weitere Wissenschaftler, die den Rückbau kerntechnischer Anlagen respektive den Einschluss hochradioaktiver Flüssigabfälle in Glas voranbringen.

Im September 2015 wurden Manipulationen öffentlich, die der Autobauer VW an der Motorsteuerung seiner Dieselfahrzeuge vorgenommen hatte, um US-amerikanische Abgasnormen zu erfüllen. Die großen Unterschiede zwischen angegebenen und tatsächlichen Schadstoffemissionen führten zu Hausdurchsuchungen in Konzernzentralen, Kursstürzen an den Börsen und Milliarden-Strafzahlungen, bescherten vielen Besitzern von Diesel-PKW einen massiven Wertverlust nebst drohenden Fahrverboten und ramponierten das gute Image der deutschen Autoindustrie. Auch nach dem von der Bundesregierung am 2. August veranstalteten „Diesel-Gipfel“ ist nicht abzusehen, welche wirtschaftlichen, technologischen und verkehrspolitischen Folgen der Dieselskandal haben wird.

In der neunten Folge von KIT.audio wirft Podcaster Stefan Fuchs einen differenzierenden, weder pauschal verteidigenden noch eifernd verdammenden Blick auf den gleichsam über Nacht in Verruf geratenen Antrieb. Im Gespräch mit einem Experten für Verbrennungsmotoren und einem Mobilitätshistoriker wird deutlich, dass der Diesel schon seit seinen Anfängen unter Optimierungsdruck stand und dass die Wurzeln der heutigen Debatte bis in die 1970-er Jahre zurückreichen.

Bereits heute leben rund 3,7 Milliarden Menschen in Städten, das ist die Hälfte der Weltbevölkerung. Berechnungen zufolge gibt es im Jahr 2030 bereits fünf Milliarden Städter, viele von ihnen in immer riesenhafteren urbanen Zentren, sogenannten Megacities. Auch in Deutschland prägt der Trend zur Stadt die Besiedlung; auf dem Land lebt nur noch jeder Dritte. Entsprechend groß sind die Herausforderungen, vor denen der Lebensraum Stadt steht: Wasser- und Energieversorgung, saubere Luft, Arbeit, Wohnraum, Verkehr und Ressourcenmanagement, aber auch Sicherheit, soziales Miteinander, demografischer Wandel und Zuwanderung sind Handlungsfelder, auf denen sich die Zukunftsfähigkeit städtischer Regionen erweisen wird. Am KIT befassen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zahlreicher Fachrichtungen mit der Erforschung und nachhaltigen Gestaltung urbaner Räume. Podcaster Philipp Eins hat einige von ihnen getroffen und gefragt, wie das Leben in der Stadt auch in Zukunft lebenswert bleiben kann.

Lange waren Quantencomputer – also Computer, die nicht der Logik von „0“ und „1“ folgen, sondern auf Basis quantenmechanischer Zustände arbeiten – ein Thema für Theoretiker und Grundlagenforscher. Inzwischen wagen Forscherinnen und Forscher weltweit erste Realisierungen der Rechner mit dem Science Fiction-Touch. „Quantencomputer werden die klassischen Computer nicht ersetzen, aber ergänzen für die Lösung spezieller Probleme“, prognostiziert der vielfach ausgezeichnete Experimentalphysiker Wolfgang Wernsdorfer. Ihn und drei weitere Quanten-Pioniere hat Podcaster Heiko Behr im Physik-Hochhaus des KIT aufgesucht und sie zu ihrer Forschung und den Anwendungsperspektiven von Quantencomputern befragt. Zwischen Kryostaten und einer berühmten Katzenkiste ist er dabei zu neuen Einsichten gelangt.

Vom elektronischen Bahnticket bis zum „intelligenten Zuhause“: Cyberphysikalische Systeme (CPS) – in denen Software-Komponenten mit mechanischen und elektronischen Teilen über eine Dateninfrastruktur wie das Internet kommunizieren – sind bereits Teil unseres Alltags. Für den Einzelnen wie für die Gesellschaft bieten CPS etliche Vorteile. Zugleich bergen sie Risiken, nicht zuletzt im Hinblick auf den Schutz der Privatsphäre ihrer Nutzer. Zum Glück gibt es ein Werkzeug, das diesen Schutz wesentlich verbessern kann: Kryptographie. Am Beispiel der Anwendungsfelder Bonuskarten, E-Voting und Smart Home erkundet Podcaster Jan Rähm, wie Kryptographie unsere digitalen Spuren den Blicken Unbefugter entzieht.

Den Geheimnissen der Wolken – ihrer Entstehung, ihrer Verbreitung und ihrem Einfluss auf Wetter und Klima – versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT auf die Spur zu kommen. Sie tun dies in großen Versuchsanalagen und mithilfe von Computersimulationen - aber auch auf den Bergspitzen der Alpen.