Neben der Verringerung von Treibhausgasen erklärte der Weltklimarat Climate Engineering für unverzichtbar, um die Erderwärmung zu begrenzen. Durch den aktiven technologischen Eingriff in das Klimasystem soll der Temperaturanstieg abgemildert werden. Seit 2012 beschäftigt sich ein interdisziplinäres Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft unter Beteiligung des KIT mit der Wirksamkeit sowie den Risiken und Nebeneffekten von Climate-Engineering-Strategien.

Eine dieser Strategien ist das sogenannte Radiation Management (RM). Dabei soll die Einstrahlung kurzwelligen Sonnenlichtes auf die Erde verringert werden. Ein Ansatz ist dafür ist die Stratospheric Aerosole Injection (SAI), bei der Schwefelpartikel in der Stratosphäre ausgebracht werden. Das passiert auf natürliche Weise auch bei Vulkanausbrüchen. Die Partikel führen zu Wolkenbildung, welche das kurzwellige Sonnenlicht reflektieren.

Professor Thomas Leisner, Leiter des Departments Atmosphärische Aerosolforschung am Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des KIT untersuchte zusammen mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Heidelberg die Wirkung von SAI mithilfe numerischer Modelle: „Dabei zeigten sich, die Grenzen des Konzepts. Ab einer bestimmten Konzentration verklumpen die Partikel in der Atmosphäre und fallen zu Boden“, so Leisner. Eine Schädigung der Ozonschicht und weitreichende Veränderungen des Wasserkreislaufs seien mögliche Nebenwirkungen.

Wolkenmodell mit bisher unerreichtem Detailgrad

Ein weiteres Konzept für RM ist das Arctic Winter Cirrus Thinning (AWiCiT). Dabei werden Zirrus-Wolken, die sich in großer Höhe über der Arktis befinden, aufgelöst. Zirren wirken wie eine Wärmedecke für die Erde, indem sie deren langwellige Wärmestrahlung reflektieren und damit verhindern, dass die Wärme ins Weltall abgegeben wird.

Dr. Bernhard Vogel, Leiter der Arbeitsgruppe „Spurenstoffmodellierung und Klimaprozesse“ des Departments Troposphärenforschung am IMK untersuchte diesen Ansatz mit einem bisher unerreicht detaillierten Wolkenmodell und einer genaueren Aerosolphysik. Er konnte zwar nachweisen, dass mithilfe von AWiCiT tatsächlich ein Kühlungseffekt erzeugt werden kann. Unter bestimmten Umständen kann sich der Effekt jedoch ins Gegenteil verkehren. „Die Atmosphäre ist ungeheuer komplex. Was Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen angeht, gibt es große Unsicherheiten“, erklärt Vogel.

Darüber hinaus stellen sich beim Climate Engineering auch politische Fragen: Dürfen einzelne Staaten im Alleingang Eingriffe ins weltweite Klimasystem vornehmen? Wer haftet für mögliche Schäden in den Nachbarländern? Für Leisner und Vogel sind die Strategien des Climate Engineering mit zu vielen unvorhersehbaren Nebenwirkungen behaftet. Umso wichtiger sei es, die Forschung in diesem Bereich so weit als möglich voranzutreiben, damit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Gesellschaft und Politik möglichst klar alle möglichen Risiken aufzeigen können.

Die Frage nach der Zukunft des menschlichen Körpers steht angesichts des neurotechnologischen Fortschritts im Mittelpunkt eines Projekts, das seit 2018 am KIT läuft: Mit „Futurebody“ untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des KIT, wie sich das Zusammenwachsen von Körper und Technik auf die Gesellschaft auswirkt. Dabei analysieren sie auch damit zusammenhängende Ängste und Hoffnungen.

Im Blick stehen Neurotechnologien und Prothesen, Entwicklungen in der Robotik sowie Künstliche Intelligenz und ihr Einfluss auf das Verständnis der Verbindung von Maschine und Mensch. Das Team um Projektleiter Christopher Coenen betrachtet unter anderem Neurotechnologien, mit denen etwa Verbesserungen in der Gedächtnis- oder Denkleistung oder bei körperlichen Einschränkungen angestrebt und teilweise bereits erreicht werden – etwa bei Parkinsonpatienten, die damit ihren Bewegungsapparat wieder besser kontrollieren können.

In einer Studie, an der seitens des KIT das Cognitive Systems Lab beteiligt war, wurde gezeigt, dass aus der Messung von Gehirnströmen von Probandinnen und Probanden einzelne Sprachlaute und kontinuierlich gesprochene komplette Sätze erkannt werden können. „Das weist darauf hin, dass Gehirninhalte maschinell aufgezeichnet werden können“, erklärt Coenen. Eine interessante Vision sei hier, dass Menschen in Zukunft techno-telepathisch miteinander kommunizieren werden.

Intelligente Prothesen zur Verbesserung der Lebensqualität

Coenen nimmt mit seiner Forschungsgruppe auch am Projekt INOPRO teil, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Darin arbeiten Partner aus der Industrie mit der Wissenschaft und Anwendern vor allem an der Entwicklung intelligenter Gliedmaßenprothesen. Neurotechnologie spielt dabei eine wichtige Rolle.

Das KIT ist durch die Forschungsgruppe für Hochperformante Humanoide Technologien (H²T) am Institut für Anthropomatik und Robotik und durch das ITAS vertreten. Der Fokus des ITAS ist die Verbesserung der Lebensqualität der Prothesennutzer und deren Selbstwahrnehmung. Zentral ist zudem die Frage, wie die Nutzerinnen und Nutzer an die Technik kommen. Es geht dabei vor allem um die Erstattungsfrage im Gesundheitswesen. „Außerdem wollen wir Interessengruppen von Prothesenträgern dabei unterstützen, sich stärker in forschungspolitische Diskussionen einzubringen“, sagt Coenen.

Um den Ausbruch von bewaffneten Konflikten zu verhindern oder zu beenden setzt die Völkergemeinschaft meist auf Diplomatie. Eine Domäne, in der Taktgefühl und Verhandlungsgeschick gefragt sind. Keine Eigenschaften, die man Maschinen zuspricht. Dennoch könnten Diplomaten in Zukunft auf die Unterstützung Künstlicher Intelligenz (KI) zurückgreifen. Wie KI-Anwendungen bei der Friedensstiftung helfen können, haben Forscherinnen und Forscher am Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren (AIFB) des KIT untersucht.

„Schon heute werden Verhandlungen häufig durch Online-Aktivitäten ergänzt“, sagt Dr. Michael Färber vom AIFB. „Konfliktparteien und Interessenvertreter nutzen Soziale Medien, um sich Gehör zu verschaffen und produzieren dabei große Datenmengen, die mit konventionellen Mitteln nicht ausreichend analysiert werden können.“ Das sei aber nötig, um die Positionen der Konfliktparteien nachzuvollziehen.

Ein Einsatz mit Tücken

Färber und sein Team arbeiten deshalb an Methoden und Anwendungsszenarien, um Friedensprozesse durch KI-Technologien zu unterstützen. Text-Mining-Systeme könnten etwa Online-Äußerungen von Konfliktparteien durchforsten und Handlungsempfehlungen auf Basis von Erfahrungen aus früheren Friedensprozessen geben. Neben harten Fakten sind Friedensforscher an der Extraktion von Argumenten der Konfliktparteien interessiert. Um diese komplexe Aufgabe zu bewältigen setzt Färbers Team auf aktuelle Methoden des Maschinellen Lernens.

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Friedensmediation ist allerdings nicht ohne Tücken, wie Färber einräumt: „KI kann zwar einen wichtigen Beitrag leisten, allerdings besteht auch die Gefahr, dass sie bestehende Machtverhältnisse verändert und der Komplexität von Friedensprozessen nicht gerecht wird. Gänzlich automatisierte Friedensverhandlungen sind momentan weder erwünscht noch realisierbar.“

Auch seien noch viele praktische Fragen offen: „Wir müssen Trainingsdaten für die Analyse von Konfliktpositionen entwickeln.“ Die KI müsse außerdem die menschliche Entscheidungsfreiheit gewährleisten, transparent und fair sein. KI-basierte Friedensverhandlungen könnten aufgrund mangelnder Datenbasis, Falschinformationen oder Fehleinschätzungen schnell in einer Sackgasse enden.