Archiv der Kategorie: Nanotechnologie

The Pentagon’s Push to Program Soldiers’ Brains

The military wants future super-soldiers to control robots with their thoughts.

I. Who Could Object?

“Tonight I would like to share with you an idea that I am extremely passionate about,” the young man said. His long black hair was swept back like a rock star’s, or a gangster’s. “Think about this,” he continued. “Throughout all human history, the way that we have expressed our intent, the way we have expressed our goals, the way we have expressed our desires, has been limited by our bodies.” When he inhaled, his rib cage expanded and filled out the fabric of his shirt. Gesturing toward his body, he said, “We are born into this world with this. Whatever nature or luck has given us.“

His speech then took a turn: “Now, we’ve had a lot of interesting tools over the years, but fundamentally the way that we work with those tools is through our bodies.” Then a further turn: “Here’s a situation that I know all of you know very well—your frustration with your smartphones, right? This is another tool, right? And we are still communicating with these tools through our bodies.”

And then it made a leap: “I would claim to you that these tools are not so smart. And maybe one of the reasons why they’re not so smart is because they’re not connected to our brains. Maybe if we could hook those devices into our brains, they could have some idea of what our goals are, what our intent is, and what our frustration is.”

So began “Beyond Bionics,” a talk by Justin C. Sanchez, then an associate professor of biomedical engineering and neuroscience at the University of Miami, and a faculty member of the Miami Project to Cure Paralysis. He was speaking at a tedx conference in Florida in 2012. What lies beyond bionics? Sanchez described his work as trying to “understand the neural code,” which would involve putting “very fine microwire electrodes”—the diameter of a human hair—“into the brain.” When we do that, he said, we would be able to “listen in to the music of the brain” and “listen in to what somebody’s motor intent might be” and get a glimpse of “your goals and your rewards” and then “start to understand how the brain encodes behavior.”

He explained, “With all of this knowledge, what we’re trying to do is build new medical devices, new implantable chips for the body that can be encoded or programmed with all of these different aspects. Now, you may be wondering, what are we going to do with those chips? Well, the first recipients of these kinds of technologies will be the paralyzed. It would make me so happy by the end of my career if I could help get somebody out of their wheelchair.”

Sanchez went on, “The people that we are trying to help should never be imprisoned by their bodies. And today we can design technologies that can help liberate them from that. I’m truly inspired by that. It drives me every day when I wake up and get out of bed. Thank you so much.” He blew a kiss to the audience.

A year later, Justin Sanchez went to work for the Defense Advanced Research Projects Agency, the Pentagon’s R&D department. At darpa, he now oversees all research on the healing and enhancement of the human mind and body. And his ambition involves more than helping get disabled people out of their wheelchair—much more.

DARPA has dreamed for decades of merging human beings and machines. Some years ago, when the prospect of mind-controlled weapons became a public-relations liability for the agency, officials resorted to characteristic ingenuity. They recast the stated purpose of their neurotechnology research to focus ostensibly on the narrow goal of healing injury and curing illness. The work wasn’t about weaponry or warfare, agency officials claimed. It was about therapy and health care. Who could object? But even if this claim were true, such changes would have extensive ethical, social, and metaphysical implications. Within decades, neurotechnology could cause social disruption on a scale that would make smartphones and the internet look like gentle ripples on the pond of history.

Most unsettling, neurotechnology confounds age-old answers to this question: What is a human being?

II. High Risk, High Reward

In his 1958 State of the Union address, President Dwight Eisenhower declared that the United States of America “must be forward-looking in our research and development to anticipate the unimagined weapons of the future.” A few weeks later, his administration created the Advanced Research Projects Agency, a bureaucratically independent body that reported to the secretary of defense. This move had been prompted by the Soviet launch of the Sputnik satellite. The agency’s original remit was to hasten America’s entry into space.

During the next few years, arpa’s mission grew to encompass research into “man-computer symbiosis” and a classified program of experiments in mind control that was code-named Project Pandora. There were bizarre efforts that involved trying to move objects at a distance by means of thought alone. In 1972, with an increment of candor, the word Defense was added to the name, and the agency became darpa. Pursuing its mission, darpa funded researchers who helped invent technologies that changed the nature of battle (stealth aircraft, drones) and shaped daily life for billions (voice-recognition technology, GPS devices). Its best-known creation is the internet.

The agency’s penchant for what it calls “high-risk, high-reward” research ensured that it would also fund a cavalcade of folly. Project Seesaw, a quintessential Cold War boondoggle, envisioned a “particle-beam weapon” that could be deployed in the event of a Soviet attack. The idea was to set off a series of nuclear explosions beneath the Great Lakes, creating a giant underground chamber. Then the lakes would be drained, in a period of 15 minutes, to generate the electricity needed to set off a particle beam. The beam would accelerate through tunnels hundreds of miles long (also carved out by underground nuclear explosions) in order to muster enough force to shoot up into the atmosphere and knock incoming Soviet missiles out of the sky. During the Vietnam War, darpa tried to build a Cybernetic Anthropomorphous Machine, a jungle vehicle that officials called a “mechanical elephant.”

The diverse and sometimes even opposing goals of darpa scientists and their Defense Department overlords merged into a murky, symbiotic research culture—“unencumbered by the typical bureaucratic oversight and uninhibited by the restraints of scientific peer review,” Sharon Weinberger wrote in a recent book, The Imagineers of War. In Weinberger’s account, darpa’s institutional history involves many episodes of introducing a new technology in the context of one appealing application, while hiding other genuine but more troubling motives. At darpa, the left hand knows, and doesn’t know, what the right hand is doing.

The agency is deceptively compact. A mere 220 employees, supported by about 1,000 contractors, report for work each day at darpa’s headquarters, a nondescript glass-and-steel building in Arlington, Virginia, across the street from the practice rink for the Washington Capitals. About 100 of these employees are program managers—scientists and engineers, part of whose job is to oversee about 2,000 outsourcing arrangements with corporations, universities, and government labs. The effective workforce of darpa actually runs into the range of tens of thousands. The budget is officially said to be about $3 billion, and has stood at roughly that level for an implausibly long time—the past 14 years.

The Biological Technologies Office, created in 2014, is the newest of darpa’s six main divisions. This is the office headed by Justin Sanchez. One purpose of the office is to “restore and maintain warfighter abilities” by various means, including many that emphasize neurotechnology—applying engineering principles to the biology of the nervous system. For instance, the Restoring Active Memory program develops neuroprosthetics—tiny electronic components implanted in brain tissue—that aim to alter memory formation so as to counteract traumatic brain injury. Does darpa also run secret biological programs? In the past, the Department of Defense has done such things. It has conducted tests on human subjects that were questionable, unethical, or, many have argued, illegal. The Big Boy protocol, for example, compared radiation exposure of sailors who worked above and below deck on a battleship, never informing the sailors that they were part of an experiment.

Eddie Guy
Last year I asked Sanchez directly whether any of darpa’s neurotechnology work, specifically, was classified. He broke eye contact and said, “I can’t—We’ll have to get off that topic, because I can’t answer one way or another.” When I framed the question personally—“Are you involved with any classified neuroscience project?”—he looked me in the eye and said, “I’m not doing any classified work on the neurotechnology end.”

If his speech is careful, it is not spare. Sanchez has appeared at public events with some frequency (videos are posted on darpa’s YouTube channel), to articulate joyful streams of good news about darpa’s proven applications—for instance, brain-controlled prosthetic arms for soldiers who have lost limbs. Occasionally he also mentions some of his more distant aspirations. One of them is the ability, via computer, to transfer knowledge and thoughts from one person’s mind to another’s.

III. “We Try to Find Ways to Say Yes”

Medicine and biology were of minor interest to darpa until the 1990s, when biological weapons became a threat to U.S. national security. The agency made a significant investment in biology in 1997, when darpa created the Controlled Biological Systems program. The zoologist Alan S. Rudolph managed this sprawling effort to integrate the built world with the natural world. As he explained it to me, the aim was “to increase, if you will, the baud rate, or the cross-communication, between living and nonliving systems.” He spent his days working through questions such as “Could we unlock the signals in the brain associated with movement in order to allow you to control something outside your body, like a prosthetic leg or an arm, a robot, a smart home—or to send the signal to somebody else and have them receive it?”

Human enhancement became an agency priority. “Soldiers having no physical, physiological, or cognitive limitation will be key to survival and operational dominance in the future,” predicted Michael Goldblatt, who had been the science and technology officer at McDonald’s before joining darpa in 1999. To enlarge humanity’s capacity to “control evolution,” he assembled a portfolio of programs with names that sounded like they’d been taken from video games or sci-fi movies: Metabolic Dominance, Persistence in Combat, Continuous Assisted Performance, Augmented Cognition, Peak Soldier Performance, Brain-Machine Interface.

The programs of this era, as described by Annie Jacobsen in her 2015 book, The Pentagon’s Brain, often shaded into mad-scientist territory. The Continuous Assisted Performance project attempted to create a “24/7 soldier” who could go without sleep for up to a week. (“My measure of success,” one darpa official said of these programs, “is that the International Olympic Committee bans everything we do.”)

Dick Cheney relished this kind of research. In the summer of 2001, an array of “super-soldier” programs was presented to the vice president. His enthusiasm contributed to the latitude that President George W. Bush’s administration gave darpa—at a time when the agency’s foundation was shifting. Academic science gave way to tech-industry “innovation.” Tony Tether, who had spent his career working alternately for Big Tech, defense contractors, and the Pentagon, became darpa’s director. After the 9/11 attacks, the agency announced plans for a surveillance program called Total Information Awareness, whose logo included an all-seeing eye emitting rays of light that scanned the globe. The pushback was intense, and Congress took darpa to task for Orwellian overreach. The head of the program—Admiral John Poindexter, who had been tainted by scandal back in the Reagan years—later resigned, in 2003. The controversy also drew unwanted attention to darpa’s research on super-soldiers and the melding of mind and machine. That research made people nervous, and Alan Rudolph, too, found himself on the way out.

In this time of crisis, darpa invited Geoff Ling, a neurology‑ICU physician and, at the time, an active-duty Army officer, to join the Defense Sciences Office. (Ling went on to work in the Biological Technologies Office when it spun out from Defense Sciences, in 2014.) When Ling was interviewed for his first job at darpa, in 2002, he was preparing for deployment to Afghanistan and thinking about very specific combat needs. One was a “pharmacy on demand” that would eliminate the bulk of powdery fillers from drugs in pill or capsule form and instead would formulate active ingredients for ingestion via a lighter, more compact, dissolving substance—like Listerine breath strips. This eventually became a darpa program. The agency’s brazen sense of possibility buoyed Ling, who recalls with pleasure how colleagues told him, “We try to find ways to say yes, not ways to say no.” With Rudolph gone, Ling picked up the torch.

Ling talks fast. He has a tough-guy voice. The faster he talks, the tougher he sounds, and when I met him, his voice hit top speed as he described a first principle of Defense Sciences. He said he had learned this “particularly” from Alan Rudolph: “Your brain tells your hands what to do. Your hands basically are its tools, okay? And that was a revelation to me.” He continued, “We are tool users—that’s what humans are. A human wants to fly, he builds an airplane and flies. A human wants to have recorded history, and he creates a pen. Everything we do is because we use tools, right? And the ultimate tools are our hands and feet. Our hands allow us to work with the environment to do stuff, and our feet take us where our brain wants to go. The brain is the most important thing.”

Ling connected this idea of the brain’s primacy with his own clinical experience of the battlefield. He asked himself, “How can I liberate mankind from the limitations of the body?” The program for which Ling became best known is called Revolutionizing Prosthetics. Since the Civil War, as Ling has said, the prosthetic arm given to most amputees has been barely more sophisticated than “a hook,” and not without risks: “Try taking care of your morning ablutions with that bad boy, and you’re going to need a proctologist every goddamn day.” With help from darpa colleagues and academic and corporate researchers, Ling and his team built something that was once all but unimaginable: a brain-controlled prosthetic arm.

No invention since the internet has been such a reliable source of good publicity for darpa. Milestones in its development were hailed with wonder. In 2012, 60 Minutes showed a paralyzed woman named Jan Scheuermann feeding herself a bar of chocolate using a robotic arm that she manipulated by means of a brain implant.

​Eddie Guy
Yet darpa’s work to repair damaged bodies was merely a marker on a road to somewhere else. The agency has always had a larger mission, and in a 2015 presentation, one program manager—a Silicon Valley recruit—described that mission: to “free the mind from the limitations of even healthy bodies.” What the agency learns from healing makes way for enhancement. The mission is to make human beings something other than what we are, with powers beyond the ones we’re born with and beyond the ones we can organically attain.

The internal workings of darpa are complicated. The goals and values of its research shift and evolve in the manner of a strange, half-conscious shell game. The line between healing and enhancement blurs. And no one should lose sight of the fact that D is the first letter in darpa’s name. A year and a half after the video of Jan Scheuermann feeding herself chocolate was shown on television, darpa made another video of her, in which her brain-computer interface was connected to an F-35 flight simulator, and she was flying the airplane. darpa later disclosed this at a conference called Future of War.

Geoff Ling’s efforts have been carried on by Justin Sanchez. In 2016, Sanchez appeared at darpa’s “Demo Day” with a man named Johnny Matheny, whom agency officials describe as the first “osseointegrated” upper-limb amputee—the first man with a prosthetic arm attached directly to bone. Matheny demonstrated what was, at the time, darpa’s most advanced prosthetic arm. He told the attendees, “I can sit here and curl a 45-pound dumbbell all day long, till the battery runs dead.” The next day, Gizmodo ran this headline above its report from the event: “darpa’s Mind-Controlled Arm Will Make You Wish You Were a Cyborg.”

Since then, darpa’s work in neurotechnology has avowedly widened in scope, to embrace “the broader aspects of life,” Sanchez told me, “beyond the person in the hospital who is using it to heal.” The logical progression of all this research is the creation of human beings who are ever more perfect, by certain technological standards. New and improved soldiers are necessary and desirable for darpa, but they are just the window-display version of the life that lies ahead.

IV. “Over the Horizon”

Consider memory, Sanchez told me: “Everybody thinks about what it would be like to give memory a boost by 20, 30, 40 percent—pick your favorite number—and how that would be transformative.” He spoke of memory enhancement through neural interface as an alternative form of education. “School in its most fundamental form is a technology that we have developed as a society to help our brains to do more,” he said. “In a different way, neurotechnology uses other tools and techniques to help our brains be the best that they can be.” One technique was described in a 2013 paper, a study involving researchers at Wake Forest University, the University of Southern California, and the University of Kentucky. Researchers performed surgery on 11 rats. Into each rat’s brain, an electronic array—featuring 16 stainless-steel wires—was implanted. After the rats recovered from surgery, they were separated into two groups, and they spent a period of weeks getting educated, though one group was educated more than the other.

The less educated group learned a simple task, involving how to procure a droplet of water. The more educated group learned a complex version of that same task—to procure the water, these rats had to persistently poke levers with their nose despite confounding delays in the delivery of the water droplet. When the more educated group of rats attained mastery of this task, the researchers exported the neural-firing patterns recorded in the rats’ brains—the memory of how to perform the complex task—to a computer.

“What we did then was we took those signals and we gave it to an animal that was stupid,” Geoff Ling said at a darpa event in 2015—meaning that researchers took the neural-firing patterns encoding the memory of how to perform the more complex task, recorded from the brains of the more educated rats, and transferred those patterns into the brains of the less educated rats—“and that stupid animal got it. They were able to execute that full thing.” Ling summarized: “For this rat, we reduced the learning period from eight weeks down to seconds.”

“They could inject memory using the precise neural codes for certain skills,” Sanchez told me. He believes that the Wake Forest experiment amounts to a foundational step toward “memory prosthesis.” This is the stuff of The Matrix. Though many researchers question the findings—cautioning that, really, it can’t be this simple—Sanchez is confident: “If I know the neural codes in one individual, could I give that neural code to another person? I think you could.” Under Sanchez, darpa has funded human experiments at Wake Forest, the University of Southern California, and the University of Pennsylvania, using similar mechanisms in analogous parts of the brain. These experiments did not transfer memory from one person to another, but instead gave individuals a memory “boost.” Implanted electrodes recorded neuronal activity associated with recognizing patterns (at Wake Forest and USC) and memorizing word lists (at Penn) in certain brain circuits. Then electrodes fed back those recordings of neuronal activity into the same circuits as a form of reinforcement. The result, in both cases, was significantly improved memory recall.

Doug Weber, a neural engineer at the University of Pittsburgh who recently finished a four-year term as a darpa program manager, working with Sanchez, is a memory-transfer skeptic. Born in Wisconsin, he has the demeanor of a sitcom dad: not too polished, not too rumpled. “I don’t believe in the infinite limits of technology evolution,” he told me. “I do believe there are going to be some technical challenges which are impossible to achieve.” For instance, when scientists put electrodes in the brain, those devices eventually fail—after a few months or a few years. The most intractable problem is blood leakage. When foreign material is put into the brain, Weber said, “you undergo this process of wounding, bleeding, healing, wounding, bleeding, healing, and whenever blood leaks into the brain compartment, the activity in the cells goes way down, so they become sick, essentially.” More effectively than any fortress, the brain rejects invasion.

Even if the interface problems that limit us now didn’t exist, Weber went on to say, he still would not believe that neuroscientists could enable the memory-prosthesis scenario. Some people like to think about the brain as if it were a computer, Weber explained, “where information goes from A to B to C, like everything is very modular. And certainly there is clear modular organization in the brain. But it’s not nearly as sharp as it is in a computer. All information is everywhere all the time, right? It’s so widely distributed that achieving that level of integration with the brain is far out of reach right now.”

Peripheral nerves, by contrast, conduct signals in a more modular fashion. The biggest, longest peripheral nerve is the vagus. It connects the brain with the heart, the lungs, the digestive tract, and more. Neuroscientists understand the brain’s relationship with the vagus nerve more clearly than they understand the intricacies of memory formation and recall among neurons within the brain. Weber believes that it may be possible to stimulate the vagus nerve in ways that enhance the process of learning—not by transferring experiential memories, but by sharpening the facility for certain skills.

To test this hypothesis, Weber directed the creation of a new program in the Biological Technologies Office, called Targeted Neuroplasticity Training (TNT). Teams of researchers at seven universities are investigating whether vagal-nerve stimulation can enhance learning in three areas: marksmanship, surveillance and reconnaissance, and language. The team at Arizona State has an ethicist on staff whose job, according to Weber, “is to be looking over the horizon to anticipate potential challenges and conflicts that may arise” regarding the ethical dimensions of the program’s technology, “before we let the genie out of the bottle.” At a TNT kickoff meeting, the research teams spent 90 minutes discussing the ethical questions involved in their work—the start of a fraught conversation that will broaden to include many others, and last for a very long time.

DARPA officials refer to the potential consequences of neurotechnology by invoking the acronym elsi, a term of art devised for the Human Genome Project. It stands for “ethical, legal, social implications.” The man who led the discussion on ethics among the research teams was Steven Hyman, a neuroscientist and neuroethicist at MIT and Harvard’s Broad Institute. Hyman is also a former head of the National Institute of Mental Health. When I spoke with him about his work on darpa programs, he noted that one issue needing attention is “cross talk.” A man-machine interface that does not just “read” someone’s brain but also “writes into” someone’s brain would almost certainly create “cross talk between those circuits which we are targeting and the circuits which are engaged in what we might call social and moral emotions,” he said. It is impossible to predict the effects of such cross talk on “the conduct of war” (the example he gave), much less, of course, on ordinary life.

Weber and a darpa spokesperson related some of the questions the researchers asked in their ethics discussion: Who will decide how this technology gets used? Would a superior be able to force subordinates to use it? Will genetic tests be able to determine how responsive someone would be to targeted neuroplasticity training? Would such tests be voluntary or mandatory? Could the results of such tests lead to discrimination in school admissions or employment? What if the technology affects moral or emotional cognition—our ability to tell right from wrong or to control our own behavior?

Recalling the ethics discussion, Weber told me, “The main thing I remember is that we ran out of time.”

V. “You Can Weaponize Anything”

In The Pentagon’s Brain, Annie Jacobsen suggested that darpa’s neurotechnology research, including upper-limb prosthetics and the brain-machine interface, is not what it seems: “It is likely that darpa’s primary goal in advancing prosthetics is to give robots, not men, better arms and hands.” Geoff Ling rejected the gist of her conclusion when I summarized it for him (he hadn’t read the book). He told me, “When we talk about stuff like this, and people are looking for nefarious things, I always say to them, ‘Do you honestly believe that the military that your grandfather served in, your uncle served in, has changed into being Nazis or the Russian army?’ Everything we did in the Revolutionizing Prosthetics program—everything we did—is published. If we were really building an autonomous-weapons system, why would we publish it in the open literature for our adversaries to read? We hid nothing. We hid not a thing. And you know what? That meant that we didn’t just do it for America. We did it for the world.”

I started to say that publishing this research would not prevent its being misused. But the terms use and misuse overlook a bigger issue at the core of any meaningful neurotechnology-ethics discussion. Will an enhanced human being—a human being possessing a neural interface with a computer—still be human, as people have experienced humanity through all of time? Or will such a person be a different sort of creature?

​Eddie Guy
The U.S. government has put limits on darpa’s power to experiment with enhancing human capabilities. Ling says colleagues told him of a “directive”: “Congress was very specific,” he said. “They don’t want us to build a superperson.” This can’t be the announced goal, Congress seems to be saying, but if we get there by accident—well, that’s another story. Ling’s imagination remains at large. He told me, “If I gave you a third eye, and the eye can see in the ultraviolet, that would be incorporated into everything that you do. If I gave you a third ear that could hear at a very high frequency, like a bat or like a snake, then you would incorporate all those senses into your experience and you would use that to your advantage. If you can see at night, you’re better than the person who can’t see at night.”

Enhancing the senses to gain superior advantage—this language suggests weaponry. Such capacities could certainly have military applications, Ling acknowledged—“You can weaponize anything, right?”—before he dismissed the idea and returned to the party line: “No, actually, this has to do with increasing a human’s capability” in a way that he compared to military training and civilian education, and justified in economic terms.

“Let’s say I gave you a third arm,” and then a fourth arm—so, two additional hands, he said. “You would be more capable; you would do more things, right?” And if you could control four hands as seamlessly as you’re controlling your current two hands, he continued, “you would actually be doing double the amount of work that you would normally do. It’s as simple as that. You’re increasing your productivity to do whatever you want to do.” I started to picture his vision—working with four arms, four hands—and asked, “Where does it end?”

“It won’t ever end,” Ling said. “I mean, it will constantly get better and better—” His cellphone rang. He took the call, then resumed where he had left off: “What darpa does is we provide a fundamental tool so that other people can take those tools and do great things with them that we’re not even thinking about.”

Judging by what he said next, however, the number of things that darpa is thinking about far exceeds what it typically talks about in public. “If a brain can control a robot that looks like a hand,” Ling said, “why can’t it control a robot that looks like a snake? Why can’t that brain control a robot that looks like a big mass of Jell-O, able to get around corners and up and down and through things? I mean, somebody will find an application for that. They couldn’t do it now, because they can’t become that glob, right? But in my world, with their brain now having a direct interface with that glob, that glob is the embodiment of them. So now they’re basically the glob, and they can go do everything a glob can do.”

VI. Gold Rush

darpa’s developing capabilities still hover at or near a proof-of-concept stage. But that’s close enough to have drawn investment from some of the world’s richest corporations. In 1990, during the administration of President George H. W. Bush, darpa Director Craig I. Fields lost his job because, according to contemporary news accounts, he intentionally fostered business development with some Silicon Valley companies, and White House officials deemed that inappropriate. Since the administration of the second President Bush, however, such sensitivities have faded.

Over time, darpa has become something of a farm team for Silicon Valley. Regina Dugan, who was appointed darpa director by President Barack Obama, went on to head Google’s Advanced Technology and Projects group, and other former darpa officials went to work for her there. She then led R&D for the analogous group at Facebook, called Building 8. (She has since left Facebook.)

darpa’s neurotechnology research has been affected in recent years by corporate poaching. Doug Weber told me that some darpa researchers have been “scooped up” by companies including Verily, the life-sciences division of Alphabet (the parent company of Google), which, in partnership with the British pharmaceutical conglomerate GlaxoSmithKline, created a company called Galvani Bioelectronics, to bring neuro-modulation devices to market. Galvani calls its business “bioelectric medicine,” which conveys an aura of warmth and trustworthiness. Ted Berger, a University of Southern California biomedical engineer who collaborated with the Wake Forest researchers on their studies of memory transfer in rats, worked as the chief science officer at the neurotechnology company Kernel, which plans to build “advanced neural interfaces to treat disease and dysfunction, illuminate the mechanisms of intelligence, and extend cognition.” Elon Musk has courted darpa researchers to join his company Neuralink, which is said to be developing an interface known as “neural lace.” Facebook’s Building 8 is working on a neural interface too. In 2017, Regina Dugan said that 60 engineers were at work on a system with the goal of allowing users to type 100 words a minute “directly from your brain.” Geoff Ling is on Building 8’s advisory board.

Talking with Justin Sanchez, I speculated that if he realizes his ambitions, he could change daily life in even more fundamental and lasting ways than Facebook’s Mark Zuckerberg and Twitter’s Jack Dorsey have. Sanchez blushes easily, and he breaks eye contact when he is uncomfortable, but he did not look away when he heard his name mentioned in such company. Remembering a remark that he had once made about his hope for neurotechnology’s wide adoption, but with “appropriate checks to make sure that it’s done in the right way,” I asked him to talk about what the right way might look like. Did any member of Congress strike him as having good ideas about legal or regulatory structures that might shape an emerging neural-interface industry? He demurred (“darpa’s mission isn’t to define or even direct those things”) and suggested that, in reality, market forces would do more to shape the evolution of neurotechnology than laws or regulations or deliberate policy choices. What will happen, he said, is that scientists at universities will sell their discoveries or create start-ups. The marketplace will take it from there: “As they develop their companies, and as they develop their products, they’re going to be subject to convincing people that whatever they’re developing makes sense, that it helps people to be a better version of themselves. And that process—that day-to-day development—will ultimately guide where these technologies go. I mean, I think that’s the frank reality of how it ultimately will unfold.”

He seemed entirely untroubled by what may be the most troubling aspect of darpa’s work: not that it discovers what it discovers, but that the world has, so far, always been ready to buy it.


This article appears in the November 2018 print edition with the headline “The Pentagon Wants to Weaponize the Brain. What Could Go Wrong?”

https://www.theatlantic.com/magazine/archive/2018/11/the-pentagon-wants-to-weaponize-the-brain-what-could-go-wrong/570841/

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Could Wearable Computers Be as Harmful as Cigarettes?

The Health Concerns in Wearable Tech

This article is from NyTimes and is published on the Idea due to exigent health concerns:
http://www.nytimes.com/2015/03/19/style/could-wearable-computers-be-as-harmful-as-cigarettes.html?_r=0

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Credit Tim Robinson

In a similar vein, some researchers and consumers are now asking whether wearable computers will be considered harmful in several decades’ time.

We have long suspected that cellphones, which give off low levels of radiation, could lead to brain tumors, cancer, disturbed blood rhythms and other health problems if held too close to the body for extended periods.

Yet here we are in 2015, with companies like Apple and Samsung encouraging us to buy gadgets that we should attach to our bodies all day long.

While there is no definitive research on the health effects of wearable computers (the Apple Watch isn’t even on store shelves yet), we can hypothesize a bit from existing research on cellphone radiation.

The most definitive and arguably unbiased results in this area come from the International Agency for Research on Cancer, a panel within the World Health Organization that consisted of 31 scientists from 14 countries.

After dissecting dozens of peer-reviewed studies on cellphone safety, the panel concluded in 2011 that cellphones were “possibly carcinogenic” and that the devices could be as harmful as certain dry-cleaning chemicals and pesticides. (Note that the group hedged its findings with the word “possibly.”)

The W.H.O. panel concluded that the farther away a device is from one’s head, the less harmful — so texting or surfing the Web will not be as dangerous as making calls, with a cellphone inches from the brain. (This is why there were serious concerns about Google Glass when it was first announced and why we’ve been told to use hands-free devices when talking on cellphones.)

A longitudinal study conducted by a group of European researchers and led by Dr. Lennart Hardell, a professor of oncology and cancer epidemiology at Orebro University Hospital in Sweden, concluded that talking on a mobile or cordless phone for extended periods could triple the risk of a certain kind of brain cancer.

There is, of course, antithetical research. But some of this was partly funded by cellphone companies or trade groups.

One example is the international Interphone study, which was published in 2010 and did not find strong links between mobile phones and an increased risk of brain tumors. The Centers for Disease Control and Prevention concluded in 2014 that “more research is needed before we know if using cell phones causes health effects.”

Another study, in The BMJ, which measured cellphone subscription data rather than actual use, said there was no proof of increased cancer. Yet even here, the Danish team behind the report acknowledged that a “small to moderate increase” in cancer risk among heavy cellphone users could not be ruled out.

But what does all this research tell the Apple faithful who want to rush out and buy an Apple Watch, or the Google and Windows fanatics who are eager to own an alternative smartwatch?

Dr. Joseph Mercola, a physician who focuses on alternative medicine and has written extensively about the potential harmful effects of cellphones on the human body, said that as long as a wearable does not have a 3G connection built into it, the harmful effects are minimal, if any.

“The radiation really comes from the 3G connection on a cellphone, so devices like the Jawbone Up and Apple Watch should be O.K.,” Dr. Mercola said in a phone interview. “But if you’re buying a watch with a cellular chip built in, then you’ve got a cellphone attached to your wrist.” And that, he said, is a bad idea.

(The Apple Watch uses Bluetooth and Wi-Fi to receive data, and researchers say there is no proven harm from those frequencies on the human body. Wearables with 3G or 4G connections built in, including the Samsung Gear S, could be more harmful, though that has not been proved. Apple declined to comment for this article, and Samsung could not be reached for comment.)

Researchers have also raised concerns about having powerful batteries so close to the body for extended periods of time. Some reports over the last several decades have questioned whether being too close to power lines could cause leukemia (though other research has also negated this).

So what should consumers do? Perhaps we can look at how researchers themselves handle their smartphones.

While Dr. Mercola is a vocal proponent of cellphone safety, he told me to call him on his cell when I emailed about an interview. When I asked him whether he was being hypocritical, he replied that technology is a fact of life, and that he uses it with caution. As an example, he said he was using a Bluetooth headset during our call.

In the same respect, people who are concerned about the possible side effects of a smartwatch should avoid placing it close to their brain (besides, it looks a little strange). But there are some people who may be more vulnerable to the dangers of these devices: children.

While researchers debate about how harmful cellphones and wearable computers actually are, most agree that children should exercise caution.

In an email, Dr. Hardell sent me research illustrating that a child’s skull is thinner and smaller than an adult’s, which means that children’s brain tissues are more exposed to certain types of radiation, specifically the kind that emanates from a cellphone.

Children should limit how much time they spend talking on a cellphone, doctors say. And if they have a wearable device, they should take it off at night so it does not end up under their pillow, near their brain. Doctors also warn that women who are pregnant should be extra careful with all of these technologies.

But what about adults? After researching this column, talking to experts and poring over dozens of scientific papers, I have realized the dangers of cellphones when used for extended periods, and as a result I have stopped holding my phone next to my head and instead use a headset.

That being said, when it comes to wearable computers, I’ll still buy the Apple Watch, but I won’t let it go anywhere near my head. And I definitely won’t let any children I know play with it for extended periods of time.

Addendum: March 21, 2015 Editors’ Note on NyTimes.com
The Disruptions column in the Styles section on Thursday, discussing possible health concerns related to wearable technology, gave an inadequate account of the status of research about cellphone radiation and cancer risk.

Neither epidemiological nor laboratory studies have found reliable evidence of such risks, and there is no widely accepted theory as to how they might arise. According to the World Health Organization, “To date, no adverse health effects have been established as being caused by mobile phone use.” The American Cancer Society, the National Cancer Institute, the Food and Drug Administration and the Centers for Disease Control and Prevention have all said there is no convincing evidence for a causal relationship. While researchers are continuing to study possible risks, the column should have included more of this background for balance.

In addition, one source quoted in the article, Dr. Joseph Mercola, has been widely criticized by experts for his claims about disease risks and treatments. More of that background should have been included, or he should not have been cited as a source.

An early version of the headline for the article online — “Could Wearable Computers Be as Harmful as Cigarettes?” — also went too far in suggesting any such comparison.

Die Zukunft der Menschheit wird fantastisch

Wie werden wir in 100 Jahren leben? Diese Frage hat der Physiker Michio Kaku den 300 klügsten Köpfen aus Wissenschaft und Forschung gestellt. Die Antworten sind atemberaubend.

Schöne neue Welten: Zum Beispiel im All. In den siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts machte man sich intensiv Gedanken über Kolonien im All als alternativem Lebensraum – zum Beispiel bei der Nasa. Die ließ auch gleich mal skizzieren, wie so etwas aussehen könnte. Hier: Eine „zylindrische“ Kolonie, entworfen von Rick Guidice.

Nein, die Welt wird nicht untergehen. Sie wird sich verändern. Dramatisch verändern. Auf Weltuntergangszenarien, die uns im warmen Wohnzimmer kalte Schauer über den Rücken laufen lassen, verzichtet Michio Kaku in seinem Buch „Die Physik der Zukunft“.

Im Gegenteil, der Star-Physiker und Bestsellerautor präsentiert sich als Optimist und glaubt fest daran, dass in 100 Jahren viel mehr Menschen viel besser leben als heute, und dass uns Wissenschaft und Forschung Wege in eine großartige, aufregende, wunderschöne Zukunft weisen können.

Warum sehen die meisten Menschen eher schwarz, wenn es um die Zukunft geht? Bücher über das Ende der Menschheit gibt es wie Sand am Meer. Die Katastrophe lauert an jeder Ecke. Das Klima, die Weltwirtschaft, Handystrahlen, Nanotechnik, das Internet – unser Ende scheint nah.

Das menschliche Gehirn ist ein Meister darin, lauernde Gefahren zu entdecken. In allen Ecken und Winkeln wird nach möglichen Bedrohungen gesucht. Mit diesem Erfolgsrezept der Evolution ist der Mensch sehr weit gekommen. Aber die Fähigkeit, auch gute Nachrichten wahrzunehmen, ist in unserer Spezies nicht sehr ausgeprägt.

Wie Forscher die Zukunft der Menschheit sehen

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Michio Kaku: Die Physik der Zukunft. Rowohlt-Verlag, 608 S.; 24,95 Euro<br /><br />

Foto: Rowohlt Michio Kaku: Die Physik der Zukunft. Rowohlt-Verlag, 608 S.; 24,95 Euro

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Der Autor Michio Kaku arbeitet und lehrt als Professor für theoretische Physik an der City University of New York<br /><br />

Foto: WireImage Der Autor Michio Kaku arbeitet und lehrt als Professor für theoretische Physik an der City University of New York

Für sein ausführliches Szenario auf fast 600 Seiten hat Michio Kaku 300 Forscher in aller Welt befragt, die in den Wissenschaftsgebieten der künstlichen Intelligenz, Raumfahrt, Medizin, Biologie und Nanotechnologie führend sind. Wie sehen sie unsere Zukunft? Wie wird die Welt in 100 Jahren aussehen? Die Antworten sind atemberaubend. Und Kaku ist mit seinem Optimismus nicht allein auf weiter Flur.

Die beiden Forscher und Autoren Peter H. Diamandis und Steven Kotler schreiben: „Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit sind unsere Fähigkeiten heute so groß wie unsere Sehnsüchte und Wünsche. Der technische Fortschritt bietet uns die Möglichkeit, den Lebensstandard jedes Menschen auf der Erde deutlich zu verbessern.“

Ist das Science-Fiction? Ja. Aber im besten Sinne. Jede beschriebene technische Entwicklung ist mit den universell gültigen physikalischen Gesetzen vereinbar. Wir müssen für die folgenden Szenarien keine neue Physik erfinden. Keine neuen Naturkonstanten werden eingeführt, damit die Rechnung am Ende aufgeht und eine schwarze Zahl unter dem Strich steht.

Welche Vorhersagen eintraten

Kaku hat genau studiert, welche Vorhersagen vor 50, 70 und 100 Jahren gemacht wurden und welche davon eingetroffen sind. Dabei hat er festgestellt, dass immer die Forscher richtig lagen, die bereits bestehende Techniken in die Zukunft verlängert und weitergedacht haben. Immer nach dem Motto: Wo haben wir schon einen Schritt in die richtige Richtung gemacht?

Kaku scheut aber auch nicht davor zurück, immer wieder auf Science-Fiction-Serien wie „Raumschiff Enterprise“ hinzuweisen, deren Schöpfer offenbar häufig auf der richtigen Spur waren, wenn es um Voraussagen für die Zukunft ging. Können Sie sich an den sogenannten „Tricorder“ erinnern? Mit dem piepsenden Diagnosegerät hat „Pille“, der Schiffsarzt der „Enterprise“, berührungslos seine Patienten untersucht. In Zukunft werden wir über ein ähnliches Gerät verfügen, wenn die Forschung so weitermacht. Die gewaltigen Computertomografen werden auf die Größe von Smartphones zusammenschrumpfen und zum wichtigsten Utensil der Alltagsmedizin.

Willkommen an Bord der „Enterprise“. Machen wir uns auf die Reise in die Zukunft der Menschheit, die unsere Kinder wahrscheinlich noch erleben werden. Denn laut einer Voraussage der befragten Forscher wird der Mensch seine Lebenszeit in naher Zukunft dramatisch verlängern. Wunderbar, denn in der Welt der Zukunft sind die Aussichten einfach überwältigend.

Ist der Mensch der Zukunft unsterblich?

Zumindest werden wir das Altern in 100 Jahren erheblich verlangsamen können und die unbequemen Auswirkungen nicht mehr so drastisch spüren. Noch optimistischer ist Informatiker Gerald Sussman: „Ich fürchte, dass ich zur letzten Generation gehöre, die noch sterben muss.“ Aber wie kann das möglich sein? Helfen sollen die Wunder der Biotechnologie. Ein wichtiger Schlüssel für diese neuen Möglichkeiten der Medizin ist die Entschlüsselung der menschlichen DNA.

Der Physiker Francis Crick und der Genetiker James Watson lasen im Jahr 1953 als erste Forscher den Code der DNA als Abfolge von Nukleinsäuren. Das Buch des Lebens war aufgeschlagen. Seitdem ging es rasend schnell, und es wird nicht mehr lange dauern, bis jeder Mensch das Buch seines eigenen Lebens auf einer DVD mit sich herumtragen kann.

Bereits um das Jahr 2050 kann es dann möglich sein, den eigenen Alterungsprozess aktiv zu steuern. Defekte Gene werden schneller repariert und so das Leben der Zellen verlängert. Helfen kann dabei eine Reduzierung der Kalorienzufuhr, ohne die Nachteile wie Hunger und Lethargie in Kauf zu nehmen. Um unsere Jugend in Zukunft länger zu erhalten, sind fünf Punkte wichtig, an denen derzeit intensiv geforscht wird:

1. Die Züchtung gesunder Organe, die erkrankte Organe ersetzen können.

2. Die Anregung des Selbstheilungsprozesses von erkrankten Zellen.

3. Die gezielte Aktivierung von Genen, die den Alterungsprozess verlangsamen.

4. Ein gesünderer Lebenswandel.

5. Die frühe Erkennung von Krebs.

Doch die eigene Natur steht dem Menschen auf dem Weg zur Unsterblichkeit im Wege. Denn dass der Mensch im Laufe der Evolution immer sterblich geblieben ist, hat seinen Grund. Entwicklungsgeschichtlich ist der Tod für die Gemeinschaft von Vorteil. Denn nach ihren fruchtbaren Jahren werden Tiere irgendwann zur Belastung für die Herde. Sie sterben – und verbessern so die Chancen der eigenen Nachkommen zu überleben. Doch eine Neuprogrammierung dieser evolutionären Gegebenheiten und eine dramatische Steigerung der Lebenserwartung scheinen möglich.

Ist das ewige Leben überhaupt wünschenswert?

Wird unsere Erde nicht unter der Last der Menschen zusammenbrechen? Die Forscher haben einige Gegenargumente für dieses populäre Untergangsszenario gefunden: Wahrscheinlich werden die Menschen der Zukunft viel weniger Kinder bekommen. Das ist heute schon in Europa und Japan der Fall. „Das stärkste Verhütungsmittel der Welt ist der Wohlstand“, schreibt Kaku und schätzt, dass die Weltbevölkerung nicht ewig rasant weiter wachsen wird, sondern sich im Jahr 2100 auf dem Niveau von etwa elf Milliarden Menschen stabilisieren wird.

Derzeit leben etwa sieben Milliarden Menschen auf der Erde. Auch Bill Gates, Mitbegründer von Microsoft, ist dieser Meinung: „Das Beste, was man tun kann, um das Bevölkerungswachstum zu bremsen, ist, den Gesundheitszustand der betreffenden Menschen zu verbessern. Da, wo die Leute gesünder werden, bekommen sie innerhalb einer halben Generation auch weniger Kinder.“

Die Ernährung der vielen Menschen könnte ebenfalls gesichert sein, wenn wir in Zukunft bereit wären, gentechnisch veränderte Lebensmittel zu akzeptieren. Derzeit wird über die Gentechnik in Lebensmitteln noch erbittert gestritten und aus einer vielversprechenden Technik eine Weltanschauungsfrage gemacht.

Gentechnisch veränderte Lebensmittel

Wahrscheinlich wird sich die Gentechnik am Ende trotzdem durchsetzen. Genauer gesagt, sie hat sich schon durchgesetzt. Genetisch modifizierte Organismen sind die am schnellsten wachsende neue Technologie in der Landwirtschaft. Auf 38 Prozent aller Landflächen der Erde werden derzeit Lebensmittel angebaut. In den 60er-Jahren hätten wir für dieselbe Menge Nahrung noch 80 Prozent der Erdfläche gebraucht. Wir lernen dazu. Und das immer schneller.

Ein Professor für Gesundheitswesen an der Columbia University in New York hat noch eine Lösung für Ernährungsprobleme parat: vertikale Farmen in Form von Wolkenkratzern. Die Studenten von Dickson Despommier haben ausgerechnet, dass 150 vertikale Farmen, die als Hydrokulturen betrieben werden, ausreichten, um New York City mit Nahrung zu versorgen. Parabolspiegel versorgen die Pflanzen mit Sonnenlicht, nachts übernehmen Wärmelampen.

Fast drei Viertel des Endpreises von Nahrungsmitteln entstehen durch Lagerung, Transport und Versand. Der Kopfsalat aus vertikalen Farmen könnte sich seine Reisekosten sparen. In Japan werden bereits „Pflanzenfabriken“ betrieben, in denen die Angestellten bis zu 20 Mal im Jahr Salat ernten. Auch in Schweden, China und Singapur wird an solchen Anbaubetriebe gearbeitet.

Jeder Tag beginnt mit einem Gesundheitscheck

Ein ganz normaler Tag in der Zukunft beginnt mit einem automatischen Gesundheitscheck: Schon beim Zähneputzen im Bad wird der menschliche Körper von Sensoren gescannt. Vielleicht direkt vom Hightech-Badezimmerspiegel. Besonders das Gen p53 wird dabei genau unter die Lupe genommen. Denn fast an der Hälfte aller häufigen Krebsarten ist eine Mutation an diesem Gen beteiligt. Sollte es Hinweise auf Krebs geben, werden sofort Nanopartikel in den Körper injiziert, die die Krebszellen direkt ausschalten.

Nach der Morgentoilette erhalten Sie in Zukunft direkt detaillierte Informationen über ihren Gesundheitszustand. Sollte ein Organ erkrankt sein, wird direkt ein neues bestellt, gezüchtet aus Ihren eigenen Zellen. Der Mediziner ist ein intelligentes Computerprogramm, das jede Krankheit diagnostizieren kann. Besser als jeder Arzt aus Fleisch und Blut. Wenn Sie wollen, können Sie jederzeit direkt mit ihm sprechen. Er wird einfach als Hologramm in Ihre Wohnung projiziert. Nur bei unerklärlichen Phänomenen wird ein „echter“ Arzt direkt mit seinem Patienten kommunizieren. „Direkt“ heißt in diesem Fall: per Videotelefon.

Für die perfekte medizinische Versorgung der Zukunft wird die Stammzellenforschung besonders wichtig sein. Denn Stammzellen haben die Fähigkeit, sich in jeden Zelltyp des menschlichen Körpers zu verwandeln. Sehr viele Krankheiten werden durch ihren Einsatz heilbar. Auch so komplizierte Krankheitsbilder wie Krebs im frühen Stadium und Rückenmarksverletzungen.

Forscher lassen Fingerspitzen nachwachsen

Stephen Badylak von der University of Pittsburgh ist es gelungen, mit der Hilfe von Stammzellen Fingerspitzen nachwachsen zu lassen, die abgeschnitten waren. Ein Zentimeter Gewebe und der Fingernagel konnten bereits regeneriert werden. Sein nächstes Ziel ist es, ein ganzes menschliches Glied nachwachsen zu lassen. Er hat sich lange und intensiv mit Eidechsen beschäftigt, bei denen ein verlorener Schwanz nachwächst.

Anthony Atala ist Gewebeforscher an der Wake Forest University und schon einen Schritt weiter: „Die Zahl der Patienten, die auf der Warteliste für Organtransplantation stehen, hat sich in den vergangenen zehn Jahren verdoppelt. Die Anzahl der Transplantationen blieb gleich. Wir konnten bisher bereits menschliche Ohren, Finger, Harnröhren und Herzklappen im Labor züchten.“ Sein nächstes Projekt ist das Züchten einer Niere. Sie ist eines der kompliziertesten menschlichen Organe. Er hofft dabei auf eine Technik, die gerade dramatische Vorschritte macht: das 3-D-Druckverfahren.

Es ist ein alter Menschheitstraum, alle Krankheiten und das Alter zu besiegen. So ganz und endgültig wird das wahrscheinlich nie gelingen. Dafür ist der Gegner zu schlau und mächtig. Wir leben in einem Meer von Bakterien und Viren, die sich rasend schnell verändern. Und auf diese Veränderungen müssen wir uns immer wieder einstellen. Bis heute haben wir es trotz großer Bemühungen noch nicht einmal geschafft, das Rhinovirus zu besiegen. Der Schnupfen wird uns wohl für alle Zeiten verfolgen.

Die Zukunft der Energie

Fossile Brennstoffe gehen zu Ende. Irgendwann. Das steht fest. Viele Weltuntergangsszenarien haben mit diesem misslichen Umstand zu tun. Auch wenn gerade in den USA sehr erfolgreich neue Methoden zum Abbau immer neuer Reserven angewendet werden. Aber trotzdem sind die Aussichten nicht so schlecht, wie manche vermuten. Denn es gibt Alternativen. „Das Steinzeitalter endete nicht, weil es keine Steine mehr gab. Und das Ölzeitalter wird enden, lange bevor der Welt das Öl ausgeht“, sagt James Canton, Leiter der in San Francisco ansässigen Denkfabrik Institute for Global Futures.

Aber wo versteckt sich diese Energie der Zukunft? Am Himmel! In den Sternen! In diesem Jahrhundert werden wir die Energie der Sterne anzapfen, schreibt Kaku, also die der Sonne zum Beispiel. Eine andere Hoffnung ist drastische Energieeinsparung. Durch Magnetismus etwa werden Autos, Züge und Skateboards in Zukunft reibungslos durch die Luft gleiten. Der Energieverbrauch würde drastisch sinken.

Der Verbrauch von fossilen Brennstoffen verändert gerade unser Klima. Über das Ausmaß und die Gefährlichkeit streiten die Experten. Die Gefahren sieht auch Kaku, weil diese Methode der Energiegewinnung derzeit immer noch die günstigste ist. Besonders tief gelegene Gebiete wie das Mekongdelta in Vietnam, das Gangesdelta in Bangladesch oder das Nildelta sind durch den Anstieg des Meerwasserspiegels gefährdet. Doch Kaku sieht auch hier einen Ausweg: Mitte des Jahrhunderts sollten wir dank einer Kombination aus Kernfusion, Sonnenenergie und erneuerbaren Energien die Erwärmung stoppen können.

Umweltfreudliche Kernfusion wird ab 2030 Wirklichkeit

Die Energie, die bei einer Kernfusion frei wird, ist gewaltig – und nicht zu verwechseln mit der Kernspaltung, die wir in Deutschland gerade abgeschafft haben. Der Treibstoff für die Fusion ist Wasser. Ein Viertelliter davon enthält genauso viel Energie wie 500.000 Barrel Petroleum. Durch Kernfusion wird das gesamte Universum mit Energie versorgt. Wasserstoffgas wird unter gewaltigem Druck erhitzt, bis die Atomkerne miteinander verschmelzen. Diese Naturgewalt lässt auch die Sterne strahlen.

Bis heute ist es immer nur bei der Ankündigung dieser sagenhaften Technik geblieben. Kaku geht davon aus, dass im Jahr 2030 endlich die Zeit dafür gekommen ist. Fusionsreaktoren werden entstehen, die umweltfreundlich betrieben werden können, weil kaum Abfall entsteht und es nicht die Gefahr einer Kernschmelze gibt. „Wir wissen inzwischen, dass eine Fusion funktioniert. Die Frage ist nur, ob sie sich rechnet“, sagt David E. Baldwin von General Atomics, der einen der größten Reaktoren beaufsichtigt. Doch das scheint nur eine Frage der Zeit zu sein.

Forscher des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums haben ausgerechnet, dass der Energieverbrauch der Welt für alle Zeiten gedeckt wäre, wenn wir es schaffen würden, die Energie der Sonnenstrahlung anzuzapfen, die die Wüste in Nordafrika jeden Tag abbekommt. Afrika wäre auf einen Schlag größter Energieexporteur der Welt. Die Leistung von Fotovoltaik-Anlagen, die aus Sonne Strom machen können, nimmt immer schneller zu. Die Kosten sinken durch bessere Herstellungstechniken.

Vielleicht haben Sie keine Lust, Ihr Hausdach mit hässlichen Sonnenkollektoren zu verschandeln. Dann gibt es wahrscheinlich schon bald eine Lösung. „Statt dass Sie Ihr ganzes Dach zur Fotovoltaik-Zelle umbauen müssen, genügen in Zukunft kleine Antennen, die die Photonen anziehen“, sagt Dr. Michael Strand, Leiter eines Forschungsteams. Vielleicht werden aus unseren Fenstern und Hauswänden Sonnenkollektoren, die auch aus künstlichem Licht Strom machen können.

Magnetautos gleiten widerstandslos über den Boden

In fernerer Zukunft liegt das Zeitalter des Magnetismus. Der größte Teil unserer Energie wird heute lediglich dazu verwendet, Reibungskräfte zu überwinden. Reibung zwischen Straßenbelag und Rädern, zwischen Karosserie und Luft. Bei Magnetautos wäre das anders. Einmal angeschoben, gleiten sie widerstandslos über den Boden, wenn auch der Luftwiderstand bleibt.

Lösungen für diese Technik liefert die Supraleitung. Die Kosten dafür sinken gerade rasant, und man muss die Umgebung nicht mehr so stark kühlen wie noch vor ein paar Jahren. Mit Supraleitungen könnten wir sehr starke, permanente Magnetfelder erzeugen. Im Labor kann man damit bereits Gegenstände zum Schweben bringen. Auf Youtube gibt es hübsche Videos zu diesem Thema. Bis zum „Hoverboard“ aus dem Film „Zurück in die Zukunft“, einem Skateboard, das scheinbar schwerelos durch die Luft gleitet, ist es also nicht mehr so weit, wie wir annehmen.

Zum Ende des Jahrhunderts könnte unsere Energie schließlich aus dem All kommen. Satelliten sollen in der Umlaufbahn die Sonnenstrahlung auffangen, bündeln und dann auf die Erde schicken. Schon jetzt spricht technisch nichts gegen diese Technik. Nur die hohen Kosten, um Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen.

„Die Solarenergieproduktion im Weltraum könnte eine wichtige alternative Energiequelle sein, wenn fossile Brennstoffe verschwinden“, meint Kensuke Kanekiyo vom Institut für Energiewirtschaft, das im Auftrag der japanischen Regierung forscht. Für diese Pläne braucht es allerdings eine neue Generation von wirtschaftlichen Trägerraketen, die die Kosten senken.

Der Mensch ist in Zukunft also nicht auf fossile Brennstoffe angewiesen. Die größte Energiequelle leuchtet jede Nacht am Sternenhimmel über uns. Wir müssen nur noch lernen, sie anzuzapfen.

Die Zukunft der Roboter und Computer

Das Tempo der modernen Welt wird vom Tempo der Computer bestimmt. Und deren Geschwindigkeit nimmt stetig zu. Die Rechenkapazität von Computern verdoppelt sich etwa alle 18 Monate. Computerspielkonsolen besitzen heute mehr Rechenleistung als die Großrechner in vergangenen Jahrzehnten.

Ein Smartphone verfügt über mehr Leistung als die Nasa im Jahr der Mondlandung 1969. In Zukunft werden wir von Computern umzingelt sein. Sie sehen allerdings anders aus oder sind überhaupt nicht mehr als Computer zu erkennen. In jedem Gegenstand, jeder Wand, jeder Tapete, in allem, was uns umgibt wird sich ein rechnender Chip befinden, der mit dem Internet verbunden ist.

Unsere Umgebung wird intelligent. Ein Raum wird bemerken, wenn Sie ihn betreten, und er wird dafür sorgen, dass an den richtigen Stellen das Licht angeht und eine vernünftige Temperatur herrscht. Computer gehen in unserer Umgebung auf und werden unsichtbar und lautlos unsere Befehle ausführen, weil wir sie mit unseren Gedanken steuern.

Auch Autos werden intelligent. Sie fahren, vom Computer gelenkt, ohne Lenkrad und Fahrer zu ihrem Ziel. Die Insassen können sich entspannen, sich unterhalten oder einen Film schauen. Unfälle und Staus gehören der Vergangenheit an. GPS-Systeme und Radar sorgen für freie Fahrt und lenken sicherer durch den Verkehr der Zukunft, als es ein Mensch jemals könnte.

Das Telefon wird durch Telepräsenz ersetzt

Unsere Gesprächspartner erscheinen als 3-D-Hologramme, die mit uns an einem Tisch oder auf dem Sofa sitzen. Zum Glück gibt es einen Universalübersetzer, der dafür sorgt, dass Sie sich mit Menschen aus aller Welt unterhalten können.

Am Ende dieser rasanten Entwicklung wird der menschliche Geist in der Lage sein, Objekte in der Umgebung zu beherrschen, und der Computer wird in jeder Millisekunde unsere Wünsche lesen können – noch bevor sie uns bewusst werden. Wir erschaffen uns in jedem Moment unseres Lebens eine individuelle Umwelt. Eine Mischung aus virtueller und realer Welt. Objekte tragen neben einem Chip einen winzigen Supraleiter in sich, der magnetische Pulse erzeugt. Dadurch lassen sich Dinge allein mit der Kraft unserer Gedanken durch den Raum bewegen. Auch Roboter und Avatare.

Die Intelligenz von Robotern und Maschinen nimmt stetig zu. Eine menschliche Gestalt werden sie wohl nicht annehmen. Ihre Form verändert sich je nach Aufgabe, weil sie aus Modulen bestehen, die sich in immer neuen Formen zusammensetzen. So können sie verschiedenste Aufgaben für die Menschen erledigen. Sie reparieren die Infrastruktur der Städte. Rohrsysteme, Leitungen, Straßen und Brücken. Sie werden als Chirurg, Koch oder Musiker eingesetzt. Überall, wo größte Präzision gefragt ist. In Japan gibt es jetzt schon einen Roboterkoch, der Fast-Food-Gerichte zubereiten kann, und einen Roboter, der sehr gut Flöte spielt.

Simulation des menschlichen Gehirns

Das menschliche Gehirn ist im Gegensatz zum Computer unendlich langsam. Aber es kann Dinge, die dem Computern schwerfallen: Es behandelt viele Probleme gleichzeitig, es kann sehr schnell Muster erkennen, und es lernt ununterbrochen. Trotzdem sind die führenden Forscher auf diesem Gebiet sicher, dass Mitte des Jahrhunderts genügend Rechenleistung zur Verfügung steht, um das menschliche Gehirn zu simulieren. Bis jetzt haben wir allerdings noch nicht einmal vollständig verstanden, wie der Mensch denkt. Wir wissen nicht, wie ein Wurm funktioniert, obwohl die Lage sämtlicher Neuronen in seinem Nervensystem kartografiert ist.

Auch auf die Frage, wann Computer eine Art Bewusstsein entwickeln könnten, gibt es keine Antwort oder Vorhersage. Bis jetzt ist noch nicht einmal geklärt, was Bewusstsein eigentlich ist. Ein paar Dinge gehören wohl dazu: detailliertes Wahrnehmen der Umwelt, Selbstwahrnehmung, lautlos mit sich selber sprechen, Interaktion und vorausschauendes Handeln. In diesen Disziplinen sind Computer bis heute eher schlecht.

Ist es trotzdem denkbar, dass wir gerade an unserem Nachfolger in der Evolutionskette basteln? Werden uns die Computer überflügeln und irgendwann intelligenter als der Mensch sein? Wird am Ende die Erde zu einem gigantischen Supercomputer, weil die Maschinen die Macht übernehmen? Es gibt Forscher, die sich so ein Szenario ernsthaft vorstellen können. Danach werden unsere Computer am Ende ins All hinausziehen und andere Planeten, Sterne und Galaxien in Supercomputer verwandeln.

Computer, weit über menschlicher Leistungsfähigkeit

Prominenter Vertreter dieser eher abstrakt erscheinenden Idee ist der bekannte Unternehmer, Erfinder und Bestseller-Autor Ray Kurzweil. Ein Mann, der nicht gerade als Spinner gilt und quasi nebenbei den Synthesizer erfunden hat. Kurzweil meint, dass bereits im Jahr 2045 intelligente Computer sich selbst reproduzieren und die menschliche Leistungsfähigkeit weit übertreffen werden.

Mit ihrem unstillbaren Appetit nach immer mehr Energie verschlingen sie irgendwann alles und beeinflussen die Geschichte des Universums. Er nennt das „Singularität“. Inzwischen wurde eine Universität im kalifornischen Silicon Valley gegründet, die sich mit genau dieser Frage auseinandersetzt.

Eine andere Denkrichtung geht davon aus, dass der Mensch mit der Maschine verschmelzen wird. Unser Gehirn verbessert durch eine zusätzliche Schicht von Neuronen seine Leistungsfähigkeit. Ein erster matter Abglanz dieser Technik ist eine Brille, die uns Daten, Zahlen, den richtigen Weg und eine Gesichtserkennung direkt auf die Netzhaut projizieren kann. Dazu kommen elektronische Bauteile, die dem menschlichen Körper übernatürliche Fähigkeiten verleihen.

Vielleicht entledigen wir uns irgendwann komplett unserer plumpen Körper, und der menschliche Geist wird zu einem Computerprogramm, das man auf verschiedene Maschinen herunterladen kann.

Die Zukunft der Dinge

Was unterscheidet den Menschen von den meisten Tieren? Unter anderem, dass der Mensch alle Arten von Werkzeugen benutzt. Durch Pfeil und Bogen, später die Beherrschung von Schusswaffen, konnten immer mehr Menschen mit Nahrung versorgt werden. Die Hütten aus Lehm und Stroh wurden mit der Metall-Herstellung von größeren, solideren Gebäuden abgelöst.

Bereits jetzt steht uns das mächtigste Werkzeug zur Verfügung, das Menschen jemals besessen haben. Wir sind in der Lage, einzelne Atome, also den Grundbaustoff aller Dinge, die uns umgeben, zu manipulieren. So ist heute etwa die Produktion von Materialien denkbar, von denen wir bisher nur geträumt haben: Sie werden immer leichter, stärker, können mit neuen elektrischen und magnetischen Eigenschaften ausgestattet werden.

Per Rasterelektronenmikroskop lassen sich einzelne Atome beobachten und manipulieren. Noch vor wenigen Jahren erschien es ausgeschlossen, jemals ein Atom beobachten zu können. Jetzt können wir sogar mit ihnen spielen. Bei IBM in San Jose basteln Wissenschaftler aus einzelnen Atomen primitive Maschinen. Mit einer mikroskopischen Pinzette ist es möglich, ein einzelnes Atom an eine andere Stelle zu bewegen und zum Beispiel den Schriftzug IBM zu bauen.

Nanotechnologie eröffnet fantastische Möglichkeiten

Auch die US-Regierung glaubt an die Nanotechnologie in fast allen Bereichen der Wirtschaft und hat im Jahr 2009 1,5 Milliarden Dollar für die Forschung zur Verfügung gestellt. Wenn man Kaku folgt, hat sie gute Gründe dafür: „Mithilfe der Nanotechnologie ließe sich vielleicht bis Ende des Jahrhunderts eine Maschine bauen, die alles aus fast nichts schaffen kann.“

In der Medizin gäbe es für Nanogeräte sicherlich sinnvollere Einsatzgebiete. Moleküle, die aus Nanopartikeln bestehen, könnten Antikrebsmedikamente im menschlichen Körper an den Einsatzort bringen. So ließen sich die Nebenwirkungen der Chemotherapie, die auch gesunde Zellen angreift, eingrenzen. Nanopartikel würden von normalen Blutzellen abprallen und nicht in sie eindringen, weil sie zu groß dafür sind. Krebszellen weisen große, unregelmäßige Poren auf. Eine perfekte Angriffsfläche. Dort würden die Partikel gezielt die Wirkstoffe freisetzen.

Eine weitere medizinische Einsatzvariante ist das sogenannte „Nanoauto“, an dem jetzt schon geforscht wird. Ziel ist es, die Chirurgie komplett abzuschaffen. Reparaturarbeiten werden durch diese Nanoautos direkt im menschlichen Körper erledigt. Sie werden von Magneten durch unseren Blutstrom direkt zum erkrankten Organ gelenkt und führen hier operative Eingriffe aus.

Forscher bei Intel arbeiten daran, die Gestalt der Dinge auf Knopfdruck zu verändern. Computerchips in der Größe eines Sandkorns richten sich durch elektrische Ladungen aus und nehmen so unterschiedlichste Gestalt an. Wenn Ihnen ihr Handy zu groß für ihre Jackentasche ist, verkleinert es sich. Oder es entfaltet sich zu einem Bildschirm, auf dem Sie einen Film anschauen können. Schon jetzt denken Autodesigner darüber nach, wie man aus einem familienfreundlichen Kombi per Schalter ein Sportcoupé für das Wochenende machen kann.

Eine Software verändert die Gestalt von Möbel

Am Ende dieser Entwicklung steht die programmierbare Materie. Software bestimmt die Gestalt der Dinge. Unsere Umgebung wird die gewünschte Form annehmen, bevor wir darüber nachdenken, weil ein Computer unsere Gedanken liest und die Ausrichtung der Materie bestimmt. Wenn ein Möbelstück nicht mehr gefällt oder die Waschmaschine nicht mehr funktioniert, laden Sie eine neue Software herunter, die die Materie zu einem neuen, besseren Gerät programmiert. Kaku glaubt, dass man in Zukunft sogar ganze Häuser und Städte auf Knopfdruck entstehen lassen kann. Man muss nur noch die Lage festlegen und die Fundamente vorbereiten.

Besonders mutige Forscher halten es für möglich, dass Ende des Jahrhunderts eine universelle Maschine entsteht, die sie „Replikator“ genannt haben. Der „Replikator“ setzt alle denkbaren Produkte aus einzelnen Atomen und Molekülen zusammen. Dazu braucht es Nanoroboter, die sich selber reproduzieren können.

Klingt unglaublich, kommt aber in der Natur vor. Die Darmbakterien des Menschen reproduzieren sich in nerhalb von zehn Stunden selbst. Die Nanoroboter müssen dann Moleküle identifizieren und an bestimmten Stellen platzieren. Und dafür ordnen sie eine astronomische Anzahl von Atomen nach einem Masterplan neu an. Diese Nanobots sind derzeit noch nicht in Sichtweite.

Und es gibt natürlich Forscher, die energisch bestreiten, dass es diese Universalmaschinen jemals geben kann. Aber denken Sie an die Kraft des exponentiellen Wachstums. Und die mächtige Idee, dass wir in Zukunft alle Materie per Gedankenkraft beherrschen, wird dafür sorgen, dass wir vielleicht viel schneller eine Art „Replikator“ entwickeln können, als wir heute glauben.

Die Zukunft der Menschheit

Wohin gehen wir? Was ist das Ziel dieser Entwicklungen? Kaku ist sich sicher: All diese technischen Neuerungen führen die Menschheit auf den Weg in eine planetarische Zivilisation. Das heißt, dass wir auf unserem Planeten zusammenrücken. Wir werden uns ähnlicher. Wohlstand wird gleichmäßiger verteilt sein, Ländergrenzen lösen sich langsam auf.

Das Internet ist ein mächtiger Beschleuniger dieser Entwicklung zu einer planetaren Zivilisation. Wir können uns zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit in Echtzeit rund um den Erdball austauschen. Per Twitter unterhält man sich über alle Grenzen hinweg in jeder Sekunde. Ideen werden per Link in Lichtgeschwindigkeit ausgetauscht, verbessert und umgesetzt. Als planetare Sprachen nutzen wir jetzt schon Englisch und Chinesisch.

In der Wirtschaft sprechen wir von der Globalisierung – leider häufig nur im negativen Sinn. Kein Land kann es sich mehr erlauben, seine Wirtschaft isoliert zu betrachten und zu betreiben. Innerhalb einer Generation ist ein planetares Wirtschaftssystem entstanden. Rund um den Erdball wächst eine internationale Mittelschicht.

Auch die Menschen in China, Indien wollen so leben, wie sie es in vielen Filmen gesehen haben. Mit Doppelgarage, einer heißen Dusche, Flachbildfernseher im gemütlichen Wohnzimmer und Coffee to go auf dem Weg zur Arbeit. Ihr Ziel ist der Wohlstand, den wir in weiten Teilen Europas und Amerikas schon erreicht haben. Und sie sind auf einem guten Weg, dieses Ziel zu erreichen. Andere Länder werden folgen.

Die Kultur ist heute schon global. Junge Leute in Moskau, Berlin, New York und Tokio hören die gleiche Musik, kleiden sich ähnlich, konsumieren das gleiche Essen und sehen die gleichen Filme. Nachrichten, Sportereignisse, Umweltprobleme, Tourismus und Krankheiten sind längst globale Erscheinungen.

Am Ende könnte eine Weltregierung herrschen

Kriegführung wird immer schwieriger. Die Menschen haben heute mehr zu verlieren, die Familien sind kleiner und Nationalstaaten werden schwächer. Die Macht verlagert sich weg von National- und hin zu Zentralregierungen. In Europa ist diese Entwicklung in vollem Gange. Und wie man sieht, ist das kein einfacher Schritt. Aber gemeinsame Währung, Sprache und Kultur machen ihn unausweichlich. Am Ende dieser gesellschaftlichen Evolution kann schließlich so etwas wie eine Weltregierung stehen. Auch wenn Terroristen, religiöse Fundamentalisten oder Diktatoren etwas dagegen haben.

Diese Entfaltung kann sich sogar noch beschleunigen, wenn wir im All auf intelligentes Leben stoßen. Und dafür gibt es einige Hinweise. Kaku geht davon aus, dass wir noch in diesem Jahrhundert auf Grund der rasanten technischen Entwicklung eine fortgeschrittene Zivilisation im All entdecken. Eine direkte Kommunikation wäre wegen der gigantischen Entfernung allerdings unmöglich. Dafür ist dann auch die Kriegsführung nicht ganz einfach. Wieder keine Chance für Weltuntergangspropheten.

Unsere Zivilisation lässt sich sehr gut anhand des Energieverbrauchs beschreiben. Der Mensch lebte Jahrtausende durch die Kraft seiner zwei Hände. Es war die meiste Zeit der Menschheit ein kurzes und brutales Leben. Das Ende der Eiszeit vor 10.000 Jahren ermöglichte endlich die Landwirtschaft mit Rindern und Pferden. Dadurch gab es genug Energie für die Ernährung von mehr Menschen und die Gründung von Dörfern und Städten. Vor 300 Jahren erlebte der Mensch die industrielle Revolution. Maschinen lieferten noch mehr Energie. Zukünftige Generationen werden die Energie der Sonne, der Sterne und schließlich der gesamten Galaxie nutzen.

Internet als größter Wissensspeicher aller Zeiten

Heute entstehen Reichtum und Wohlstand aus Information. Davon gibt es derzeit mehr, als wir verarbeiten können. Schon bald wird der Speicherplatz nicht mehr ausreichen, um all die Daten zu verarbeiten, die wir in nie da gewesener Menge weltweit produzieren. Der Zugang zum Internet ist mittlerweile für fast jeden erschwinglich. In Afrika wächst die Flächenabdeckung von drahtlosen Netzen exponentiell. Noch in diesem Jahr werden 70 Prozent der Fläche versorgt sein.

Und bis Ende des Jahres ist der größte Teil der Menschheit an das Internet angeschlossen und damit an das universelle Kommunikationsnetz und den größten Wissensspeicher aller Zeiten. Diese Vernetzung kann ein Schlüssel für all die Entwicklungen sein, die Kaku in seinem Buch nachzeichnet. Eines lässt sich allerdings nicht technisch herstellen: menschliche Vernunft. Die müssen die Menschen zum Gelingen einer besseren Zukunft selbst beitragen.

Was meinen Sie? Glauben Sie, dass aus den Szenarien des Michio Kaku irgendwann Wirklichkeit wird? Wird alles genau so eintreffen, wie er es in seinen Büchern entworfen hat? Vielleicht ist das im Detail gar nicht so entscheidend. Der Autor und Wissenschaftler zeigt uns verschiedene Wege in die Zukunft auf, die die Menschheit zur Abwechslung mal nicht unwillkürlich in die Katastrophe führen müssen. Damit trifft er allerdings auf eine Gesellschaft, in der es in vielen Milieus zum guten Ton gehört, sich eher technik- und fortschrittskritisch zu geben. Wenn in Deutschland drei Minuten über das Internet diskutiert wird, ist man leider häufig schon beim Datenschutz oder Facebook-Mobbing angelangt.

Eine sachliche Gesprächsrunde über Vorteile der Gentechnik bei der Produktion von Lebensmitteln scheint in Deutschland ausgeschlossen. Kürzlich vermeldete die saarländische Landesregierung den Beitritt des Landes zum „Europäischen Netzwerk gentechnikfreier Regionen“. Die Landesregierung will gemeinsam mit anderen „eine Strategie entwickeln, damit das Saarland auch in Zukunft eine gentechnikfreie Anbauregion bleibt“.

Auch die Länder Thüringen, Nordrhein-Westfalen, Schleswig-Holstein und Baden-Württemberg haben sich dem Netzwerk angeschlossen. Ist das noch begründete Vorsicht oder schon Technologiefeindlichkeit? Eine Entscheidung gegen Gentechnik bedeutet auch, dass man unausgesprochen die Verknappung von Lebensmitteln hinnimmt. Das wird in dieser sehr emotional geführten Diskussion gern verschwiegen.

Nahrung gibt es offenbar genug – zumindest in Deutschland. Aber viele deutsche Wissenschaftsinstitutionen wie die Deutsche Forschungsgemeinschaft oder die Fraunhofer-Gesellschaft haben sich mehrfach und nachdrücklich für die Nutzung von Gentechnik ausgesprochen. Bisher gibt es keine bessere Lösung, um die Erde mit ihren vielen Menschen zu ernähren.

Kaku ist nicht nur Wissenschaftler. Er ist auch ein trickreicher Sachbuchautor. Er hat ein paar ziemlich gute Aussichten für uns parat, und das verkauft sich ziemlich gut. Für viele Zeitgenossen mag das vielleicht der eine oder andere Löffel Optimismus zu viel sein. Aber er versammelt in seinem Buch „Die Physik der Zukunft“ ein paar sehr gute Gründe für seine zuversichtliche Grundhaltung.

Es tut gut, einem Wissenschaftler zuzuhören, der fest davon überzeugt ist, dass der Mensch mit seinem Instrumentarium in der Lage ist, die übermenschlichen Probleme zu lösen. Wir Menschen haben nichts anderes als unser Gehirn, unsere Vernunft und die Wissenschaft. Aber das ist schon eine ganze Menge.

Schwimmende Städte
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Das Seasteading Institut hat 2009 zu einem Wettbewerb aufgerufen, in dem die schwimmende Stadt der Zukunft entworfen werden sollte.

Foto: The Seasteading Institute

Quelle: http://www.welt.de/wissenschaft/article112447946/Die-Zukunft-der-Menschheit-wird-fantastisch.html

A Logic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads

DNA-Nanoroboter greift Krebszellen an

US-Forscher haben einen Nanoroboter gebaut, der gezielt Krebszellen angreifen kann. Die Miniaturmaschine nach dem Vorbild der körpereigenen Immunabwehr besteht aus geschickt gefaltetem Erbmaterial (DNA) und lässt sich im Prinzip für jede Zielzelle im Organismus maßschneidern.

Bisher ist der Roboter allerdings erst in Zellkulturen getestet worden. Ob er jemals bei Menschen zum Einsatz kommen kann, ist noch nicht geklärt. Ähnliche Ansätze verfolgen auch andere Forschergruppen

Der Nanoroboter gleicht einem sechseckigen Käfig, der nur 45 Nanometer (Millionstel Millimeter) hoch und 35 Nanometer dick ist – damit ist er rund 2.000 Mal dünner als ein menschliches Haar. Der mit einer speziellen Technik namens DNA-Origami gefaltete Käfig besteht aus zwei Hälften, die von Riegeln zusammengehalten werden. Diese Riegel sind so aufgebaut, dass sie ähnlich wie weiße Blutkörperchen die Oberfläche gewünschter Zielzellen – etwa Krebszellen – erkennen und daran andocken können. Mit dem Andocken konfiguriert der Riegel sich neu, so dass der Nanokäfig aufschwingt.

Der Laderaum lässt sich mit verschiedenen Wirkstoffen bestücken, die auf diese Weise gezielt zu ihrem Einsatzort gebracht werden können. Im Experiment belud das Team um Shawn Douglas von der Harvard-Universität in Boston seine Nanoroboter unter anderem mit molekularen Botenstoffen, die das Selbstmordprogramm einer Zelle aktivieren können. Dieses Programm ist bei Krebszellen typischerweise gestört.

Gezielte Zerstörung

Im Labor konnten die Forscher auf diese Weise die Selbstzerstörung bei Leukämie- und Lymphomzellen auslösen, wobei auch die molekularen Botschaften für die beiden verschiedenen Krebszellen maßgeschneidert werden mussten. Nach diesem Muster könnten verschiedene Aktionen gezielt bei gewünschten Zelltypen ausgelöst werden, erläutern die Wissenschaftler.

Die Forscher, die sich für ihre Arbeit von der Funktion des menschlichen Immunsystems inspirieren ließen, bereiten nach den Worten von Douglas als nächstes Tests an Versuchstieren vor. „Das wird wahrscheinlich ein verbessertes Design erfordern, um eine stabile Zirkulation und Funktion im Blutkreislauf zu gewährleisten“, schränkte der Forscher allerdings ein. „Außerdem müssen die Herstellungskosten des Geräts sinken.“

science.ORF.at/APA/dpa

Quellen:
http://www.sciencemag.org/content/335/6070/831.abstract

Artikelzitat aus:
http://science.orf.at/stories/1694726/

Akkumulatoren durch Nanotechnologie 100-fach leistungsfähiger

Leistungsstarke Akkus, vielfach gewünscht, dennoch schwierig herzustellen.

Stanford, eine der vielen Forschungsschmieden weltweit wollen eine neue innovative Technik erfunden haben, welche die Akkulebenszeit um einen signifikaten Faktor erhöht.

Der Trick dahinter? Die Verwendung eines Materials aus Nanopartikeln.

Die Forscher sprechen von bis zu 100 fach erhöhte Leistung, die sich in der Zahl der Ladezyklen eines Akkus ausdrückt.

„Die Basis ist eine Elektrode, die aus Nanopartikeln einer Kupferverbindung besteht. Im Gegensatz zu Lithium Ionen Akkus ist die neue Technologie effizienter und relativ günstig in der Produktion. Zudem könnten sie als Zwischenspeicher dienen – zur Ausgleichung von Leistungsschwankungen, zu denen es durch Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien kommt.“

Protypen exisitieren noch nicht, in Systemtests wurden bereits 40.000 Charge und Decharge Zyklen erreicht. 80 % der Anfangsleistung zeigen die deutliche Leistungsfähigkeit der Technologie, die sich mit der atomaren Struktur der „Kupfer-Hexacyanoferrats“ in Kristallform darstellt. Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus erreichen 400 Ladezyklen.

„Ionen können in der offenen Kristallstruktur leichter eindringen als in anderen Materialien, wo sich das Kristallgitter durch den regen Teilchenfluss zunehmend abnutzt. Im Vergleich zu Lithium-Ionen dienen Kalium-Ionen als Ladungsträger, die aufgrund ihrer Größe besser zu den Öffnungen in der Kristallstruktur der Elektrode passen.“

Ein weiterer Ansatz ist „In-Plane Vacancy-Enabled High-Power Si-Graphene Composite Electrode for Lithium-Ion Batteries“ der Autoren Xin Zhao, Cary M. Hayner und Mayfair C. Kung.

Quellen:
http://derstandard.at/1319183879639/Long-Life-Neues-Material-soll-Akku-Lebensdauer-um-das-100-Fache-erhoehen

http://news.stanford.edu/pr/2011/pr-longlife-power-storage-112311.html

http://www.northwestern.edu/newscenter/stories/2011/11/batteries-energy-kung.html