EU: Human Brain Project soll menschliches Gehirn entschlüsseln


(C) DJ Man, (zeigt: Gehirn), 2005, Bild: flickr (nicht portiert) (CC BY-SA 2.0)

In Lausanne (schweizerischer Kanton Waadt) war nun offiziell der Startschuss für das sogenannte "Human Brain Project" gefallen, womit man das menschliche Gehirn vollumfänglich erforschen will. Informatiker, Mathematiker, Ärzte und Physiker aus verschiedenen Ländern der Welt arbeiten an diesem Projekt mit, teilte das Forschungszentrum von Jülich mit. Das Programm hatte man in 2009 ins Leben gerufen, womit durch die EU-Kommission "ambitionierte und visionäre kooperative Forschungsinitiativen" gefördert werden sollen, um so demnach auch "gesellschaftliche Herausforderungen zu bewältigen".

In den kommenden Jahren wolle man nun das menschliche Gehirn komplett entschlüsseln, von der molekularen Ebene bis hin zum Zusammenwirken ganzer Hirnregionen, was dann auf einem Supercomputer simuliert werden soll. Mit dem Human Brain Project verspricht man sich, weitere Ansätze aus der Hirnforschung und auch der Informationstechnologie miteinander zu vernetzen. Forscher sollen später an einem virtuellen Gehirn Untersuchungen und Experimente durchführen können, was auch erleichtern soll, die Struktur und Arbeitsweise des gesunden oder auch erkrankten Gehirns, darin mit einbezogen auch menschliches Verhalten, besser verstehen zu können.

Das Gesamtbudget zur Erforschung des menschlichen Gehirns über das angeführte Human Brain Project liegt bei über einer Milliarde Euro (von 2013 bis 2023 etwa 1,19 Milliarden Euro), so zumindest laut Medienberichten die aktuelle Veranschlagung. Durch die EU wollte man ursprünglich selbst auf zehn Jahre etwa eine Milliarde Euro beisteuern, den Betrag hatte man Medienberichten zufolge jedoch auf 500 Millionen Euro je Projekt gekürzt. Die restlichen 500 Millionen Euro sollten von "dritter Seite" beigesteuert werden, etwa durch "Businesspartner". Von deutscher Seite her sind verschiedene Strukturen an diesem Projekt beteiligt, wie das Jülicher Forschungszentrum. Wissenschaftler der Universität wollen innerhalb dieses Projektes auch den Aufbau einer Plattform für neuromorphes Rechnen (elektronische Modelle die auf neuronalen Schaltkreisen basieren) vorantreiben.

EU-Angaben von Anfang des Jahres zufolge stehen die geförderten Projekte, wie das Human Brain Project, im Rahmen des Programms "Europe 2020". Auf einer Pressekonferenz hatte die niederländische Politikerin und EU-Kommissarin für die sogenannte "Digitale Agenda", Neelie Kroes, mit der Vorstellung der Projekte Graphen und "Human Brain Project" von einem "wichtigen Tag für Europa" gesprochen. Die "Supermacht" der EU hänge laut Kroes davon ab: das "Undenkbare zu denken und die besten Ideen zu verwirklichen". Sie führte an, dass die Projekte zunächst jeweils 54 Millionen Euro erhalten, der Rest kommt aus dem EU-Programm unter dem Titel "Horizont 2020".

Für den nun vollzogenen offiziellen Startschuss kamen laut Presseangaben Wissenschaftler von 135 Forschungseinrichtungen an die École Polytechnique Fédérale (deutsch: "Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne") zusammen. Neben der Projektplattform der Universität Heidelberg werden in Deutschland zwei weitere Plattformen am Forschungszentrum Jülich und an der Technischen Universität München entstehen. Aus Deutschland sind demnach Wissenschaftler aus 16 Einrichtungen am "Human Brain Project" beteiligt.

Durch die Europäische Union (EU - hier der "Europäische Kommission") war dieses "Human Brain Project" eines von zwei Forschungsvorhaben, welche man zum Jahresanfang auswählte. Im zweiten Projekt, welches nichts direkt mit "Gehirnforschung" zu tun hat, geht es um die Erforschung des auf Kohlenstoff basierenden Werkstoffs Graphen. Britische Forscher hatten vor geraumer Zeit mit dem Kohlenstoff-Material Graphen den kleinsten Transistor der Welt hergestellt, der nur ein Atom dick und zehn Atome breit ist. Der Stoff Graphen leitet elektrischen Strom auch besser als Kupfer und ist bis zu 300 Mal fester als Stahl.

Rückblickend auf das Human Brain Project hatte die EU-Kommission das Projekt zur Förderung ausgewählt, weil es speziell darauf abzielt, das "gesamte Wissen über das menschliche Gehirn zusammenzufassen und mittels computerbasierter Modelle und Simulationen" nachzubilden. Man erhofft sich demnach weitgehende Erkenntnisse nicht nur über das menschliche Gehirn im Zusammenhang medizinischer Belange (Erkrankungen), sondern auch welche für die Bereiche "Computer- und Robotertechnologien". Im militärischen Bereich zielt man weiterhin auf eine bessere Vernetzung zwischen Mensch und Technologie ab, nachfolgend könnten auch autonom agierende Panzer, Drohnen etc. zum Einsatz gebracht werden - wie etwa beim WildCat Roboter.

Offiziell wären am geförderten Großprojekt "Human Brain Project" der Europäischen Kommission zur detaillierten Erforschung des menschlichen Gehirns über 80 europäische und internationale Forschungseinrichtungen (wie etwa auch Partner aus Israel, Nordamerika und Japan) beteiligt. Jenes Projekt solle durch Henry Markram (israelischer Hirnforscher) koordiniert werden, der ein Neurowissenschaftler an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) ist. Für die Koordinierung sind eingesetzt Karlheinz Meier (deutscher Physiker und Professor für Experimentalphysik) von der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg und der Mediziner Prof. Dr. Richard Frackowiak vom Universitätsspital Lausanne (CHUV) und der Universität Lausanne (UNIL).

Ende Januar laufenden Jahres hatte die EU-Kommission zur Auswahl der beiden angeführten Projekte, welche jeweils in den kommenden Jahre über eine Milliarde Euro erhalten sollen, in einer offiziellen Mitteilung dargestellt, dass die Initiativen "Graphen" und "Human Brain Project" mit den Mitteln Forschungen am "Schnittpunkt von Wissenschaft und Technik" betreiben sollen. An diesen beiden Projekten nehmen zusammen fast 200 Forschungseinrichtungen teil. Im deutschen Jülich hatte man den schnellsten Supercomputer Europas eingeweiht, welcher auch für das EU-Gehirnprojekt genutzt werden soll.

Laut offizieller Mitteilung aus Jülich kommt das System JUQUEEN auf eine maximale Rechenleistung von 5,9 Petaflops, was etwa rund sechs Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde sind. Das Supercomputersystem wolle man insbesondere auch für den Bereich der Neurowissenschaften einsetzen, womit neue Möglichkeiten für aufwändige wissenschaftliche Simulationen ermöglicht werden. Weiterhin sollen auch Elementarteilchenphysiker das System einsetzen, um etwa Vorhersagen für das Standardmodell der Physik zu treffen.

Achim Bachem, der Vorstandsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich, hatte damals unter anderem erklärt, dass durch die weiter gesteigerte Rechenleistung Projekte aus verschiedenen Gebieten wie den Neurowissenschaften, der computergestützten Biologie und der Energie- und Klimaforschung oder der Quantenphysik profitieren werden. Von deutscher Seite her gab der (seit 2005) Parlamentarische Staatssekretär im Bundesforschungsministerium, Thomas Rachel (CDU), zu verstehen, dass mit dem neuen Supercomputer JUQUEEN "ein weiterer wichtiger Schritt beim Ausbau der europäischen Rechner-Infrastruktur" geleistet wird.

Anhang/Erklärungen:

Unter den im Text genannten Neurowissenschaften versteht man im deutschen Sprachraum die Forschungsbereiche der Medizin, Psychologie und Biologie. Daran angegrenzt sind meist Wissenschaftsbereiche wie die Informationstechnik (Oberbegriff für die Informations- und Datenverarbeitung) und Informatik bis hin zur Robotik (umfasst als Teilgebiet etwa auch die Künstliche Intelligenz). In den Neurowissenschaften untersucht man unter anderem auch die kognitive Informationsverarbeitung (von Kognition; die von einem verhaltenssteuernden System ausgeführte Informationsumgestaltung) oder die Entstehung und den Ablauf emotionaler Reaktionen (Gemütsbewegung im Sinne eines Affektes) oder weit gefasste Phänomene wie Bewusstsein und Gedächtnis (oder Mnestik; Mnese für: Gedächtnis, Erinnerung).

Henry Markram

Der aus Südafrika kommende israelische Forscher Henry Markram (ebenfalls Direktor des Human Brain Projects) leitet auch ein Projekt unter dem Namen Blue Brain. Jenes Projekt (Blue Brain) hatte Markrams "Brain and Mind Institute der École Polytechnique in Lausanne" (Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne) und IBM (US-amerikanisches IT- und Beratungsunternehmen) im Jahr 2005 ins Leben gerufen. Er studierte an der Universität Kapstadt und am Weizmann Institute of Science, Israel. Zudem war er in den USA beim National Institutes of Health (NIH) oder am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, im deutschen Heidelberg. In den 1980er-Jahren studierte er in Kapstadt Medizin, wollte danach Psychiater werden. Diese Tätigkeit schien ihm wohl aber zu "statisch", er wollte kein Auswendiglerner und Katalogleser sein. Ein Katalog beantworte demnach nicht im Geringsten, wie das menschliche Gehirn funktioniert. Er schloss sich dem Neurophysiologen Rodney Douglas in Kapstadt an, in 1988 wechselte er an das angeführte Weizmann-Institut in Israel und studierte dort die Ionenkanäle der Neuronen. In einem Interview mit Wissenschaft.de hieß es durch Markram: "Wenn wir all das verstehen [Gehirnfunktionen usw.], kann die Welt besser und friedlicher werden".

Karlheinz Meier

Der im norddeutschen Hamburg geborene Physiker und Professor für Experimentalphysik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Karlheinz Meier (Ordinarius und Gründungsdirektor des Kirchhoff-Instituts für Physik), leitet zusammen mit den Neurowissenschaftlern Henry Markram und dem Mediziner Richard Frackowiak das von der EU-Kommission geförderte Human Brain Projekt. Er studierte an der Universität Hamburg und war später bis 1990 Scientific Staff Mitglied am Europäischen Forschungszentrum CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) im schweizerischen Genf. In 1992 nahm er den Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg an. Später, ab 2011, ist er zudem Professor an der EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne / Schweiz). Er hatte sich speziell auch auf den Aufbau neuartiger Computerarchitekturen nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns konzentriert. Mit seiner Heidelberger Arbeitsgruppe baut er neuromorphe Computersysteme.

Richard Frackowiak

Der in London geborene Neurowissenschaftler Richard Frackowiak hatte an der University of Cambridge studiert, wo auch sein Interesse an den Neurowissenschaften geweckt wurde. In 1995 war er als Professor für Kognitive Neurologie am UCL Institute of Neurology (ein Institut innerhalb der Fakultät für Neurowissenschaften des University College London) aktiv. In Forschungen hatte er unter anderem zeigen können, dass Taxifahrer in London ein deutlich ausgeprägteres Raumdenken haben und entsprechend derartige Informationen besser speichern/verarbeiten können als andere Menschen. Durch eine höhere Hippocampusausprägung können jene Personen, Taxifahrer, nach langjähriger Tätigkeit besser "navigieren", sich also umfangreich Straßen, Verkehrsverbindungen, Hausnummer merken/verknüpfen. Nachfolgend ist/war er aktiv im Bereich der Klinischen Psychologie, hatte Bücher geschrieben zu Themen wie Gehirnfunktionen oder Brain Mapping (Hirnkartierung). Er wurde auch ausgezeichnet für seine Arbeiten über die Entwicklung und den Einsatz bildgebender Messverfahren zur Untersuchung kognitiver Leistungen des menschlichen Gehirns.

EU-Planprogramme wie Horizont 2020:

Im oben angeführten Programm "Horizont 2020", also das Rahmenprogramm für die Forschung und Innovation der EU, welches sich an das 7. EU-Forschungsrahmenprogramm (FRP) anschließt, sollen "alle forschungs- und innovationsrelevanten Förderprogramme der Europäischen Kommission" zusammengeführt werden. Im Förderinhalt des Programms heißt es in Punkt III etwa, dass hier auch der demografische Wandel mit einbezogen wird, marine und maritime Forschung sowie Biowirtschaft, saubere und effiziente Energie, intelligenter, umweltfreundlicher und besser integrierter überwachter Verkehr, die Formung von integrativen, innovativen und sicheren Gesellschaften.

Wobei im weiteren Ausblick etwa über die Klima Roadmap 2050 vorgesehen sei, dass 80 Prozent der Emissionen reduziert werden sollen, auch mit dem Ziel (org: "Fahrplan") hin zu einer wettbewerbsfähigen "CO2-armen" Wirtschaft bis zum Jahr 2050. Zusammenhängend in der allgemeinen Strategie, welche in verschiedene Teilbereiche aufgespalten ist, heißt es für die Europa-Strategie 2020, man wolle erreichen, dass gut 75 Prozent der 20- bis 64-Jährigen in Arbeit stehen, eine gelenkte Verringerung der Schulabbrecher-Quote auf unter 10 Prozent EU-weit umgesetzt wird - auf der anderen Seite sollen Hochschulabschlüsse der 30- bis 34-Jährigen auf mindestens 40 Prozent gesteigert werden.

In einem im Vorfeld erstellten Dokument des One Planet Economy Network (OPEN:EU) für die EU-Kommission führte man als weitere Planungen an, zur Transition der EU-Ökonomie, hin zu einer hier benannten "Ein-Planeten-Ökonomie bis 2050", es müsse eine sofortige und grundlegende Transformation unternommen werden, auch um "gefährliche Klimaveränderungen" abzuwenden. Die Mittel für die Ausarbeitungen des One Planet Economy Network Europe (OPEN: EU) stammten unter anderem vom World Wildlife Fund (UK). Jene Ausarbeitung wird speziell durch Schlagworte geprägt wie "Nachhaltigkeit" oder auch "ökologischer Fußabdruck".

Die ausgearbeiteten Szenarien stellte man hier aus Sicht der Zukunft vor, wie also das jeweilige Szenario verlaufen wäre, um bis 2050 hin zu der sogenannten "Ein-Planeten-Ökonomie" zu gelangen. Unter dem dargestellten Szenario "Breaking Point" heißt es, man müsse Maßnahmen ergreifen um in Europa das Bevölkerungswachstum zu beschränken – org: wie auch im Rest der Welt. Dies angesichts der steigenden Nachfrage zu einer Zeit, in der technologische Innovationen stagnieren und eine globale Knappheit vorherrscht. Im Verlauf wurden staatliche Sozialleistungen für Familien mit mehreren Kindern fortlaufend gekürzt. Aus der hier angenommenen Sicht des Rückblicks vom Jahr 2050 auf das Jahr 2020 gab es nur noch mit entsprechend verknüpften Bedingungen Sozialleistungen bis maximal zwei Kinder.

Laut dem Dokument im Breaking Point Szenario heißt es weiter, dass eine gesteigerte Arbeitsintensität vorherrscht und die Einwanderungspolitik weiter gelockert wurde, um so auch geringqualifizierten Arbeitskräften eine Chance zu bieten, welche speziell in dem angenommenen Szenario in der Landwirtschaft tätig wären. Bis zum Jahr 2050 würden die meisten EU-Bürger dazu gezwungen sein, nachhaltige und ökologisch sinnvolle Lebensgewohnheiten anzunehmen, was auch durch Verbote von nicht-essentiellen, individuellen Reisen über lange Distanzen hinweg zum Ausdruck gebracht werden soll.

An diesem Punkt im angenommenen Szenario wären Flugreisen sowieso längst zu teuer für die meisten Menschen. Zudem führt man an, dass Maßnahmen unternommen werden sollten, um die meisten verfügbaren Kanäle für Bildung, Medien und Marketing zu beeinflussen oder zu kontrollieren, um so eine kontinuierliche Bekräftigung wichtiger Themen zu erreichen und um Wahrnehmungen von Nachhaltigkeit zu formen. Im Verlauf, bis hin zum Ziel der hier benannten "Ein-Planeten-Ökonomie bis 2050" würden die meisten Menschen in der EU in dicht bevölkerten Stadtgebieten wohnen, in eher kompakten und effizienten Wohnungen. Die meisten Haushalte bestehen maximal aus drei Personen. Die Wohnräume wären spartanisch, energieeffizient und intelligent eingerichtet.

Innerhalb dieses OPEN:EU Projekts wurden vier mögliche Szenarien für die "Ein-Planeten-Ökonomie" bis zum Jahr 2050 behandelt. Den Ergebnissen der durchgeführten Szenarien-Übungen zufolge sollten "aggressive Politiken" gefahren werden, damit so jenes gesteckte Ziel erreicht werden kann. In jedem der behandelten Szenarien hatte Europa (EU) die Ein-Planeten-Wirtschaft bis 2050 durch verschiedene "Politikmixe" erreicht.

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