Engineering Digital Futures

Wie können wir aus den ungeheuren Mengen biomedizinischer Daten neues Wissen über wirksamere Medikamente gewinnen? Kann man das komplexeste Gebilde im Universum – das menschliche Gehirn – in einem Supercomputer simulieren und dadurch besser verstehen? Wie lässt sich das datengetriebene, digitale Stromnetz der Zukunft vor Angriffen schützen? Fragen wie diese beschäftigen Helmholtz im Forschungsprogramm „Engineering Digital Futures“. Es geht darum, den enormen Schatz an Wissen, der in den rasant wachsenden Datenmengen in allen Forschungsgebieten verborgen ist, zu bergen. Das ist eine der großen wissenschaftlich-technischen Herausforderungen unserer Zeit. Mit unseren Supercomputern haben wir die Basis geschaffen. In Zukunft wollen wir noch mehr Fortschritte erzielen, wenn es um Rechenkraft und die effiziente Nutzung von Daten geht. Wir wollen den Supercomputer der Zukunft selbst bauen. Er wird neue Rechnerarten wie Quantencomputer oder Rechner nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns mit bewährter Hard- und Software miteinander verbinden.

Die ungeheuren Mengen an Daten entstehen zum einen dadurch, dass wir die Natur immer genauer beobachten und vermessen können, zum anderen durch immer bessere Simulationen. Um beispielsweise den Klimawandel noch besser zu verstehen, simulieren Forscher:innen das Klimasystem mittels komplexer Modelle. Entscheidende Werkzeuge der Datenanalyse sind das maschinelle Lernen und künstliche Intelligenz. Zudem gestalten wir Software so, dass sie sich schnell an die wachsende Datenflut anpassen lässt. Wir erfinden den Supercomputer neu als ein Baukastensystem, das mit den Herausforderungen mitwächst und entwickeln Rechnerarten, die hochkomplexe Daten effizienter analysieren als bislang möglich. Damit schaffen wir die Basis für den modularen Superrechner der Zukunft.

In Zukunft werden kritische Infrastrukturen wie Verkehr oder das Energienetz intelligenter, das heißt sie erhalten eine Art „künstliches Nervensystem“, das Daten erzeugt und verarbeitet. Das macht sie gleichzeitig angreifbarer. Deshalb müssen die Infrastrukturen der Zukunft gegenüber Gefahren gewappnet sein. Um das zu erreichen, untersuchen wir die Netze von morgen in eigenen Pilotanlagen. In interdisziplinären Teams analysieren wir deren Schwachstellen und entwickeln schlanke und gleichzeitig zuverlässige Sicherheitslösungen.

Neue Technologien wie Supercomputer, Quantenrechner und Methoden der künstlichen Intelligenz revolutionieren nicht nur Wissenschaft und Forschung, sondern haben auch spürbare Auswirkungen auf die Gesellschaft. Deshalb widmen wir uns intensiv dem Gebiet der Technikfolgenabschätzung. Wir wollen die Potenziale und Chancen neuer Technologien ausloten, aber auch mögliche Risiken aufzeigen und gesellschaftliche Auswirkungen frühzeitig erkennen. Unsere Forschung soll dazu beitragen, die digitale Transformation umfassend zu verstehen und klug zu gestalten. Dafür entwickeln wir Handlungsoptionen und -strategien für politische Entscheidungsträger.

Factsheet:

• Die Menge an Daten wächst rasant, was hohe Anforderungen an das Management und Analyse der Daten stellt.
• Dieser Herausforderung widmet sich der Forschungsbereich Information in seinem Programm „Engineering Digital Futures“.
• Das Programm entwickelt etablierte Methoden weiter und kombiniert sie mit innovativen Technologien wie künstlicher Intelligenz.
• Es baut einen neuartigen Supercomputer als modulares Baukastensystem, das jeweils neue Techniken aufnehmen kann.
• Im Rahmen der Technikfolgenabschätzung untersuchen Helmholtz-Fachleute die Chancen und Risiken neuer Technologien und entwickeln daraus Handlungsoptionen für politische Entscheidungsträger.
• Sie entwickeln schlanke und zugleich effiziente Sicherheitslösungen für kritische Infrastrukturen in den Bereichen Verkehr und Energieversorgung.
• Die Wissenschaftler:innen arbeiten eng mit interdisziplinären Fachleuten aus verschiedenen Helmholtz-Zentren, aber auch mit weiteren Expert:innen in Europa und der ganzen Welt zusammen.
• Das Programm beteiligt sich beispielsweise am Aufbau der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur, die wissenschaftliche Datenbestände erschließen, vernetzen und sichern soll.