Vom Mooreschen Gesetz bis zu Mendels Vermächtnis: Wie nutzen wir die Chancen neuer Technologien?

In der Zeitschrift „The Economist“ bin ich kürzlich auf einen Satz gestoßen, der aus meiner Sicht das passende Credo für den Start ins neue Jahrzehnt ist: “Wer die Technologie-besessenen 2020er Jahren miterleben darf, kann sich zu den glücklichsten Menschen zählen, die je gelebt haben.” Ich stimme dem vollkommen zu – auch wenn der Autor Diejenigen überzeugen möchte, die Zukunftstechnologien eher als Bedrohung denn als Glück empfinden. Es scheint, der Technik-Pessimismus hat in unserer Gesellschaft ein neues Hoch erreicht.

Auch ich möchte klar betonen: Wir müssen über die Auswirkungen von neuen Technologien diskutieren. Von der Künstlichen Intelligenz (KI) bis hin zur Genom-Editierung ist disruptive Innovation mit ernsthaften potenziellen Risiken verbunden. Die Frage ist nur: Welche Schlüsse ziehen wir aus dieser Debatte? Wie lauten die Antworten, die für eine moderne Gesellschaft wichtig und angemessen sind?

Aus meiner Sicht besteht kein Zweifel, dass in neuen Technologien der Schlüssel zu beispiellosem Fortschritt liegt. Und ein gutes Beispiel für das große Potenzial, von dem ich spreche, liegt viel näher, als man vielleicht denken würde. Das menschliche Erbgut besteht aus DNA-Daten von rund 1,5 Gigabyte. Rund 15 Billionen Zellen in unserem Körper sind Träger dieser Daten. Demnach enthält unser gesamter Körper DNA-Daten von rund 22 Billionen Gigabyte. Das entspricht 22 Zettabyte an Daten – mehr als die Hälfte des geschätzten weltweiten Datenvolumens im vergangenen Jahr! Dagegen wirkt die 175-Zettabyte-Datenexplosion, die Experten bis 2025 weltweit erwarten, auf einmal kaum noch der Rede wert.

Auf die DNA komme ich später zurück; unabhängig davon wissen wir alle, dass die explodierende Datensphäre unsere Gesellschaft vor enorme Herausforderungen stellt. Das gilt erst recht für die immense Rechenleistung, die vonnöten sein wird, um diese Datenflut zu bewältigen. Der Einsatz von Deep Learning, der gefragt ist, um das volle Potenzial von Big Data und KI auszuschöpfen, wird den Bedarf an Rechenleistung in bisher unerreichte Dimensionen katapultieren. Schon heute ist der leistungsfähigste Supercomputer rund eine Million Mal schneller als ein hochkarätiger PC. Die Superrechner, die von personalisierter Medizin über Kohlendioxidabscheidung bis hin zur Astrophysik für bahnbrechende Fortschritte sorgen könnten, müssen noch einmal rund tausendfach schneller sein.

Auch wenn sich die Diskussion über digitalen Wandel meist nur um Software dreht, machen diese Beispiele eines deutlich: Es kommt mindestens genauso auf die Hardware an. Viele mathematische Konzepte zum Thema Künstliche Intelligenz gab es schon in den 1960er Jahren. Die Rechen- und Speicherkapazität war zu dieser Zeit aber noch in den Anfängen. Die Rede war jedoch ab Mitte der 60er Jahre vom sogenannten „Mooreschen Gesetz“ des INTEL-Mitgründers Gordon Moore. Die Anzahl der Transistoren, die auf einen Computerchip passen, sagte Moore voraus, ließe sich alle zwei Jahre verdoppeln, wodurch die Produktionskosten sinken würden. Das mag sehr technisch klingen, geht uns im Grunde aber alle etwas an – denn dieser Grundsatz hat sich bewahrheitet und ging über Jahrzehnte hinweg mit immer schnelleren, leistungsstärkeren Rechnern einher.

Heute aber stößt das Mooresche Gesetz der kontinuierlichen Chip-Miniaturisierung langsam an seine Grenzen. Die Frage ist nicht, ob dieses Limit erreicht wird, sondern wann. Das bedeutet, wir stehen vor dem Ende eines Prinzips, das über ein halbes Jahrhundert lang prägend für den computertechnischen und damit auch gesamtgesellschaftlichen Fortschritt war.

Mit Blick auf diese Entwicklung einerseits und den „Technik-Pessimismus“ andererseits stellt sich die Frage: Wie sorgen wir dafür, dass wir die enormen Chancen von Zukunftstechnologien im Sinne des menschlichen Fortschritts nutzen können? Wenn Sie mich fragen, müssen wir uns als Gesellschaft mindestens drei großen Herausforderungen stellen, damit disruptive Innovationen zukünftig allen zum Vorteil gereichen: Effizienz, Ethik und Kooperation.

Zunächst stellt sich die Frage der Effizienz, und zwar in zwei Dimensionen: sowohl in puncto Rechenkapazität als auch beim Energieverbrauch. Wie groß hier der Handlungsbedarf ist, zeigt das folgende Beispiel: Das menschliche Gehirn benötigt für seine Aktivitäten rund 20 Watt Energie. Mindestens fünf der weltweit schnellsten Supercomputer können gemeinsam die Rechenleistung des Hirns annähernd abbilden, aber sie brauchen dafür rund 65 Megawatt. Das ist über drei Millionen Mal mehr Energie als unser Gehirn benötigt – und genug, um eine Kleinstadt von rund 30.000 Haushalten mit Strom zu versorgen.

Doch es muss nicht der Superrechner sein – auch im Alltag finden sich überzeugende Beispiele. Eine Standard-Google-Suchanfrage etwa hat einen Energieverbrauch von rund 0,3 Wattstunden. Mit circa 220 Suchanfragen könnte man demnach einen Liter Wasser zum Kochen bringen. Noch ohne über CO2-Emissionen zu sprechen, verleiht dieser Vergleich der folgenden Zahl eine neue Brisanz: 2019 führte Google – pro Minute – rund 4,5 Millionen Suchanfragen durch.

In rund zehn Jahren könnte die Informations- und Kommunikationstechnologie mehr als 20 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs ausmachen – geschätzt doppelt so viel wie im Jahr 2020. Umso mehr gilt es, smarte Materialien und Technologien zu entwickeln, die die Rechenleistung deutlich steigern und gleichzeitig die Energieeffizienz entscheidend erhöhen.

Genau daran arbeitet die Industrie mit großem Ehrgeiz. Und die aktuelle Innovationspipeline ist durchaus beeindruckend, wenn man bedenkt, dass sie vor allem auf evolutionäre Verbesserungen abzielt. Im Fokus stehen neue Materialien für immer effizientere Prozessoren, Speicher, Sensoren und Displaytechnologien. Nicht zuletzt, da das Mooresche Gesetz an seine Grenzen stößt, wird es vollkommen neue Materiallösungen brauchen, um bei Zukunftstechnologien wie neuromorphen und Quantencomputern entscheidende Fortschritte zu erzielen.

Nach effizienten Lösungen suchen Forscher aber auch jenseits der IT, etwa in der Natur. Das bringt mich zurück zur DNA – einer natürlichen Datenquelle, die inzwischen rund 3,8 Milliarden Jahre alt ist. Wie wir alle wissen, hat die DNA seit der Pionierarbeit von Gregor Mendel der Wissenschaft völlig neue Chancen eröffnet. Fast 160 Jahre nachdem Mendel das entdeckte, was wir heute als genetische Vererbung kennen, arbeiten Forscher nun daran, DNA als Datenspeichermedium – und letztendlich als Computer – nutzbar zu machen. Könnten wir die enorme Speicherdichte und Energieeffizienz von DNA so schon heute nutzen, ließen sich sämtliche Internetinhalte der Welt in einem Schuhkarton verstauen und praktisch ohne Energieverbrauch aufbewahren.

Bevor DNA zum praxistauglichen Datenträger wird, müssen Forscher und Entwickler aber noch so manche Hürde überwinden. Eine ganz wesentliche Herausforderung gilt dabei für DNA-basierte Technologien wie für den digitalen Wandel – und damit bin ich beim zweiten Punkt: dem dringenden Bedarf an ethischen Richtlinien. Egal, ob wir medizinische Entscheidungen einer Künstlichen Intelligenz oder unsere Sicherheit selbstfahrenden Autos anvertrauen, disruptive Technologien könnten unser Dasein fundamental verändern. Gleichzeitig hinken ethische Standards, angefangen bei Datenschutz und -sicherheit, noch immer erheblich hinterher. Ein Problem, das zurecht immer häufiger diskutiert wird, ist der „human bias“ – die menschliche Voreingenommenheit. Die Daten oder Algorithmen, die man für das Trainieren von KI-Systemen braucht, spiegeln automatisch menschliche Vorurteile wider, auch über Hautfarbe oder Geschlecht. Darüber hinaus wissen wir alle, dass Manipulation in der digitalen Welt mit relativ einfachen Mitteln und in großem Maßstab möglich ist. Wenn wir als Gesellschaft keine Antworten auf diese Fragen finden, könnte die KI soziale Ungleichheit nicht nur verfestigen, sondern sogar weiter verschärfen.

Zum einen verlangt ethische Verantwortung nach einem klaren gesetzlichen Rahmen. Zum anderen bedarf es global harmonisierter Standards, um Innovationen zu fördern und weltweit einheitliche Rahmenbedingungen für Forschung und Entwicklung sicherzustellen. Nicht zuletzt können und müssen Innovatoren aus Wissenschaft und Industrie ihren Teil der Verantwortung tragen. Sie können strikte eigene Ethik-Standards festlegen und kritische Fragen mit anerkannten Experten diskutieren, etwa im Rahmen dedizierter Ethikkommissionen. Eines jedoch bringt uns in ethischen Fragen keinen Schritt weiter: die Art von technikfeindlichem Moralismus, die jede konstruktive Diskussion im Keim erstickt. Bloße Empörungsbekundungen und Verzichtsappelle sind aus meiner Sicht keine Lösung. Was wir brauchen, sind tragfähige Konzepte und Steuerungsmodelle.

Die dritte große Herausforderung liegt damit auf der Hand: Wir brauchen mehr denn je eine globale, interdisziplinäre Zusammenarbeit. Schon allein das Maß an Skalierung, das erforderlich ist, um den gigantischen Bedarf an Rechenkapazitäten weltweit zu decken, macht Regulierungsdebatten auf rein nationaler oder sogar europäischer Ebene zu einem aussichtslosen Unterfangen. Wenn wir Gesundheitsdaten nutzen wollen, um die Gesundheitsversorgung insgesamt zu verbessern, wird das nur über grenz- und sektorenübergreifende Partnerschaften möglich sein. Und während die Märkte typischerweise jene Akteure belohnen, die bei ihren Kernkompetenzen bleiben, sollte die Politik Forschungsprojekte in neuen Innovationsfeldern fördern, die ohne interdisziplinäre, internationale Expertise nicht machbar wären. Je größer die gesellschaftlichen Risiken, die mit disruptiven Technologien verbunden sind, desto mehr müssen insbesondere die führenden Industrienationen gemeinsam handeln – trotz geopolitischer Differenzen und auf Grundlage internationaler Richtlinien, idealerweise auf Ebene der UN.

Effizienz, Ethik, Zusammenarbeit – drei simple Wörter, aber drei große Herausforderungen auf unserem Weg, disruptive Technologien zu dem zu machen, was sie ihrer Bestimmung nach sein sollten: keine Bedrohung, sondern Werkzeuge, die uns helfen, den Fortschritt für alle Menschen voranzutreiben – und dank denen wir uns glücklich schätzen können, in den 2020er Jahren zu leben. Zweifelsohne bergen disruptive Technologien auch beträchtliche Risiken. Aber ihre enormen Chancen ungenutzt zu lassen – das wäre das größte Risiko überhaupt.