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Nasa: Forscher brauchen Hilfe von Internet-Nutzern

Die Nasa hat zur Mithilfe bei einem ungewöhnlichen Projekt aufgerufen. Internet-Nutzer sollen Nachtfotos der Erde erkennen und zuordnen. Über eine Million Fotos wurden von der Internationalen Raumstation aufgenommen.

Bei einem Großteil der von den Astronauten der ISS aufgenommenen Fotos fehlen allerdings Richtungs- und Ortsangaben - was die Bilder zeigen, weiß auch die Nasa nicht. Auf der Website "Cities at Night" geht es darum, die Fotos bestimmten Karten zuzuordnen.

Die Iberische Halbinsel bei Nacht

Dabei werden Internetnutzer aus aller Welt aufgerufen mitzuhelfen. Fotos sollen innerhalb von drei Projekten zugeordnet werden. Im Projekt "Lost at Night" sollen die Nachtaufnahmen von beleuchteten Regionen auf vorhandenen Karten positioniert werden. Dabei ist aber oft nicht klar, ob es um Dörfer, kleinere oder größere Städte geht.

Bei "Night Cities" ist der Prozess etwas einfacher, hier geht es darum bereits als Städte erkannte Fotos auf einer Karte anzuordnen. Die Aufgabe bei "Dark Skies" ist, den Inhalt der Fotos zu beschreiben, also ob es sich um Sternen-Bilder, Städte oder andere Motive handelt.

Die Aufgaben sind laut Nasa von Menschen wesentlich leichter zu erledigen, also von Computern. Das Projekt dient laut der Weltraumbehörde dazu, die Lichtverschmutzung in Städten zu bekämpfen.

Die Erdwärme - Eine Quelle der Energie.

99 Prozent der Erde sind heißer als 1000 Grad. Direkt unter unseren Füßen schlummert ein gewaltiges, nahezu unerschöpfliches Energiepotential. Die Erdwärme, auch Geothermie genannt, kann man nutzen, um Gebäuden zu heizen, Nahwärmenetze zu speisen und sogar um Strom zu erzeugen. Doch bisher spielte Erdwärme als Energiequelle bei uns kaum eine Rolle. Zu schwierig erschienen die Förderbedingungen, zu unwirtschaftlich die Stromproduktion. Dank neuer Technologien wandelt sich langsam das Bild.

Vorbild Island

Welche Bedeutung Erdwärme für die Energieversorgung in Zukunft haben könnte, zeigt uns heute schon Island. 37 aktive Vulkane heizen den Untergrund des Inselstaates auf. Heiße Quellen, Geysire und Wasserdampfspalten sind sichtbare Zeichen des geothermischen Potentials. Nur wenige hundert Meter unter der Erdoberfläche herrschen in wasserführenden Gesteinsschichten bis zu 350 Grad. Und über natürlich austretenden oder aus Bohrlöchern geförderten Wasserdampf werden bereits 90 Prozent aller Haushalte mit Wärme versorgt.

Gleichzeitig treibt überschüssiger Heißdampf Turbinen in einem Geothermiekraftwerk an und erzeugt Strom. Soviel, dass auch Wasserstoff, ein möglicher Energieträger der Zukunft, produziert werden kann. Treibhausgase wie CO2, die beim Einsatz fossiler Brennstoffe entstehen, sind in Island kein Problem. Natürlich sind die Vorrausetzungen für die Erdwärmenutzung in Island dank der vielen Vulkane einzigartig. Aber auch in Mitteleuropa könnte das Potential erschlossen werden.

Labsal aus dem Untergrund

Zumindest passiv nutzten schon die alten Gallier, Kelten und Germanen Erdwärme – in Thermalquellen, ein Labsal für Körper und Geist in den eisigen Wintern unserer Vorzeit. Auch die alten Römern kannten die Wärmequelle aus dem Untergrund. Sie konstruierten schon vor 2000 Jahren die sogenannten Thermen. Thermalbäder findet man auch heute noch in zahlreichen Kurorten, die vom kostenlosen Angebot der Erde profitieren.

Das älteste Erdwärmekraftwerk der Welt

Im Italien der Neuzeit begann die Geschichte der aktiven oder kommerziellen Nutzung der Erdwärme. Unter Italien treffen die afrikanische und die eurasische Kontinentalplatte aufeinander. In der Toskana führt das zwar nicht zu Vulkanausbrüchen, aber Magma heizt dort oberflächennahe, unterirdische Wasserreservoire auf. An mehreren Stellen bahnt sich heißer Wasserdampf schon seit Jahrtausenden seinen Weg an die Erdoberfläche. Den nutzte 1913 Graf Piero Ginori Conti in Larderello für das erste Erdwärmekraftwerk der Welt. Wasserdampf trieb Turbinen an und diese erzeugten Strom.

Erdwärmenutzung in Deutschland

Heißwasserreservoire direkt unter der Erdoberfläche sind in unseren Breitengraden selten. Erdwärmenutzung schien daher bisher in Deutschland auf wenige Orte beschränkt zu sein. In Bayern bauen zum Beispiel Erding, Straubing oder Unterhaching schon auf Erdwärme. Auch in Mecklenburg-Vorpommern wird Erdwärme vorwiegend zum Heizen verwendet. Die Stromerzeugung aber wird erst rentabel, wenn sehr große und mehrere hundert Grad heiße Wasserdampfvorkommen zur Verfügung stehen. Viele Gebiete in Deutschland verfügen aber erst in mehreren Tausend Metern Tiefe über größere, ergiebige Heißwasservorkommen. Bohrungen in solche Bereiche sind teuer und wenn kein Fernwärmenetz zur Nutzung der Quellen vorhanden ist, ist selbst die Wärmenutzung für Kommunen nicht reizvoll.

Erdwärme kann aber auch unabhängig von natürlichen Heißwasservorkommen genutzt werden, zum Beispiel mit dem "Hot-Dry-Rock-Verfahren" (HDR). Dabei bohrt man in Tiefen von 4000 bis 5000 Metern. Dort liegen die Gesteinstemperaturen je nach Standort schon bei 200 bis 300 Grad Celsius. Wenn man jetzt über ein Bohrloch Wasser in den Untergrund treibt, kann es sich dort aufheizen und über ein zweites Bohrloch als heißer Wasserdampf wieder nach oben befördert werden. So entsteht ein Kreislaufsystem, an das an der Oberfläche Erdwärmekraftwerke angeschlossen werden könnten. Die heißen Gesteinsschichten im Erdinneren werden also praktisch als Durchlauferhitzer verwendet.

Vorteil: Mit dem HDR-Verfahren wird man unabhängig von natürlichen, unterirdischen Heißwasservorkommen und könnte überall Erdwärme fördern. Mit entsprechenden Wärmetauscher-Technologien ließe sich auch schon mit 100 bis 150 Grad heißem Wasserdampf kostengünstig Strom produzieren.

Potential für die Zukunft?

Im Jahr 2012 gibt es in Deutschland sechs Heizkraftwerke zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung und 21 Heizwerke, die Wärmenetze versorgen. Nach den ersten positiven Erfahrungen mit dem HDR-Verfahren und neuen Wärmetauschertechnologien kommen weitere Gebiete in Deutschland für die Nutzung der tiefen Erdwärme in Frage. Im Mai 2009 hieß es in einem Bericht der Bundesregierung zur Geothermie: "Bis zum Jahr 2020 sollen etwa 280 Megawatt Leistung zur geothermischen Stromerzeugung installiert sein, das Vierzigfache der gegenwärtig installierten Leistung. Bei einer Leistung von etwa 5 Megawatt pro Kraftwerk entsprich dies mehr als 50 Kraftwerken."

Unstrittig ist, dass Erdwärme ein großes Energiepotential ist. Experten schätzen, dass allein der täglich aus dem Erdinneren aufsteigende Wärmestrom, der durch die Erdoberfläche in die Atmosphäre gelangt und ungenutzt in den Weltraum abgestrahlt wird, den weltweiten Energiebedarf um das 2,5-fache übertrifft. Erwärme produziert keine Abfallstoffe wie CO2 und ist, anders als etwa Sonnenenergie, unabhängig von Tages- und Nachtzeiten, von Klima- oder Wettereinflüssen.

Quelle: Planet-Wissen // Eskin

Die Künstliche Intelligenz

Philadelphia 1997: Der Computer "Deep Blue" schlägt den amtierenden Schach-Weltmeister Garri Kasparow beim Schachspielen. Ein tonnenschweres Ungetüm mit 256 parallel geschalteten Computerprozessoren triumphiert über den menschlichen Geist. Science Fiction wird zur Realität – zumindest auf dem Schachbrett. Doch an der Aufgabe, die vielschichtige menschliche Intelligenz nachzubauen, beißt sich die Wissenschaft nach wie vor die Zähne aus.

Wie intelligent ist Künstliche Intelligenz?

Das Forschungsgebiet "Künstliche Intelligenz" (KI) versucht, menschliche Wahrnehmung und menschliches Handeln durch Maschinen nachzubilden. Was einmal als Wissenschaft der Computer-Programmierung begann, hat sich mehr und mehr zur Erforschung des menschlichen Denkens entwickelt. Denn nach Jahrzehnten der Forschung hat man die Unmöglichkeit erkannt, eine "denkende" Maschine zu erschaffen, ohne zuvor das menschliche Denken selbst erforscht und verstanden zu haben. Deshalb gibt es zum Teil große Überschneidungen zwischen KI-Forschung und Neurologie beziehungsweise Psychologie.

Bis heute ist es nicht einmal annähernd gelungen, menschliche Verstandesleistungen als Ganzes mit Maschinen nachzuvollziehen. Ein großes Hindernis ist die Sprachverarbeitung. Auch die Durchführung einfachster Befehle ist für eine Maschine ein hoch komplexer Vorgang. Inzwischen konzentriert sich die Forschung deshalb mehr und mehr auf einzelne Teilbereiche, unter anderem mit dem Ziel, dort Arbeitserleichterungen zu schaffen. Dazu ist ein ständiger Austausch zwischen Wissenschaftlern verschiedenster Disziplinen (Kognitionswissenschaft, Psychologie, Neurologie, Philosophie und Sprachwissenschaft) notwendig.

Wann besteht ein Computer den Turing-Test?

Die Frage, ab wann eine Maschine als intelligent gilt, treibt die KI-Forschung seit Jahrzehnten um. Ein Messwerkzeug, das allgemein akzeptiert wird, ist der sogenannte Turing-Test. Er wurde 1950 von dem britischen Mathematiker Alan Turing entwickelt: Ein Mensch kommuniziert über längere Zeit parallel mit einem anderen Menschen und einer Maschine ohne Sicht- oder Hörkontakt – etwa über ein Chat-Programm. Mensch und Maschine versuchen den Tester davon zu überzeugen, dass sie denkende Menschen sind. Wenn der Tester nach der Unterhaltung nicht mit Bestimmtheit sagen kann, welcher der Gesprächspartner ein Mensch und welcher eine Maschine ist, hat die Maschine den Test bestanden und darf als intelligent gelten.

Der US-Soziologe Hugh G. Loebner lobte 1991 einen Preis von 100.000 Dollar für das Computerprogramm aus, das den Turing-Test besteht und eine Expertenjury hinters Licht führt. Bis 2013 hat niemand den Preis erhalten, und der Großteil der KI-Forscher geht davon aus, dass das auch in absehbarer Zeit nicht passieren wird.

Computerpionier Alan Turing

Tamagotchis, Roboter & Co

Die Einsatzgebiete Künstlicher Intelligenz sind äußerst vielfältig. Oft sind sie uns nicht einmal bewusst. Am erfolgreichsten ist ihr Einsatz in kleinen Teilbereichen, wie zum Beispiel in der Medizin: Roboter führen bestimmte Operationsabschnitte – etwa im Tausendstel-Millimeter-Bereich – wesentlich präziser durch als ein Chirurg.

In Produktionsstraßen, besonders in der Automobilindustrie, ersetzen Roboter eine Unzahl menschlicher Handgriffe. Vor allem bei gesundheitsschädlichen, unfallträchtigen Aufgaben, wie zum Beispiel beim Lackieren oder Schweißen, sind Roboterarme, wie sie bereits in den 1960er Jahren bei General Motors eingesetzt wurden, nicht mehr wegzudenken.

Klassischer Anwendungsbereich für Künstliche Intelligenz sind Spiele, insbesondere Brettspiele wie Dame und Schach. Längst haben programmierbare und lernfähige Spielzeuge, Mini-Roboter und Computerprogramme das Kinderzimmer erobert. Das legendäre Tamagotchi gehört zwar schon zum alten Eisen, dafür drängen andere künstliche Gefährten wie der Roboter-Hund AIBO auf den Markt. Der Blech-Waldi kann Videos aufnehmen, führt ein eigenes Tagebuch und spielt auf Wunsch CDs, wenn man ihm das jeweilige Cover vor die Schnauze hält.

Expertensysteme und Fuzzy-Logik

Expertensysteme sind spezialisiert auf ganz bestimmte und eng begrenzte Einsatzgebiete. Ein Beispiel dafür sind Programme, mit denen computertomografische Aufnahmen am Computerbildschirm in dreidimensionale Bilder umgesetzt werden. Ärzte können sich so im wahrsten Sinne des Wortes ein "Bild" von der jeweiligen Körperpartie und ihrem Zustand machen.

Als Fuzzy-Logik bezeichnet man "unscharfe" Logik, was bedeutet, dass nicht nur binäre Werte, also "ja" oder "nein", sondern auch analoge Zwischenstufen wie "vielleicht" oder "jein" verarbeitet werden können. Der deutsche Ingenieur und Industrielle Konrad Zuse musste seinen ersten Computer, der teilweise analog arbeitete, noch künstlich auf binäre Funktionen "trimmen". Heute zeigt die Entwicklung, dass eben nicht immer klare Entscheidungen wie "ja" und "nein" beziehungsweise "0" und "1" möglich sind.

Automatisch in den Weltraum

1997 reisten Maschinen im Dienste des Menschen auf den Planeten Mars. Ziel der "Pathfinder-Mission" war es, wissenschaftliches Messgerät auf die Marsoberfläche zu bringen. Dabei sollten geeignete Techniken für Flugphase, Atmosphäreneintritt, Abstieg und Landung entwickelt und erprobt werden. Es musste alles möglichst automatisch funktionieren, da menschliche Eingriffe von der Erde aus wegen der Distanz kaum möglich sind. Ein Funksignal zur Erde würde, selbst wenn es mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs wäre, 14 Minuten benötigen.

Doch die "Pathfinder-Mission" glückte und legte so den Grundstein für weitere Marsmissionen. Im August 2012 landete das Fahrzeug "Curiosity" auf dem Mars: 900 Kilogramm schwer und mit einer Vielzahl an Instrumenten ausgestattet, um zu erkunden, inwieweit der Planet als Biosphäre geeignet ist oder war. Schon die Landung war spektakulär: Nach dem Eintritt in die Atmosphäre bremste die Sonde automatisch 20 Meter über der Oberfläche ab und ließ "Curiosity" an Seilen herab. Auf dem Mars bewegt sich "Curiosity" mit einem Plutoniumantrieb fort, zertrümmert und analysiert Steine mit einem Laser und packt Gesteinsproben per Greifarm in eine Mikrowelle, um diese zu schmelzen. Fast zwei Jahre lang soll "Curiosity" unterwegs sein und seine Erkenntnisse zur Erde funken.

20 Meter über der Oberfläche ab und ließ "Curiosity" an Seilen herab. Auf dem Mars bewegt sich "Curiosity" mit einem Plutoniumantrieb fort, zertrümmert und analysiert Steine mit einem Laser und packt Gesteinsproben per Greifarm in eine Mikrowelle, um diese zu schmelzen. Fast zwei Jahre lang soll "Curiosity" unterwegs sein und seine Erkenntnisse zur Erde funken.