Die Zukunft gestalten: Eine Revolution in der Informationstechnologie steht kurz vor dem Durchbruch.

Die Forschung im Bereich der Wissenschaft und Technik ist in Teilbereichen eng mit der Erweiterung musikalischer Ausdrucksmöglichkeiten verbunden. Man denke nur an die elektronische Musik, die durch das Aufkommen und die Weiterentwicklung der Synthesizer ab 1964 mit dem von Robert Moog gebauten Gerät einen enormen Kreativitätsschub erhalten hat. 

Und nun gibt es eine bahnbrechende Forschungsarbeit von Dr. Marcel Walter, die bald die Möglichkeiten der Datenverarbeitung hinsichtlich Energieeffizienz, Rechenleistung und Integrationsdichte auf ein neues, sensationell effektives Level heben kann. Mit noch ungeahnten Auswirkungen auf den kulturellen Bereich.

Um was geht es denn inhaltlich bei der prämierten und ausgezeichneten Arbeit?

Die Transistordichte digitaler Schaltungen auf herkömmlichen Platinen ist endlich, der Miniaturisierung der Halbleitertechnik sind also physikalisch Grenzen gesetzt. Die Herausforderungen und Umsetzungsgebiete der Künstlichen Intelligenz, des Autonomen Fahrens und der immersiven Virtuellen Realität verlangen aber immer performantere Computer. Deshalb ist es notwendig, leistungsfähigere Möglichkeiten dieser Anforderungen zu schaffen, die im Bereich der Nanotechnologie liegen können.

Dr. Marcel Walter hat nun das Konzept des "Field-coupled Nanocomputing" (zu deutsch etwa "Berechnung mit Hilfe von Feldeffekten") aufgegriffen, mit welchem sich Berechnungen (also die Grundlage jeglicher Informationsverarbeitung) nicht durch einen elektrischen Stromfluss, sondern durch die Abstoßung von elektrischen oder magnetischen Feldern ermöglichen lässt. Die bisher eingesetzten Transistoren werden durch sogenannte "Zellen" ersetzt. Das sind Bausteine von molekularen Größe, die sich wie Magnete polarisieren lassen, das heißt, sie können sich abstoßen oder anziehen. Durch diese Kräfte können Informationen übertragen werden.

Ein weiterer Clou bei diesem Ansatz ist, dass sie für die Rechenleistung nur einen Bruchteil der Energiemenge herkömmlicher Computer benötigen. Bis 2030 werden Schätzungen zufolge 51% des weltweiten Elektrizitätsverbrauchs auf Telekommunikation und Informationstechnologie entfallen. Damit könnten diese Sektoren für bis zu 23% der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich sein (Quelle: A.S.G. Andrae and T. Edler: "On Global Electricity Usage of Communication Technology: Trends to 2020". In Challenges 6.1. (2015), pp. 117-157).

Das "Field-coupled Nanocomputing" könnte in der Zukunft wesentliche Bereiche der heutigen Informationstechnologie ersetzen oder ergänzen, wodurch deren Energieverbrauch, und damit auch deren Treibhausgasemissionen drastisch gesenkt werden könnten. Eine, im Hinblick auf die Klimakatastrophe, absolut notwendige Entwicklung.

Die Forschungsarbeit von Dr. Marcel Walter beschäftigt sich nun mit Entwurfsautomatisierung für ebenjene Nanotechnologie. Das bedeutet, der Autor hat unter anderem Algorithmen (Methoden) entwickelt, welche vollautomatisch Nanotechnologieschaltungen anhand von Spezifikationen entwerfen können. Solche Verfahren kommen auch im klassischen Computerchipentwurf zum Einsatz, lassen sich jedoch nicht auf die neue Nanotechnologie anwenden. Dr. Marcel Walters Verfahren sind von Grund auf neu entwickelt, speziell im Hinblick auf die Eigenheiten der Nanotechnologie. Sobald die Massenfertigung dieser neuen Technologie in einigen Jahren produktionsreif ist, sind diese Verfahren unerlässlich, um die Komplexität großer Schaltungen mit vielen Millionen Bausteinen zu handhaben, die kein Mensch mehr überblicken könnte.

Die Forschungsarbeit liegt auch als Buch vor.

Jede Lebensphase hat ihren Soundtrack - zumindest bei Menschen, die sich von Klängen auf ihrem Lebens-Weg begleiten lassen. Und je mehr man sich mit Musik beschäftigt, desto wahrscheinlicher ist es, dass die "Klangerforschung" eine Hörentwicklung mit sich bringt. "Lost & Found: Musik ohne Grenzen" geht im Gespräch mit Dr. Marcel Walter der Frage auf den Grund, welche Rolle bei ihm während der vierjährigen Forschungsarbeit Musik gespielt hat, ob sich diesbezüglich Neigungen verändert haben und wie denn Wissenschaft und Kunst überhaupt hinsichtlich des Zitats "Fiktion ist Kunst und Kunst ist der Triumph über das Chaos" zusammenpassen können.

Lost & Found: Musik ohne Grenzen: "Marcel, welche Rolle spielt Musik für Dich als Alltagsbegleiter?"

Dr. Marcel Walter: "Ich höre Musik selten als Hintergrundgeräusch. Wenn ich mir Musik anhöre, dann fast immer sehr bewusst auf meine aktuelle Situation und Stimmung angepasst. Ich nutze Musik als Zuflucht, als Stimmungsaufheller und zur Konzentration. Ich verstehe Musik auch als einen künstlerischen Ausdruck von Emotionen, die sich auf mich als Hörenden übertragen."

Lost & Found: Musik ohne Grenzen: "Als Außenstehender stellt sich generell die Frage, wie Wissenschaft und Kunst sich ergänzen können, beziehungsweise wie sie überhaupt zusammenpassen können. Einer Deiner Leitsätze lautet ja: "Fiktion ist Kunst und Kunst ist der Triumph über das Chaos". Wie ordnest Du ihn in diesem Zusammenhang ein?

Dr. Marcel Walter: "Kunst und Wissenschaft ergänzen sich gegenseitig, als wären sie zwei Teile eines Ganzen. Große Errungenschaften der Wissenschaft und Technik wurden zuerst in der Fiktion ersonnen. Man denke nur etwa an Jules Verne. Auch Star Trek ist ein gutes Beispiel in der moderneren Popkultur. Handys, Touchscreens und Hologramme waren dort zu sehen, Jahrzehnte bevor sie technisch machbar waren. Tatsächlich werden selbst Konzepte wie der Warp-Antrieb und das Beamen heute in der realen Wissenschaft untersucht. Auf der anderen Seite haben wir heute bereits künstliche Intelligenzen, die Gemälde erschaffen, Symphonien komponieren und literarische Werke verfassen."

Lost & Found: Musik ohne Grenzen: "Es gibt Thesen, die besagen, dass Musik reine Mathematik sei und deshalb weder erfunden, noch geschützt werden kann. Beurteilst Du Musik danach, ob sie mathematischen Grundsätzen folgt?"

Dr. Marcel Walter: "Das hätte ich früher einmal genau so unterschrieben. Je länger ich mich jedoch mit dem Thema befasse, desto mehr wird mir klar, dass es genau die Abweichungen von den perfekten Rhythmen und Melodien sind, welche die Musik erst menschlich machen. Wir sind nicht perfekt und das ist gut so. Exakte Musik wirkt auf mich heute steril und leblos. Obwohl ich sehr gerne elektronische Musik höre, so schätze ich vor allem diejenigen Stücke, welche von echten Musikern mit echten Instrumenten eingespielt oder zumindest begleitet werden."

Lost & Found: Musik ohne Grenzen: "Werden wir mal konkreter: In welchen Alltagsbereichen unterstützen Dich Klänge wesentlich? Und was lösen sie dann in Dir aus? Gib doch bitte mal ein paar Beispiele."

Dr. Marcel Walter: "Musik hilft mir beim Abschalten, beim Loslassen, beim Konzentrieren und ermöglicht mir, in andere Welten abzutauchen. Programmieren ist ein wichtiger Teil meiner Arbeit, bei der ich hochkonzentriert sein muss. Musik hilft mir sehr dabei. Gleichzeitig fördert sie meine Kreativität. Wie vorhin schon angesprochen, ist Kreativität in der Wissenschaft von essentieller Bedeutung. Ich würde sogar sagen, dass die Musik, die wir hören, identitätsstiftend ist. Ohne Musik wäre ich heute ziemlich sicher eine andere Person."

Lost & Found: Musik ohne Grenzen: "Kannst Du ein paar Musik-Beispiele nennen, die Dir besonders viel bedeuten und erläutern, warum das so ist?"

Dr. Marcel Walter: "Viele Interpreten und gelegentlich einzelne Songs haben mich während meiner Doktoratszeit begleitet. Beispielsweise die Band Duck Sauce, deren "aNYway" von 2009 Retro und Moderne verbindet und mir unglaublich gute Laune bereitet.

Außerdem zählen Daft Punk inzwischen zu meinen absoluten Favoriten und Inspirationen. Daft Punks Qualität ist in der elektronischen Musik unerreicht. Die beiden Interpreten des Duos treten als humanoide Androiden auf und hinterfragen gleichzeitig in ihren Songs, was es bedeutet, Mensch zu sein. Der Song "Giorgio by Moroder" ist eine Homage an Giovanni Giorgio Moroder, einem Pionier der elektronischen Tanzmusik, welcher darin von seinem Leben erzählt. Begleitet wird seine Erzählung von Daft Punks Musik, die ihn durch die Epochen begleitet. Ein Meisterwerk!

Meine Lieblingsband seit über 10 Jahren ist allerdings Swedish House Mafia, die sich 2012 auflöste. Ich war auf einem Konzert ihrer Abschiedstournee, was ein sehr emotionales Erlebnis war. Ihre Musik hat mich jedoch weiterhin begleitet. Während ich an meiner Dissertation gearbeitet habe, hat sich das Trio wieder vereint und veröffentlicht seit 2021 nun auch endlich neue Songs, mit denen sie beweisen, dass sie sich musikalisch weiterentwickelt haben. "Lifetime" mit den Rappern Ty Dolla $ign und 070 Shake ist hierfür ein Paradebeispiel.

Auch jenseits von EDM gibt es Songs, die mir immer wieder Gänsehaut bereiten, wenn ich sie höre. Zum Beispiel "Feeling Good" von Nina Simone. Was für eine unglaubliche Stimme, was für eine Powerfrau!"

Lost & Found: Musik ohne Grenzen: "Das war sehr aufschlussreich, vielen Dank Marcel! Besonders die Beispiele, wie Visionen und Inspirationen - die häufig als Alleinstellungsmerkmale der Kunst angesehen werden - bei wissenschaftlich-technischen Errungenschaften von essentieller Wichtigkeit sind, zeigen eindeutig, dass die Freiheit des Geistes und damit eine freiheitliche Grundordnung nicht verzichtbare Bedingungen für Kreativität und Weiterentwicklungen darstellen.  

Für die im März anstehende Entscheidung über eine Prämierung Deiner Forschungsarbeit auf europäischer Ebene drücken wir ganz fest die Daumen!"