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Portal = Klima im Wandel
(2016)
Portal Wissen = Daten
(2019)
Datenassimilation? Halt! Keine Angst, treten Sie näher! Kein Zungenbrecher, keine Raketenwissenschaft. Oder doch? Wir werden sehen. Fakt ist: Datenassimilation gibt es eigentlich schon lange und (fast) überall. Doch erst im Zeitalter der Supercomputer nimmt sie Ausmaße an, die Staunen hervorruft.
Daten, kennt jeder. Assimilation jedoch ist ein schwieriger Begriff für etwas, das rings um uns die ganze Zeit stattfindet: Anpassung. Vor allem die Natur führt uns seit Millionen von Jahren vor, wie das geht mit der evolutionären Anpassung. Vom Einzeller zum Primaten, von der Alge zum Mammutbaum, vom Dino … Wer sich nicht anpassen kann, passt schnell nicht mehr ins Bild.
Und natürlich haben auch wir gelernt, uns in neuen Situationen zu orientieren und entsprechend zu handeln. Wenn wir über die Straße wollen, haben wir dafür einen Plan: an den Bordstein treten, nach links und rechts schauen und erst gehen, sobald kein Auto mehr kommt. Machen wir all dies und passen unseren Plan an den Verkehr an, den wir sehen, kommen wir nicht nur heil drüben an, sondern haben auch noch erfolgreich Datenassimilation betrieben.
Freilich klingt das anders, wenn Wissenschaftler zu erklären versuchen, wie ihnen Datenassimilation hilft. Meteorologen zum Beispiel arbeiten schon seit Jahren mit ihr. Der Deutsche Wetterdienst schreibt: „In der Numerischen Wettervorhersage versteht man unter Datenassimilation die Angleichung eines Modelllaufes an die wirkliche Entwicklung der Atmosphäre, wie sie durch die vorhandenen Beobachtungen beschrieben wird.“ Gemeint ist, dass eine Wettervorhersage nur dann genau ist, wenn das Modell, mit dem man sie berechnet, immer wieder mit neuen Messdaten aktualisiert, also assimiliert, wird.
Seit 2017 gibt es an der Universität Potsdam einen ganzen Sonderforschungsbereich, den SFB 1294, der sich mit den mathematischen Grundlagen der Datenassimilation beschäftigt. Für Portal Wissen haben wir die beiden Mathematiker und Sprecher des SFB, Prof. Sebastian Reich und Prof. Wilhelm Huisinga, gefragt, wie Datenassimilation eigentlich genau funktioniert – und in welchen Forschungsgebieten man sie künftig noch gewinnbringend einsetzen kann. Zwei Beispiele dafür haben wir uns im SFB gleich selbst angeschaut: die Analyse von Blickbewegungen und die Erforschung des Weltraumwetters.
Daneben ist die aktuelle Ausgabe des Magazins voller Forschungsprojekte, die auf verschiedenste Weise um Daten kreisen. So wirft der Atmosphärenphysiker Markus Rex einen Blick voraus auf die spektakuläre MOSAiC-Expedition, bei der der deutsche Forschungseisbrecher „Polarstern“ ab September 2019 ein Jahr lang eingefroren durch das Nordpolarmeer driften und dabei zahlreiche Daten rund um Eis, Ozean, Bio- und Atmosphäre sammeln wird. Wir haben ein Forschungskolleg besucht, dessen Doktoranden die Datensammelwut unserer neuen technologischen Alltagsbegleiter kritisch unter die Lupe nehmen. Im Projekt „TraceAge“ wollen Ernährungswissenschaftler mithilfe der Daten von Tausenden Probanden einer Langzeitstudie mehr über die Funktion von Spurenelementen in unserem Körper herausfinden. Informatiker haben eine Methode entwickelt, mit der aus der Datenflut des WWW relevante Informationen gefiltert werden, sodass Blinde leichter im Internet surfen können. Ein Biologe untersucht anhand von über Jahrzehnte hinweg erhobenen Daten, wie sich die brandenburgischen Wälder verändern. Und eine Geoforscherin arbeitet daran, aus unscheinbar wirkenden seismischen Daten ein Frühwarnsystem für Vulkanausbrüche zu entwickeln.
Außerdem haben wir uns das neue Schülerlabor der Chemiedidaktik zeigen lassen, einen Juniorprofessor für vergleichende Literaturwissenschaft nach seiner Lust am Ungewissen befragt und mit einer Verwaltungswissenschaftlerin über die Möglichkeiten der digitalen Verwaltung gesprochen. Es geht nicht zuletzt um den märkischen Eulenspiegel, personalisierte Kosmetik und die Frage, wie man Kinder für Sport und Bewegung begeistern kann. Wir wünschen Ihnen viel Vergnügen beim Lesen – und wenn Sie uns Erfahrungsdaten ihrer Lektüre zukommen lassen, werden wir unser nächstes Heft damit assimilieren. Versprochen!
Die Redaktion
Portal Wissen = klein
(2016)
Seien wir mal ehrlich: Auch Wissenschaft hat das Ziel, groß rauszukommen, zumindest im Namen der Erkenntnis. Dabei gilt doch: Wenn etwas ins Stammbuch erfolgreicher Forschung gehört, dann ist es wohl die Vorstellung vom Kleinen. Schließlich ist es schon immer ihr Selbstverständnis gewesen, das zu ergründen, was sich nicht auf den ersten Blick erschließt. Schon Seneca war der Ansicht: „Wenn etwas kleiner ist als das Große, so ist es darum noch lange nicht unbedeutend.“
Kleinste Einheiten des Lebens wie Bakterien oder Viren bewirken Gewaltiges. Und immer wieder müssen (scheinbar) große Dinge erst ver- oder zerkleinert werden, um ihre Natur zu erkennen. Eines der größten Geheimnisse unserer Welt – das Atom als kleinste, wenn auch (nicht mehr) unteilbare Einheit der chemischen Elemente – hat sich erst beim Blick auf Winzigkeiten offenbart. Dabei war klein mitnichten immer nur das Gegenstück zu groß. Zumindest sprachlich, denn das Wort geht auf das westgermanische klaini zurück, das so viel wie „fein“ und „zierlich“ bedeutet, und ist darüber hinaus auch mit dem englischen clean, also „sauber“, verwandt. Fein und sauber – durchaus ein erstrebenswertes Credo für wissenschaftliches Arbeiten. Auch ein wenig Kleinlichkeit schadet nicht.
Dabei darf ein Forscher beileibe kein Kleingeist, sondern sollte bereit sein, das Unvermutete zu ahnen und seine Arbeit entsprechend darauf auszurichten. Und wenn das Ziel nicht kurzfristig zu erreichen ist, braucht es den namhaften langen Atem, sich nicht kleinreden zu lassen und klein beizugeben.
Genau genommen ist Forschung eigentlich ein nicht enden wollendes Klein-klein. Jede nobelpreiswürdige Entdeckung, jedes Großforschungsprojekt muss mit einer kleinen Idee, einem Fünklein beginnen, nur um anschließend bis ins Kleinste durchgeplant zu werden. Was folgt, die Niederungen der Ebene, ist Kleinarbeit: stundenlange Interviews auf der Suche nach dem Geheimnis des Kleinhirns, tagelange Feldstudien, die Kleinstlebewesen nachspüren, wochenlange Experimentreihen, die das mikroskopisch Kleine sichtbar machen sollen, monatelange Archivrecherche, die Kleinkram zutage fördert, oder jahrelange Lektüre des Kleingedruckten. All das auf der Jagd nach dem großen Wurf …
Darum haben wir Ihnen ein paar „Kleinigkeiten“ aus der Forschung an der Universität Potsdam zusammengestellt, ganz nach dem Motto: Klein, aber oho! So arbeiten Ernährungswissenschaftler daran, einigen der kleineren Erdenbewohner – den Mäusen – das Schicksal von „Laborratten“ zu ersparen, indem sie Alternativen zu Tierversuchen entwickeln. Wie Hänschen klein Sprachen lernt, untersuchen Sprachwissenschaftler gleich in mehreren Projekten und mit innovativen Methoden. Nur scheinbar klitzeklein sind dagegen die Milliarden von Sternen der Magellanschen Wolken, die Potsdamer Astrophysiker im Blick haben – vom Babelsberg aus. Die Geowissenschaftler des Graduiertenkollegs „StRATEGy“ wiederum waren vor Ort in Argentinien, um das (Klein-)„Kind“ – das Wetterphänomen El Niño – und seine Ursachen einmal genauer unter die Lupe zu nehmen. Klein anfangen, aber (die Potsdamer Kulturlandschaft) groß rausbringen soll das Research Center Sanssouci, das die Stiftung Preußische Schlösser und Gärten und die Universität Potsdam gemeinsam initiiert haben. Schließlich zeigen wir, dass schon jetzt eine ganze Reihe von Projekten und Initiativen angeschoben wird, um 2019 ein Kleinod der Region neu zu entdecken: den Wanderer durch die Mark, Theodor Fontane.
Wie gesagt: Kleinigkeiten. Wir wünschen viel Spaß beim Lesen!
Die Redaktion