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Portal Wissen = Energie
(2020)
Energie hat etwas. Natürlich – so die nüchterne Definition in jedem Schülerlexikon – „die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen“. Auf diese Weise begleitet sie uns, oft unerkannt, den lieben langen Tag: Aus dem Bett wuchten, die Heizung aufdrehen, das Licht anmachen, heiß duschen, anziehen, Kaffee kochen, frühstücken – noch bevor wir das Haus verlassen, haben wir reichlich Energie freigesetzt, umgewandelt, zugeführt und getankt. Und dabei haben wir noch nicht einmal selbst gearbeitet, jedenfalls im herkömmlichen Sinn.
Aber Energie ist nicht nur eine physikalische Größe, die aufgrund ihrer Allgegenwart in jeder naturwissenschaftlichen Disziplin – wie Biologie und Chemie, aber auch so ziemlich alle technischen Felder – eine zentrale Rolle spielt. Vielmehr ist sie ebenso nicht wegzudenken, wenn es darum geht, wie wir unsere Welt und unser Wirken in ihr verstehen und beschreiben. Und zwar nicht erst seit heute. Eine Kostprobe gefällig? Der griechische Philosoph Aristoteles war der Erste, der von enérgeia sprach, für ihn eher unphysikalisch eine lebendige „Wirklichkeit und Wirksamkeit“ – das, was das Mögliche real werden lässt. Rund 2100 Jahre später erklärte sie der ungekrönte König der deutschen Literatur Johann Wolfgang von Goethe zum humanistischen Wesenskern: „Was können wir denn unser Eigenes nennen als die Energie, die Kraft, das Wollen!“ Und für seinen Zeitgenossen Wilhelm von Humboldt war „Energie die erste und einzige Tugend des Menschen“. Auch wenn die Physik mit ihrem Aufstieg zur Leitwissenschaft im 19. Jahrhundert auch den Energiebegriff zu dominieren begann, blieb dieser doch in vielen Gebieten zu Hause.
Grund genug für uns, einmal zu schauen, wo es an der Universität Potsdam energetisch zugeht. Wir wurden in verschiedensten Disziplinen fündig: Während die iranische Physikerin Safa Shoaee erforscht, wie sich mit organischen Materialien die Solarzellen der Zukunft herstellen lassen, nimmt der schwedische Umweltwissenschaftler Johan Lilliestam die verschiedenen Dimensionen der Energiewende in den Fokus, um zu klären, wovon ihr Gelingen abhängt. Die Slavistin Susanne Strätling wiederum lässt auf der Suche nach einer komplexen Begriffsgeschichte sämtliche Disziplingrenzen hinter sich und versucht zu ergründen, warum die Energie uns heute mehr denn je elektrisiert. Und dem Physiker Markus Gühr gelingt es, mithilfe von ultrakurzen Lichtblitzen zu untersuchen, wie sich Moleküle unter Lichteinfluss verändern und dabei Energie umwandeln.
Freilich haben wir genug Energie, um neben dem Titelthema auch Einblicke in die Vielfalt der Forschung an der Universität Potsdam zusammenzutragen. So erklärt ein Kognitionswissenschaftler, warum unser Hirn Musik und Sprache gleichermaßen nach ihrem Rhythmus verarbeitet, und ein Materialforscher zeigt, wie Bakterien künftig unter richtiger Anleitung biologisch abbaubares Plastik produzieren. Sozialwissenschaftler untersuchen, ob es der Bundeswehr gelingt, echte Gleichstellung für wirklich alle zu schaffen, während Umweltwissenschaftler eine Methode entwickeln, bei der sich mithilfe von Teilchen aus dem All die Bodenfeuchte messen lässt. Ein Psychologe erforscht den Zusammenhang zwischen Emotionen und Gedächtnis und Bildungswissenschaftler bringen eine Studie zu Hate Speech in Schulen auf den Weg. Außerdem stellen wir mit einer Paläoklimatologin und einer Astrophysikerin zwei der insgesamt zwölf Forschenden des neuen Postdoc-Programms der Universität Potsdam vor. Gin ohne Akohol, Sprachforschung mit Ultraschall, Drohnen im Einsatz der Wissenschaft, Rechtswissenschaft im Dienste der Menschenrechte und vieles mehr finden sich in dieser Ausgabe. Wir haben keine Energien gescheut!
Portal Transfer
(2020)
Selten stand die Wissenschaft so stark im öffentlichen Interesse wie in der gegenwärtigen Pandemie. Alle Augen richten sich auf die Medizin, die Entwicklung eines Impfstoffs, den Schutz vor Infektionen. Mehr und mehr rückt ins Bewusstsein, dass sich ohne faktenbasierte Forschung wohl keines der globalen Probleme lösen lassen wird, mit denen wir uns jetzt und in Zukunft befassen müssen. Ob im Klima- und Umweltschutz, in der Energiepolitik, in Fragen der sozialen Gerechtigkeit oder auch bei der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung – überall braucht es die Expertise aus der Wissenschaft. Umso wichtiger ist es, deren Erkenntnisse und Innovationen zügig in die Praxis zu überführen.
Wie dies aus der Universität Potsdam heraus gelingt, berichten wir in unserem neuen Magazin „Portal Transfer“. Wir erzählen von Forschenden, die etwas Neues wagen und ihre Ideen in einem eigenen Unternehmen umsetzen, wie zum Beispiel die Ernährungswissenschaftlerin Dr. Ina Henkel, die Tierfutter auf Insektenbasis produziert. Wir geben lebendige Einblicke in die Arbeitsweise von Startups, porträtieren Menschen, deren Karrierewege Mut machen, und zeichnen die Motive gemeinschaftlichen Engagements nach. Nicht zuletzt erklären wir, was sich hinter dem Projekt „Inno-UP“ verbirgt, warum wir eine Universitätsschule planen und wie sich Bürgerinnen und Bürger selbst in die Forschung einbringen können.
Viele der Akteure, die wir vorstellen, sind Alumnae und Alumni der Universität, die ihr im Studium erworbenes Wissen nun im Beruf einsetzen, wie die syrische Lehrerin Wahida Alomar in einer Grundschule in Brandenburg, der Biochemiker Dr. Michael Breitenstein im Unternehmen dropnostix oder der Weltklasse-Kanute Ronald Verch im Potsdamer Zentrum für Hochschulsport. Für die besondere Leistungsstärke unserer Universität spricht, dass sie auch Brandenburgs Wissenschaftsministerin Dr. Manja Schüle und Potsdams Oberbürgermeister Mike Schubert zu ihren Absolventen zählt. Wie hat sich deren Perspektive auf ihre Alma Mater verändert? Wir haben sie dazu befragt.
Die Illustrationen in diesem Heft stammen übrigens ebenfalls von einer Alumna: Dr. Franziska Schwarz hat sich mit ihrer Firma SciVisTo der Wissenschaftskommunikation verschrieben. Und ist uns damit sehr nahe. Genau wie sie verstehen wir uns als Mittler zwischen Wissenschaft und Gesellschaft, pflegen den Dialog, das Gespräch, die Diskussion – ob im Partnerkreis Industrie und Wirtschaft, in der Universitätsgesellschaft oder in unserer neuen Veranstaltungsreihe „Uni findet Stadt“, sobald dies die Pandemie wieder zulässt. Bis dahin laden wir Sie ein, mit uns lesend in den Gedankenaustausch zu treten. Wir freuen uns über Lob und Kritik, Ihre Anregungen und – neue Ideen!
Portal = Digitalisierung
(2020)
Di|gi|ta|li|sie|rung, Substantiv, feminin [die]
Leere Hörsäle, digitale Lehrveranstaltungen, Teammeetings per ZOOM. Studierende in häuslicher Selbstisolation, geschlossene Mensen, Maskenpflicht auf dem Campus. In diesen Zeiten wünscht man sich, man hätte durch eine VR-Brille geschaut, die eine virtuelle Welt im Pandemiemodus inszeniert, wie es das digitale Schulungsprogramm oKat- SIM tut, um auf mögliche Katastrophen vorzubereiten. Dann könnte man diese VR-Brille einfach absetzen, um in eine corona-freie Welt zurückzukehren.
Doch das erste rein digitale Semester in der Geschichte der Uni Potsdam ist Realität. Wir alle – von Wissenschaft bis Verwaltung, Studierende wie Lehrende – sind gemeinsam (nicht) einsam in diese neue Zeit gestolpert. Auch wenn die Digitalisierung bereits seit Jahrzehnten im Gange ist, war es für die UP doch irgendwie ein Sprung ins kalte Wasser: „Corona-Digitalisierungs-Schub, Digitalisierung im Schnelldurchlauf, Hau-Ruck- Digitalisierung, Verwaltungs- und Retrodigitalisierung …“ Die Beiträge zu Digitalisierungstendenzen unterschiedlicher Bereiche der Uni bezeugen, dass wir in den vergangenen Monaten eine neue Stufe der Digitalisierung erklommen haben, beschleunigt durch die Pandemie. Gleichzeitig werden virtuelle Lehr- und Lernwelten in der Forschung seit Langem vorangetrieben, wie vier VR-Projekte in diesem Heft eindrücklich zeigen.
Neben der professionellen, technischen und funktionalen Ebene hat Digitalisierung auch eine soziale, emotionale und individuelle Komponente: Wie fühlt es sich für Studierende und Lehrende an, digital kulturelle Grenzen zu überwinden? Wie war es für Beschäftigte der Uni, auf digitale Events umzusteigen? Wie sieht derzeit ein Tag in der Studienberatung aus? Was hat es mit Digital Humanities und dem neuen Dezernat für Forschungs- und Publikationsunterstützung auf sich? In Interviews, Experten- und Streitgesprächen geben unterschiedliche Akteure der Uni Potsdam Antworten darauf, was uns die Digitalisierung gebracht hat und wie sie künftig umgesetzt werden soll. In den Beiträgen wird die digitale Transformation erfasst, beschrieben und – von einigen ganz Schnellen – sogar zeitgleich wissenschaftlich ausgewertet.
Dabei hat uns im Team der Pressestelle schon die Visualisierung des Leitthemas für das Titelbild dieser Ausgabe in punkto Meinungsaustausch zur Höchstform auflaufen lassen: Weckt ein leerer Hörsaal negative Assoziationen? Bedeutet ein Hintergrund in pastelligem Rosa, wir stecken noch in digitalen Babyschuhen? Überrascht, irritiert oder langweilt die Illustration? Bei Redaktionsschluss war zumindest eines klar: Digitalisierung ist ein höchst sensibles Thema mit vielen streitbaren Aspekten. Sie kann Menschen verunsichern, aber auch Dinge aus ihnen herausholen, die sie selbst nicht für möglich gehalten hatten. Digitalisierung trennt Menschen räumlich, zugleich verbindet sie – allen Nullen und Einsen, aller Glasfaser- und Satellitentechnik zum Trotz. Sie fördert das Zwischenmenschliche an der Universität. Sie lehrt uns im Homeoffice und im virtuellen Hörsaal, wie wichtig uns das Soziale war, ist und bleibt. Welchen großen Stellenwert der Austausch am Kaffeeautomaten, das Experiment im Labor, die Forschung im Feld, das Lachen in der Mensa und der Flirt auf dem Campus haben, sobald diese physischen Begegnungen wegfallen.
Digitalisierung in Zeiten der Pandemie ist eine Reise mit „Destination unbekannt“. Aber ganz gleich, ob Sie Überraschungen mögen oder nicht, ob Sie der Sicherheits- oder Risikotyp sind, der dem Analogen nachhängt oder sich in unbekannten Strömungen des Digitalen treiben lässt – wir freuen uns, dass Sie diese Ausgabe in Händen halten, so oder so, analog oder digital.
Portal Wissen = Health
(2020)
The Coronavirus pandemic has made it very clear how much health and well-being determine our lives. And that science led the way in this regard could not be ignored. At the University of Potsdam, too, many researchers deal with aspects of health maintenance, whether in nutritional sciences, sports and rehabilitation medicine, biochemistry, or psychology. Their research includes supporting chronically ill children and the professional handling of risks, as you can read in this issue of our magazine.
With the establishment of our seventh faculty, the Faculty of Health Sciences, these and many new medical topics are getting more attention at the University of Potsdam. While in the beginning, the “Brandenburg Health Campus” funded by the federal state of Brandenburg was a virtual network of university and non-university research, it is now getting more points of intersection and, not only since COVID-19, a very practical use and plausible to everyone.
The Faculty of Health Sciences, founded in 2018, is supported by three institutions: the University of Potsdam, the Brandenburg Technical University Cottbus-Senftenberg and the Brandenburg Medical School in Neuruppin. They pursue an interdisciplinary approach that holistically develops teaching, transfers new scientific findings from theory to practice and thus further improves overall medical care in Brandenburg. Their vision of being a central platform of research, teaching, and transfer combines socially relevant issues and existing expertise to align them with the needs of people in Brandenburg and use them to their benefit. This interdisciplinary structure has never been more important to advancing patient-oriented basic research and health care models. An innovative concept that can make Brandenburg a pioneer.
In the meantime, the Faculty of Health Sciences has established 16 new professorships at the supporting universities, which are concerned with medicine and healthy aging, health services research, nursing and rehabilitation sciences, and telemedicine. Cardiology and physiology will play a central role as well. In general, the innovative faculty counts on strong interdisciplinary relationships, for example with nutritional sciences and the digital health department at the Digital Engineering Faculty. The role of digitization and well-prepared data in combating the Coronavirus pandemic can also be read about in this issue.
As usual, the research magazine addresses the full range of research at the university: We introduce historian Dominik Geppert, who deals with the history of unified Germany after 1990 embedded in the tensions created by a context of national unification, European integration, and global networking. In a self-experiment, we explored together with a psycholinguist how to research word-finding disorders. Last but not least, we were able to take part in a trip to Namibia, where ecologists from Potsdam examine wildlife management in the threatened savannah. Let them take you where kudu and springbok live!
Corona. Schon mal gehört? Noch Weihnachten 2019 hätten viele ahnungslos geantwortet: „Nö.“ Besser Informierte hätten zurückgefragt: „Meinst du die Korona – den Hof um die Sonne?“ Und ganz Schlaue hätten gesagt: „Klar, trink ich gern.“ Doch spätestens seit Februar beherrscht das Virus die Nachrichten, seit März auch unser Leben. Nach und nach mussten wir alle lernen, uns (wieder) richtig die Hände zu waschen und die „Niesetikette“ zu befolgen, Abstand zu halten, zu Hause zu arbeiten oder zu lernen, Masken zu tragen oder gar zu nähen – und überhaupt: uns mit dem Ausnahmezustand, der zum Dauerzustand zu werden droht, zu arrangieren. Aber wie macht das eine ganze Universität – mit 21.000 Studierenden, mehr als 4.500 Beschäftigten, Tausenden Kursen, Praktika, Prüfungen und Forschungsprojekten? Wie hält man einen Tanker an – in voller Fahrt – und rüstet ihn um für einen pandemiesicheren Betrieb? Die zurückliegenden Wochen haben gezeigt: Es geht. Inzwischen läuft mit dem Sommersemester 2020 das erste Online-Semester der Hochschulgeschichte. Auch das hätte Ende 2019 niemand für möglich gehalten, schon gar nicht so bald.
Das Referat für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit musste wie alle Unibereiche lernen, mit den ungewöhnlichen Umständen umzugehen, die mal bedrohlich, mal lästig, mal ermüdend und mal eben einfach nur umständlich wirkten. Wir haben uns bemüht, so gut es ging, zu informieren – darüber was sich tat, was getan werden musste und konnte. Und was kommt. Doch wir wollten noch mehr wissen: Was sagen die Potsdamer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zur Corona- Pandemie, ihren Auswirkungen und Folgen, aber auch dazu, was sich dagegen tun lässt? Wie genau funktioniert eine Universität unter den besonderen Umständen? Wie wird gearbeitet, studiert, geforscht? Wie verlagert man ein ganzes Semester in den Online-Betrieb? Auf der Suche nach Antworten auf diese und viele weitere Fragen ist eine Vielzahl von Texten entstanden, die wir nach und nach auf der Webseite der UP veröffentlicht haben als „Beiträge aus der Universität Potsdam zur Corona-Pandemie“.* Eine gekürzte Auswahl dieser Texte haben wir für diese „Portal Spezial“ zusammengestellt. Nicht, weil wir über nichts anderes als den Corona-Virus mehr reden wollen, sondern weil wir dokumentieren wollen, dass die Universität Potsdam durch die Pandemie keineswegs in einen Dornröschenschlaf versetzt wurde. Vielmehr entstanden durch das Engagement vieler Forschender, Studierender und Beschäftigter zahlreiche Initiativen, Ideen, Projekte, Strukturen und Neuerungen, die zeigen: Die Universität Potsdam lässt sich nicht unterkriegen! Deshalb hoffen wir, dass die Lektüre des Heftes Ihnen trotz der weiterhin herausfordernden Umstände Freude und Mut macht. (Die Texte entstanden alle im März/April 2020, als viele Entwicklungen noch am Anfang standen und ihr Verlauf nicht absehbar war. Wir haben sie dennoch unverändert aufgenommen, um diese Phase und die Reaktion der Wissenschaft darauf zu dokumentieren.)
For a long time, there were things on this planet that only humans could do, but this time might be coming to an end. By using the universal tool that makes us unique – our intelligence – we have worked to eliminate our uniqueness, at least when it comes to solving cognitive tasks. Artificial intelligence is now able to play chess, understand language, and drive a car – and often better than we.
How did we get here? The philosopher Aristotle formulated the first “laws of thought” in his syllogisms, and the mathematicians Blaise Pascal and Wilhelm Leibniz built some of the earliest calculating machines. The mathematician George Boole was the first to introduce a formal language to represent logic. The natural scientist Alan Turing created his deciphering machine “Colossus,” the first programmable computer. Philosophers, mathematicians, psychologists, and linguists – for centuries, scientists have been developing formulas, machines, and theories that were supposed to enable us to reproduce and possibly even enhance our most valuable ability.
But what exactly is “artificial intelligence”? Even the name calls for comparison. Is artificial intelligence like human intelligence? Alan Turing came up with a test in 1950 to provide a satisfying operational definition of intelligence: According to him, a machine is intelligent if its thinking abilities equal those of humans. It has to reach human levels for any cognitive task. The machine has to prove this by convincing a human interrogator that it is human. Not an easy task: After all, it has to process natural language, store knowledge, draw conclusions, and learn something new. In fact, over the past ten years, a number of AI systems have emerged that have passed the test one way or another in chat conversations with automatically generated texts or images. Nowadays, the discussion usually centers on other questions: Does AI still need its creators? Will it not only outperform humans but someday replace them – be it in the world of work or even beyond? Will AI solve our problems in the age of all-encompassing digital networking – or will it become a part of the problem?
Artificial intelligence, its nature, its limitations, its potential, and its relationship to humans were being discussed even before it existed. Literature and film have created scenarios with very different endings. But what is the view of the scientists who are actually researching with or about artificial intelligence? For the current issue of our research magazine, a cognitive scientist, an education researcher, and a computer scientist shared their views. We also searched the University for projects whose professional environment reveals the numerous opportunities that AI offers for various disciplines. We cover the geosciences and computer science as well as economics, health, and literature studies.
At the same time, we have not lost sight of the broad research spectrum at the University: a legal expert introduces us to the not-so-distant sphere of space law while astrophysicists work on ensuring that state-of-the-art telescopes observe those regions in space where something “is happening” at the right time. A chemist explains why the battery of the future will come from a printer, and molecular biologists explain how they will breed stress-resistant plants. You will read about all this in this issue as well as about current studies on restless legs syndrome in children and the situation of Muslims in Brandenburg. Last but not least, we will introduce you to the sheep currently grazing in Sanssouci Park – all on behalf of science. Quite clever!
Enjoy your read!
THE EDITORS
Portal = Wohnen
(2019)
Zuhause. Ein schönes Wort, wenn man eines hat. Ein Sehnsuchtswort, wenn man keines hat oder das eigene Zuhause nicht sicher ist. Zuhause steht auf dem Spiel, das zeigten die Nachrichten der vergangenen Monate und Jahre – in Potsdam und Berlin ebenso wie in vielen anderen Städten. Überall fehlt Wohnraum, den sich Menschen leisten können.
Seit Monaten kursiert auch in unserem Referat die Frage: Gibt es etwas Neues wegen deiner Wohnung? Streit mit dem Vermieter, Eigentümerwechsel oder eine auszehrende Wohnungssuche – was uns persönlich beschäftigt, ist derzeit überall zu hören. Deswegen möchten wir in der aktuellen Ausgabe des Universitätsmagazins Portal dem Thema Wohnen auf den Grund gehen.
Was bedeutet der Mangel an bezahlbarem Wohnraum für die soziale Mischung und wie kann die Politik hier eingreifen? Das haben wir einen Sozialwissenschaftler gefragt. Und wir haben uns umgehört, wie Studierende und Beschäftigte der Universität Potsdam eigentlich wohnen, was für sie Zuhause ist und was ihnen Sorgen bereitet. Wir haben einen Blick in die Wohnheime auf dem Campus Golm gewagt und zeigen Ihnen eine Vision des Standorts als Lebensraum nach menschlichem Maß. Aber auch das Klima lässt uns nicht kalt: Wie kann sich eine Stadt wie Potsdam, Wohnort von fast 180.000 Menschen, künftig besser auf Wetterextreme vorbereiten?
Wie Sie sicherlich schon bemerkt haben, erscheint die Portal in einem neuen Gewand. Doch wie eh und je haben wir die Menschen an der Universität besucht – in der Hoffnung, dass Sie einander an dieser großen Einrichtung mit den drei Standorten etwas besser kennenlernen. Und auch die Leserinnen und Leser, die die Uni Potsdam nicht so gut kennen, möchten wir in das Leben an unserer Hochschule einführen.
Wir haben Studierende getroffen, die sich besonders engagieren: für den Schutz des Klimas, die Gleichstellung aller Geschlechter oder im Fakultätsrat. Andere musizieren miteinander. In der Serie „Mein Arbeitstag“ fragen wir, welche Aufgaben alltäglich in der Universitätsbibliothek zu bewältigen sind. Eine Auszubildende hat ihren Praktikumsalltag im fernen Hongkong mit uns geteilt, während uns ein Seminar der Lehrerbildung in die Virtual Reality entführt. Wir lernen hyperschnelle Sterne und das beste Mittel gegen Rückenschmerzen kennen. Was die menschliche Stimme mit den Bewegungen der Erde zu tun hat, erfahren Sie in einem „Laborbesuch“. Im „Gespräch“ unterhält sich ein Klimaforscher mit einem Schüler und wir zeigen, wo sich Uni und Stadt gefunden haben. Wir nehmen Sie mit in die entstehende „European Digital UniverCity“ und erkundigen uns in einer internen „Expertenanfrage“ nach einer neuen Frauenbewegung in der Katholischen Kirche. Neugierig haben wir einem Slavisten 15 forsche Fragen gestellt. Ein Linguist erklärt uns, ob und wie wir Außerirdische verstehen können, wenn sie denn mit uns sprechen wollen. Wir haben mit einer ausgezeichneten Juristin über die Todesstrafe gesprochen und mit einer Postdoktorandin über selbstspielende Klaviere. Da auch eine junge Uni wie die unsere älter wird, schauen wir in der „Zeitreise“ zurück in die Kinderstube der Alma Mater und pusten mit Humor den Staub von den Akten. In der Serie „Es war einmal“ äußern sich zwei Forschende zu einem geschichtlichen Jubiläum. Und weil unser (und hoffentlich auch Ihr) Wissensdurst keine Grenzen kennt, haben wir ein Wissenschaftswort herumgedreht: den Turn. Was das ist und warum einem davon schwindelig werden kann – lesen Sie es selbst!
Portal Wissen = Data
(2019)
Data assimilation? Stop! Don’t be afraid, please, come closer! No tongue twister, no rocket science. Or is it? Let’s see. It is a matter of fact, however, that data assimilation has been around for a long time and (almost) everywhere. But only in the age of supercomputers has it assumed amazing proportions.
Everyone knows data. Assimilation, however, is a difficult term for something that happens around us all the time: adaptation. Nature in particular has demonstrated to us for millions of years how evolutionary adaptation works. From unicellular organisms to primates, from algae to sequoias, from dinosaurs ... Anyone who cannot adapt will quickly not fit in anymore.
We of course have also learned to adapt in new situations and act accordingly. When we want to cross the street, we have a plan of how to do this: go to the curb, look left and right, and only cross the street if there’s no car (coming). If we do all this and adapt our plan to the traffic we see, we will not just safely cross the street, but we will also have successfully practiced data assimilation.
Of course, that sounds different when researchers try to explain how data assimilation helps them. Meteorologists, for example, have been working with data assimilation for years. The German Weather Service writes, “In numerical weather prediction, data assimilation is the approximation of a model run to the actual development of the atmosphere as described by existing observations.” What it means is that a weather forecast is only accurate if the model which is used for its calculation is repeatedly updated, i.e. assimilated, with new measurement data.
In 2017 an entire Collaborative Research Center was established at the University of Potsdam, CRC 1294, to deal with the mathematical basics of data assimilation. For Portal Wissen, we asked the mathematicians and speakers of the CRC Prof. Sebastian Reich and Prof. Wilhelm Huisinga how exactly data assimilation works and in which areas of research they can be used profitably in the future. We have looked at two projects at the CRC itself: the analysis of eye movements and the research on space weather.
In addition, the current issue is full of research projects that revolve around data in very different ways. Atmospheric physicist Markus Rex throws a glance at the spectacular MOSAiC expedition. Starting in September 2019, the German research icebreaker “Polarstern” will drift through the Arctic Ocean for a year and collect numerous data on ice, ocean, biosphere, and atmosphere. In the project “TraceAge”, nutritionists will use the data from thousands of subjects who participated in a long-term study to find out more about the function of trace elements in our body. Computer scientists have developed a method to filter relevant information from the flood of data on the worldwide web so as to enable visually impaired to surf the Internet more easily. And a geophysicist is working on developing an early warning system for volcanic eruptions from seemingly inconspicuous seismic data.
Not least, this issue deals with the fascination of fire and ice, the possibilities that digitization offers for administration, and the question of how to inspire children for sports and exercise. We hope you enjoy reading – and if you send us some of your reading experience, we will assimilate it into our next issue. Promised!
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