Matthew Moberg,
ranklin Equity Group

Manchmal nutzt eine Innovation nur eine einzige wertvolle Erkenntnis aus. Häufiger entsteht eine Innovation wie aus dem Nichts – aber in Wirklichkeit ist sie das Ergebnis jahrelanger Arbeit in verschiedenen Bereichen. Die spannenden Innovationen, die ich im Folgenden vorstellen möchte, gehören größtenteils zum letzteren Typ. Sie vereinen Fortschritte aus so unterschiedlichen Bereichen wie der Robotik und der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, um geniale neue Innovationen zu erfinden, die auf früheren Fortschritten aufbauen. Was sie eint, ist ihr Potenzial, unsere Welt und Wirtschaft weit über ihre ursprünglichen Anwendungsfälle hinaus zu beeinflussen.

Fortgeschrittener neuer Roboterhund nutzt Verstärkungslernen

Ein Team der Carnegie Mellon University hat vor kurzem einen Roboterhund entwickelt, der auf hohe Blöcke springt, mit schwierigem Gelände zurechtkommt und sich frei bewegen kann (Heikkila, M. “Is robotics about to have its own ChatGPT moment?” MIT Technology Review, 11. April 2024). Durch operante Konditionierung, das sogenannte Verstärkungslernen, eine Technik, bei der künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt wird, um das menschliche Lernverhalten nachzuahmen, kann dieser neu entwickelte Roboterhund dynamisch auf seine Umgebung reagieren.

Warum das wichtig ist: Die Forscher haben sich darauf konzentriert, wie der „Geist“ eines Roboters lernen kann, neue Aktionen mit seinem Körper auszuführen. Infolgedessen sind Roboter zunehmend agiler und reagieren besser auf ihre Umgebung. Dieser neue Ansatz könnte es Robotern ermöglichen, zu lernen, wie sie grundlegende tägliche Aufgaben für uns erledigen können.

Neues KI-Modell prognostiziert, wie sich Proteine bei Wechselwirkungen mit Molekülen verändern

Die erste Version von AlphaFold, einem Vorhersageprogramm für Proteinstrukturen, wurde 2020 lanciert. 2024 ging das AlphaFold-Team mit einem großen Durchbruch an die Öffentlichkeit – das Programm kann nun die Strukturen von Proteinen während der Wechselwirkungen mit anderen Molekülen mit verblüffender Genauigkeit vorhersagen (Callaway, E. “Major AlphaFold upgrade offers boost for drug discovery.” Nature, 8. Mai 2024).

Warum das wichtig ist: Die Entwickler von AlphaFold hoffen, die Leistungsfähigkeit der Technologie immer weiter zu erhöhen. Ziel ist es, die Struktur der mehr als 100.000 Proteine in unserem Körper sowohl für jedes einzelne Protein als auch in Wechselwirkungen zu bestimmen. Sollte dies gelingen, wäre dies ein grundlegender Fortschritt für die Arzneimittelforschung und würde sie vom Labor auf den Computer verlagern.

 

Hefeähnliche Bakterien verdauen Kohlenstoff und produzieren Ethanol

Eine der Antworten auf den Klimawandel könnte in Kaninchenkot gefunden worden sein – das Bakterium Clostridum autoethanogenum. Wie Hefe, die sich von Zucker ernährt, um Ethanol herzustellen, ernährt sich dieses Bakterium von gasförmigem Kohlenstoff und produziert Ethanol. Dadurch könnte ein Unternehmen Kohlenstoffemissionen aus Stahlwerken abscheiden und sie in einem Bioreaktor mittels des Bakteriums abbauen lassen.

Warum das wichtig ist: Der Klimanutzen dieser Innovation ist zweifach. Erstens könnten die Bakterien die Kohlenstoffemissionen von Stahlwerken, die für 11 Prozent der weltweiten Emissionen verantwortlich sind, um 30 Prozent senken. Zweitens kann das resultierende Ethanol zur Herstellung von Flugkraftstoff mit 85 Prozent weniger Kohlenstoffemissionen verwendet werden (Khan, Y. “A Yeast-Like Bacteria Can Cut Carbon Emissions While Creating Sustainable Aviation Fuel and Sneakers.” The Wall Street Journal, 1. Mai 2024).

Forscher erfinden einen Roboter, der seinen Aggregatzustand ändern kann

Ein neuer Miniaturroboter, der sich von einer Flüssigkeit in einen festen Körper verwandeln kann, wurde von den flexiblen Eigenschaften der Seegurke inspiriert. Durch die Einbettung magnetischer Partikel in das Metall Gallium haben Forscher einen Roboter mit ähnlicher Flexibilität gebaut. Er kann bis zum 20-fachen seiner Körperlänge springen, Wände hochklettern und sogar aus einer Gefängnisattrappe entkommen (Osborne, M. “This Shape-Shifting Robot Can Liquefy itself and Reform.” Smithsonian Magazine, 27. Januar 2023).

Warum das wichtig ist: Auch wenn es sich um ein frühes Projekt handelt, ist dieser neue Roboter vielversprechend für biomedizinische Anwendungen. So könnte er zum Beispiel eine Münze aus einem menschlichen Magen entfernen. Außerhalb der Medizin könnte er bei der Montage und Reparatur von schwer zugänglichen Schaltkreisen helfen oder sogar als Universalschraube fungieren.

Fortschritte in der Geothermie können helfen, die Kohlenstoffemissionen zu verringern

Neue Ideen zur Lösung alter Probleme können an den unwahrscheinlichsten Orten gefunden werden. In diesem Fall hat sich die Geothermie, eine der vielversprechendsten Formen erneuerbarer Energien, als neue Anwendung für das hydraulische Fracking herauskristallisiert.6 Im Verbund mit Fracking wird in festes Gestein in noch nie dagewesener Tiefe Wasser eingeleitet. Dabei entsteht Dampf, der Turbinen antreibt, um Strom zu erzeugen (Kim, J. “Enhanced geothermal systems: 10 Breakthrough Technologies 2024.” MIT Technology Review, 8. Januar 2024).

Warum das wichtig ist: Heute wird weniger als ein Prozent der Energie durch Geothermie erzeugt. Aber geothermische Energie ist nicht wie fossile Brennstoffe von den Witterungsbedingungen oder der Tageszeit abhängig, was bei anderen Technologien für erneuerbare Energien ein wichtiger limitierender Faktor ist. Das bedeutet, dass durch Geothermie erzeugter Strom in das Netz eingespeist werden kann, wenn andere erneuerbare Energien nur in geringem Maß verfügbar sind.

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