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  • FG089 Geometrie und Visualisierung
    Komplizierte Formeln und unverdaulicher Zahlensalat: Das ist das Bild, das viele Menschen von Mathematik haben – meist geprägt durch frustrierende Erfahrungen in der Schule. Doch unsere Zivilisation würde ohne eine formale Beschreibung von Phänomenen noch in der Steinzeit stecken. Mathematische Strukturen visuell erfahrbar zu machen, ist das große Thema von Jürgen Richter-Gebert, Inhaber des Lehrstuhls für Geometrie und Visualisierung an der Technischen Universität München. Es geht hier nicht um Daten, die als Tortengrafiken serviert werden, sondern um tiefere Zusammenhänge, die sich in Bilder, Animationen oder sogar in eine virtuelle Lernumgebung übersetzen lassen. Zum Beispiel: Wie bewegt sich ein Fischschwarm? Visualisierung hilft, die Regeln, die das Verhalten steuern, im wahrsten Sinne des Wortes zu durchblicken Solch ein Anschauungsmodell selbst zu entwerfen, hilft Studierenden dabei, ein fundamentales Verständnis komplexer Mechanismen zu gewinnen. Dieser Transfer von der abstrakten Formel in ein Modell oder in eine Simulation ist ein gewaltiger Lernschritt, den Richter-Gebert in seiner Lehrtätigkeit in den Mittelpunkt rückt. Visualisierungen sind außerdem ein fantastisches Werkzeug, um durch Ausstellungen oder mit Apps der breiten Öffentlichkeit die Augen für Mathematik zu öffnen. Jürgen Richter-Gebert wurde 2021 vom Stifterverband und der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit dem Communicator-Preis für herausragende Wissenschaftskommunikation ausgezeichnet.
    12/6/2021
    1:36:56
  • FG088 Reifen aus Löwenzahn
    Ohne Kautschuk keine Mobilität, denn kein Fahrzeug kommt ohne Reifen aus Gummi aus. Quelle für den Rohstoff ist meist der Kautschukbaum, der in den Tropen wächst. Doch die Nachfrage steigt und wirft die Frage nach Alternativen auf. Und es gibt tatsächlich eine umweltgerechte Lösung: Auch der Löwenzahn bildet in seinen Wurzeln eine gummihaltige Milch. Allerdings nicht die Pusteblume, die hierzulande im Garten gedeiht, sondern der Russische Löwenzahn – der, nebenbei bemerkt, eigentlich aus Kasachstan stammt. Ihn für die industrielle Produktion nutzbar zu machen, ist nun einem Forschungsteam von der Universität Münster, dem dortigen Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME und des Reifenherstellers Continental gelungen. Dirk Prüfer, Professor für Pflanzliche Biotechnologie, hat diese Entwicklung federführend vorangetrieben. Es ist nämlich nicht einfach damit getan, die Wildpflanze anzubauen, sondern sie musste erst einmal gezielt weitergezüchtet werden. Der Anteil des Gummi an der der Trockenwurzelmasse ließ sich so von zwei bis drei auf 15 bis 20 Prozent steigern und damit für die industrielle Verarbeitung rentabel machen. Mit dem Kautschuk aus Russischem Löwenzahn lassen sich auf ökologisch verträgliche Weise Produkte herstellen, die denen mit Gummi aus herkömmlicher Fertigung mindestens ebenbürtig sind. Das Forschungsprojekt mit seiner innovativen Verbindung aus Biologie, Technik und Landwirtschaft wurde für den Deutschen Zukunftspreis 2021 nominiert.
    11/14/2021
    1:16:25
  • FG087 Computertomographie
    Fast 50 Jahre ist es her, dass die Computertomographie in die medizinische Diagnostik Einzug hielt. Mit ihr wurde es möglich, viel genauer als mit dem klassischen Röntgen in den menschlichen Körper zu schauen. Man konnte damit nicht nur Knochen untersuchen, sondern bekam nun auch viel aussagekräftigere Bilder auch von Organen und Gefäßen. Millionen Patientinnen und Patienten wurden seitdem „in die Röhre geschoben“. Das Verfahren wurde immer weiter verfeinert, doch irgendwann stieß man an technische Grenzen. Die von Siemens Healthineers in Forchheim entwickelte Quantenzählende Computertomographie bedeutet jetzt einen neuen Schub für die CT-Technologie und wurde daher für den Deutschen Zukunftspreis 2021 nominiert. Thomas Flohr hat sich praktisch sein ganzes Berufsleben als Physiker mit der Computertomographie befasst und leitet das Forschungsteam, das diese Innovation hervorgebracht hat. In dieser Forschergeist-Folge erklärt er Schritt für Schritt, worin das Revolutionäre dieser Entwicklung liegt. Das neuartige Detektorprinzip schafft nicht nur eine deutlich bessere räumliche Auflösung, sondern erreicht im Bildgebungsverfahren auch eine neue Qualität, die viel präzisere Diagnosen ermöglicht. Vergleicht man das bisherige CT-Verfahren mit einem Schwarzweißbild, erhielte man nun durch die Quantenzählende Computertomographie quasi Aufnahmen in Farbe. Als Tüpfelchen auf dem i wurde auch noch die Strahlendosis erheblich reduziert. Die neue Technik ist keineswegs nur im Labor erprobt, sondern in ersten Kliniken schon im Einsatz und soll ab 2022 generell verfügbar sein. Der Deutsche Zukunftspreis wird am 17. November 2021 durch Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier in Berlin offiziell verliehen. Das Team vom Siemens Healthineers ist eines von drei in diesem Jahr nominierten.
    10/31/2021
    1:09:36
  • FG086 Klugscheißen im Fernsehen
    Er ist eines der populärsten Gesichter der Wissensvermittlung im deutschen Fernsehen: Ralph Caspers kennen Millionen aus der Sendung mit der Maus, „Wissen macht Ah!“ und „Quarks“ – also Bildungsfernsehen im besten Sinne. Doch diese Programme sind keineswegs nur für Nerds, die es cool finden, Neues zu lernen. Ihr Erfolgsrezept liegt darin, die Wissensinhalte unterhaltsam zu verpacken. Fernsehen heißt: Geschichten erzählen, und das durchaus mal mit Mut zur Lücke. Denn es hilft nicht, sich in Details zu verlieren, bevor das große Bild noch nicht vor dem geistigen Auge entstanden ist. Warum nicht mal mit Humor arbeiten oder mit Herzblut sein Publikum mitreißen? Von solchen Regeln, die für TV-Formate gelten, könnte sehr wohl auch der klassische Bildungsbereich profitieren. Für Caspers (Jahrgang 1972) hat weniger der Unterricht den Spaß entfacht, Neues zu entdecken, sondern das Yps-Heft. Er meint: Die Form von Wissensvermittlung, wie sie an Schulen und auch Hochschulen bis heute praktiziert wird, hat sich im Grunde überlebt. Viel zu viele junge Menschen wurden davon überzeugt, dass lernen vor allem eines sei: langweilig. Aber das muss nicht sein. Geschichten erzählen zu können, ist sehr viel Handwerk, also etwas, das man lernen kann. Während der Corona-Pandemie hat die Öffentlichkeit mehr denn je wahrgenommen, welch existenzielle Rolle Forschungsergebnisse in unserem Leben einnehmen. Das hat auch Skepsis auf den Plan gerufen, berechtigterweise. Denn Wissenschaft ist nicht der Weisheit letzter Schluss, sondern ein Schritt auf dem Weg dahin. Nicht mehr, aber auch nicht weniger. Was heißt das nun für die Arbeit der Medien? Caspers plädiert dafür, eigentlich immer den wissenschaftlichen Konsens abzubilden und dabei Unsicherheiten transparent zu machen. Und er hofft, dass die Anerkennung für die Funktion von Wissenschaftsredaktionen als Schnittstelle zwischen Forschenden und Publikum auch anhalten wird, wenn die Pandemie einmal vorbei ist.
    10/13/2021
    1:49:21
  • FG085 Coronavirus Structural Task Force
    Noch nie etwas von Strukturbiologie gehört? Dieses Spezialgebiet befasst sich damit,den Aufbau von Molekülen zu entschlüsseln, beispielsweise durch die Messung des von ihnen reflektierten Röntgenlichts. Doch weil die Forschungsobjekte so unfassbar klein sind, bedarf es ausgefeilter Messmethoden und Software, um am Computer dreidimensionale Modelle von Molekülen zu bauen – so auch von jenen 28 Proteinen, die man landläufig als das Coronavirus bezeichnet. Andrea Thorn, die am Institut für Nanostruktur- und Festkörperphysik an der Universität Hamburg arbeitet, hatte früh erkannt, was ihr Fachgebiet sozusagen hinter den Kulissen zur Bekämpfung der Pandemie beitragen kann. Denn wenn man weiß, wie die Proteine aufgebaut sind, die eine menschliche Zelle in eine Virusfabrik umfunktionieren, gibt es einen Ansatzpunkt für Abwehrmaßnahmen. Hat man etwa ein Bild von der „Kopiermaschine“, mit der das Virus sein eigenes Erbgut tausendfach vervielfältigt, gewinnt man einen Hebel, um diesen Mechanismus zu sabotieren. Die Coronavirus Structural Task Force, die Thorn leitet, hat seit März 2020 nicht nur Basisarbeit für die Entwicklung von Impfstoffen geleistet. Die Truppe selbst ist ein für den Wissenschaftsbetrieb total untypischer, lockerer Zusammenschluss von jetzt weltweit 27 Forscherinnen und Forschern meist aus dem wissenschaftlichen Nachwuchs. Sie alle haben sich kurzentschlossen selbst organisiert, weil es ihnen einfach wichtig war, ihr Wissen zu teilen und die Beschaffenheit des SARS-CoV-2-Virus zu verstehen. Die Erkenntnisse der Task Force wurden für alle frei im Internet veröffentlicht – um anderen Wissenschaftlern zu helfen, die Pandemie zu stoppen. Als Methodenentwickler stehen sie kaum im Rampenlicht, doch viele Forschungserfolge, die später mit Medizin-Nobelpreisen belohnt wurden, wären ohne die Strukturbiologie undenkbar gewesen. Das Gespräch wurde Ende März 2021 aufgezeichnet.
    4/6/2021
    1:47:36

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