Innovations-Theorem
Lösungs-Konzept
Emissionsfreie Energieerzeugung
Freitag, 05,06,2020
Erstveröffentlichung encalux 2018/17
Freitag, 05,06,2020
Kann eine KI Gedanken lesen……
nicht wirklich, aber zumindest kann sie schon aus Hirnsignalen wenige Sätze entziffern.
Diese Technik soll in naher Zukunft etwa Locked-in-Patienten helfen, sich zu verständigen.
Der Mensch denkt, der Computer erkennt-und spricht den Gedankensatz aus.
Es klingt ein wenig wie Sciencefiction, dass ein Computer Hirnsignale in Sprachlaute übersetzen kann.
Doch seit einigen Jahren hat die Forschung auf diesem Gebiet große Fortschritte verzeichnet.
Einen weiteren Schritt beschreibt nun eine Studie im Fachmagazin „Nature Neuro Science“ .
Um die Übertragung von neuronalen Mustern im Text zu verbessern, nutzten Joseph Makin und seine Kollegen
von der University of California in San Francisco eine KI für maschinelle Übersetzungen.
Die Computerwissenschaftler haben dazu mit vier Epilepsiepatientinnen zusammen gearbeitet.
Bei diesen Probandinnen wurden in einem anderen Zusammenhang-nämlich um ihre Erkrankungen zu beobachten
-bis zu 250 Elektroden in die Hirnrinde implantiert, Makin und sein Team ließen die Versuchsteilnehmer nun
mehrere Male 30 bis 50 einfache Sätze laut aufsagen.
Gleichzeitig haben die Forscher über die Elektroden die Hirnaktivität gemessen und ein sogenanntes
Elektrokortikogramm erstellt. Als Nächstes speisten die Forscher die aufgezeichneten Hirnströme und Texte
in zwei lernfähige KI´s .
Das eine Programm durchforstete die Hirnsignale nach bestimmten Mustern, die auf bestimmte Sprachelemente
schließen lassen, etwa Konsonanten und Vokale. Diese Muster gingen dann an die zweite KI, die daraus wieder
einen Text auslesen sollte.
Die Übertragung verlief nicht fehlerfrei. Ein Beispiel: Aus dem gesprochenen Satz „those musicians harmonize
marvelously“ produzierten die Computerprogramme “ the spinach was a famous singer“:
Bis zu drei Prozent der gesprochenen Sätze übersetzte die zweiteilige KI nicht korrekt.
Die Forscher verbuchen die Fehlerquote dennoch als Erfolg: „Bisher belief sich die Wortfehlerrate auf
ungefähr 60 Prozent“, schreiben Makin und seine Kollegen in ihrer Studie. Zum Vergleicht nennen die
Wissenschaftler etwa typische Programme zur Spracherkennung.
Diese arbeiten mit einer Fehlerquote von fünf Prozent, allerdings umfassen sie auch ein sehr viel größeres
Vokabular. Die Sätze in Makins Versuch bestanden alles in allem nur aus ca. 250 Wörtern.
Der Ansatz, den die US-Forscher verfolgen, könnte relativ schnell einmal Menschen helfen, die nicht
mehr in der Lage sind sich zu artikulieren, etwa Patienten mit dem vorgenannten Locked-in Syndrom oder
solchen, die unter amyotropher Lateralsklerose (ALS) leiden.
Bis es eine voll funktionstüchtige Computer-Hirn-Schnittstelle gibt, sind jedoch noch viele weitere
Forschungsfortschritte nötig.
Erste diesbezügliche computergenerierte Simulationen zeigen auf, dass in wenigen Jahren Quanten-
Computertechnik, mit ihrer immensen Rechenpower in der Lage sind, in diesem Bereich neue Maßstäbe zu setzen
und „Androiden“ keine Utopie mehr sind.
Dienstag, 26,05,2020
Glaube ist immer auch Hoffnung
ein gesundes und frohes Pfingstfest allen unseren Besuchern
Wie Feinstaub aus Luftschadstoffen entsteht….
..und wir durch Corona aktuell entsprechend ´sensibilisiert´ sind.
Feinstaub ist in vielen Ballungsräumen ein Gesundheitsproblem, weil die winzigen Partikel tief
in die Lunge eindringen können. Jetzt belegt ein Experiment am Forschungszentrum CERN, dass
ein Teil des Feinstaubs durch einen zuvor unerkannten Mechanismus entsteht:
Er wird bei niedrigen Temperaturen sekundär aus Ammoniak und der aus Stickoxiden entstehenden
Salpetersäure gebildet. Beides sind Luftschadstoffe, die in Großstädten vor allem durch den Straßenverkehr freigesetzt werden. Dieser Bildungsmechanismus erklärt, warum bei Wintersmog oft
mehr Feinstaub gemessen wird als es eigentlich geben dürfte.
Feinstaub ist ein globales Problem. Die winzigen Partikel von weniger als einigen Mikrometer Größe sind gesundheitsschädlich
und könnten weltweit für Millionen Todesfälle verantwortlich sein. Allein in Europa könnte zudem rund ein Drittel aller
Asthmafälle bei Kindern auf die Feinstaubbelastung zurückgehen. Gleichzeitig wirken gerade die ultrafeinen Feinstaubpartikel
als Kondensationskeime für Wolken. Feinstaub kann zwar auch durch natürliche Prozesse entstehen, ein Großteil stammt
aber heute aus anthropogenen Quellen. So werden Feinstaubpartikel, die kleiner sind als 2,5 Mikrometer, vorwiegend direkt
durch Verbrennungsprozesse zum Beispiel in Kraftfahrzeugen oder Heizungen freigesetzt, man spricht von primären
Feinstaub. Die winzigen Teilchen können aber auch sekundär durch Anlagerungen von Luftschadstoffen an bereits in der
Luft umherschwebenden Nanopartikeln entstehen. Vor allem bei Wintersmog in Ballungsräumen macht dieser sekundäre
Feinstaub einen erheblichen Anteil der Belastung aus.
Rasantes Partikelwachstum in der „Wolkenkammer“
In den asiatischen Megacities und zum Teil auch in Europa und Amerika wird bei Wintersmog oft eine höhere
Ultrafeinstaubbildung gemessen als es eigentlich geben dürfte.
Denn gängiger Ansicht nach bleiben die kleinsten Anteile des Feinstaubs nicht länger erhalten.
Nanopartikel von weniger als zehn Nanometern Größe lagern sich nach kurzer Zeit an größere Schwebstoffe an,
was die Partikeldichte verringern müsste, erklären Mingyi Wang von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh
und ihre Kollegen. Sie sprechen daher auch von einem „Tal des Todes“ für diese Feinstaubgrößen.
In einem Experiment am Forschungszentrum CERN bei Genf haben die Forscher nun untersucht, woher der zusätzliche
Ultrafeinstaub kommen könnte. Dafür stellten sie in der Wolkenkammer des CLOUD-Experimentes die Bedingungen
nach, die bei Wintersmog in den Straßen einer Großstadt herrschen.
Bei diesen Wetterlagen liegt eine warme Luftschicht wie eine Decke über einer kälteren, tieferen Luftmasse und
verhindert so ihr Aufsteigen und die Durchmischung der Luft. Dadurch bleiben auch die Abgase des Verkehrs,
der Haushalte und anderer Emittenten in den Straßenschluchten gefangen und konzentrieren sich dort.
Die Experimente ergaben, dass die in der Luft schwebenden Nanopartikel entgegen den Erwartungen nicht
von größeren „geschluckt“ werden, sondern unter bestimmten Bedingungen erhalten bleiben-und dann zu Keimen
für Ultrafeinstaub werden. Dies geschieht immer dann, wenn sich die beiden aus Autoabgasen gebildeten Luftschadstoffe
Ammoniak und Salpetersäure in der Straßenluft kurzzeitig stark anreichern. Bisher dachte man, dass diese beiden Schadstoffe
nur eine passive Rolle bei der Partikelbildung spielen“, sagt Jasper Kirkby Leiter des CLOUD-Experiments am CERN.
Doch wie das Team feststellt, lagern sich dies Schadstoffe an den Nanopartikeln an, bilden Ammoniumnitrat und führen
zum Heranwachsen der Partikel zu Ultrafeinstaub. “ Wir haben beobachtet, dass diese Nanopartikel innerhalb weniger
Minuten sehr rasch anwachsen“, sagt Joachim Curtius von der Goethe-Universität Frankfurt. Die Wachstumsraten
liegen teilweise beim Hundertfachen des bisher Bekannten. Resultat dieses Prozesses ist dann der dichte
Smog aus Feinstaub und Ultrafeinstaub, der im Winter in asiatischen Großstädten und auch in Europa für
´dicke Luft´ sorgt und nicht nur die Resilienz der Menschen schwächt , wie es die Covid 19 Pandemie aufzeigt.
Um den Wintersmog gerade in den noch immer stark davon betroffenen Megacities Asiens und bei uns effektiv zu bekämpfen,
müsste daher der Ausstoß von Stickoxiden- den Vorläufern der Salpetersäure- und von Ammoniak stärker verringert
werden. “ Zwar wird die Emission von Stickoxiden schon kontrolliert, aber bei Ammoniak ist das nicht der Fall“, sagt
Kirkby.
Der Ausstoß dieses Schadstoffs könnte sich durch die neuesten Katalysatoren in Benzin-und Dieselfahrzeugen
sogar noch erhöhen“.
Doch diese Bildung von Aerosolpartikeln aus Ammoniak und Salpetersäure tritt vermutlich nicht nur in Städten und
Ballungsgebieten auf, sondern kann auch in höheren Luftschichten der Atmosphäre stattfinden, wie die Forscher
erklären. Triebkraft ist dafür dann hauptsächlich Ammoniak, das in der Landwirtschaft entsteht.
Es gelangt durch aufsteigende Luftströmungen aus bodennaher Luft in die obere Troposphäre und mischt sich dort
mit Salpetersäure, die durch Blitze aus dem Stickstoff der Luft entstanden ist.
“ Es bilden sich bei den dort herrschenden niedrigen Temperaturen neue Ammoniumnitratpartikel,
die als Kondensationskeime bei der Wolkenbildung eine Rolle spielen“, erklärt Armin Hansel von der Universität
Innsbruck. Der neu identifizierte Mechanismus ist daher auch für die Klimaentwicklung relevant.
Dienstag, 12,05,2020
Umweltgifte sind jetzt überall..
in der Natur zu finden…
und belasten zusehends unser Trinkwasser
Mittwoch, 29,04,2020
Massensterben ähnelte heutigem Klimawandel
Gigantische Lavapulse vor 201 Millionen Jahren stießen Kohlendioxid fast so schnell aus wie die Menschheit.
Das Ereignis könnte die Zukunft unseres Klimas verraten.
Gigantische Vulkanausbrüche vor etwa 200 Millionen Jahren könnten vergleichbare Auswirkungen gehabt haben
wie der menschengemachte Treibhausgasausstoß.
Das geht aus einer Analyse von Gaseinschlüssen in einem der größten Flutbasalte der Erdgeschichte hervor.
Wie ein Team um Manfredo Capriolo von der Universität Padua berichtet, stießen während des Auseinanderbrechens
des Superkontinents Pangäa in sehr kurzen Schüben enorme Lavamengen hervor.
Diese Schübe seien so konzentriert gewesen, dass sie binnen nur etwa 500 Jahren so viel Kohlendioxid freisetzten
wie die Menschheit voraussichtlich im 21 Jahrhundert, berichtet das Team in „Nature Communications“.
Damit zählen diese Schübe womöglich zu den schnellsten Kohlendioxidanstiegen der Erdgeschichte vor
dem aktuellen Klimawandel.
Die Erdgeschichte ist eine wichtige Informationsquelle über die Zukunft des Klimasystems, denn Computermodelle
allein können nur (noch) begrenzt Auskunft geben.
Besonders interessant für Vergleiche mit der Gegenwart sind jene Episoden, in denen der Kohlendioxidgehalt
der Atmosphäre ähnlich schnell anstieg wie heute.
Nur: Die sind in der näheren Vergangenheit selten. Lediglich vor 55 Millionen Jahren stiegen die Treibhausgase
sehr schnell an und verursachten eine als PETM bekannte biologische Krise, allerdings immer noch zehnmal
langsamer als derzeit.
Beim Aussterben der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren stiegen auch die Treibhausgase sehr schnell an,
jedoch lässt sich wegen des Einschlags eines mehrere Kilometer großen Himmelskörpers (Asteroid) die Situation
nur schlecht mit der heutigen vergleichen. Das vorhergehende große Massensterben vor 201,3 Millionen Jahren
dagegen könnte ein deutliche besseres Modell für die heutige Klimasituation bieten, legt die Arbeit von Capriolo
und seinem Team nahe. Der moderne Kohlendioxidanstieg ist bloß fünfmal schneller als die heftigen vulkanischen
Schübe am Ende des Erdzeitalters Trias, von den jeder so viel Kohlendioxid ausstieß, wie die Menschheit voraussichtlich
bis Ende des Jahrhunderts emittieren wird. Das schließt die Arbeitsgruppe aus dem ungewöhnlichen Reichtum an
Kohlendioxid, mit dem die Lava hervorgebrochen sein muss, anders ließen sich Zahl und Art ihrer Gaseinschlüsse
nicht erklären. Der Kohlenstoff dafür müsste zu einem erheblichen Teil aus großer Tiefe stammen argumentiert das
Team, und sehr schnell aufgestiegen sein.
Mehrere dieser vulkanischen Schübe umfassten den Zeitraum des zugehörigen Massenaussterbens, bei dem etwa ein
Drittel aller Tierfamilien im Meer und quasi die gesamte Konkurrenz der Dinosaurier an Land ausstarb.
Nach den Berechnungen der Gruppe gab jeder von ihnen über etwa 500 Jahre vergleichbare Mengen Kohlendioxid
ab, wie die Menschheit laut Berechnungen des IPCC im gesamten 21. Jahrhundert abgeben wird.
Deswegen seien die Veränderungen an Klima und Umwelt am Ende des Trias womöglich annähernd vergleichbar
mit der heutigen Situation. Es gab zwar damals noch mehr vulkanische Schübe, aber die Menschheit hat auch
noch mehr Jahrhunderte. Vielleicht jedenfalls!
Mittwoch, 29,04,2020
Verbesserung der Luftqualität
Die drastischen Maßnahmen im Kampf gegen das Coronavirus verhindern nicht nur viele möglicherweise tödliche
Covid-19-Fälle. Der damit verbundene beispiellose wirtschaftliche Rückgang etwa im Verkehr, bei der Stromerzeugung
oder in der Industrie wirkt sich auch auf die Luftqualität aus.
Die saubere Luft hat allerdings wiederum einen positiven Effekt auf die menschliche Gesundheit, wie ein internationales
Wissenschaftlerteam ermittelte: weniger Luftverschmutzung führt zu weniger vorzeitigen Todesfällen vor allem unter
Erwachsenen und Asthmaerkrankungen bei Kindern.
Das heißt nicht, dass die aktuellen Erkrankungen wünschenswert oder nachhaltig sind!
Die aktuelle Situation zeigt aber die Bedeutung der oft übersehenen globalen Luftverschmutzungskrise.
Neueste Forschungs-Ergebnisse sind auch ein deutlicher Hinweis auf die potenziellen gesundheitlichen
Vorteile, die sich aus einer sauberen Luft ergeben.
Würden die verringerten Schadstoffemissionen bis Ende 2020 anhalten, könnten sogar noch mehr Menschen
davon profitieren:
Der kumulative Effekt der Reduktion von Stickstoffoxid, Ozon, und Feinstaub für den Rest des Jahres, könnte
weltweit 780.000 vorzeitige Todesfälle sowie 1,6 Millionen Asthmafälle bei Kindern vermeiden.
Um die Luftverschmutzung auch nach der Corona-Krise langfristig zu reduzieren, sollten wir den Ausstieg
aus der Verbrennung fossiler Energieträger beschleunigen.
Das würde nicht nur die Gesundheit vieler Menschen weltweit verbessern, sondern mittelfristig auch das
Klima schützen.
Quelle: Max Planck-Institut für Chemie/Fachartikel: Auszug Preprint medRxiv
Freitag, 17,04,2020
Stadt-Leben und Psyche
Wer in der Stadt lebt, hat ein höheres Risiko, Krankheiten wie Depression oder Schizophrenie zu entwickeln.
Immer mehr Menschen leben in Städten. Im Jahr 2018 waren es 55 Prozent der Weltbevölkerung-
25 Prozent mehr als noch 1950 berichten die Vereinten Nationen. Im Jahr 2050 werden
voraussichtlich mehr als zwei Drittel aller Menschen in einer Stadt wohnen.
Städte haben viele Vorteile. Sie bieten (bisher) eine lückenlosere Gesundheitsversorgung als ländliche Regionen, ein
vielfältigeres Kulturangebot und punkten in der Regel mit einem besseren Zugang zu Arbeit und Bildung.
Doch mehrere Studien haben gezeigt: Das urbane Leben kann auch belastend sein. “ Der Einfluss der Städte auf die
psychische Gesundheit ist ambivalent“, meint der Psychiater Mazda Adli, der an der Charite´ zu dem Thema forscht und als
Chefarzt an der Fliedner Klinik in Berlin arbeitet. Das Risiko, psychisch zu erkranken, liegt bei Stadtbewohnern rund 40 Prozent
höher als bei Menschen, die auf dem Land leben, wie bereits 2010 eine Analyse von insgesamt 20 Populationsstudien aus
Industrieländern ergab.
Wissenschaftler der TU Dresden konnten dieses Ergebnis insbesondere im Hinblick auf bestimmte psychische Erkrankungen
bestätigen.
Sie werteten die Daten von mehr als 5000 Erwachsenen in Deutschland aus. Von den Teilnehmern aus Wohnorten mit
mehr als 500 Tsd. Einwohnern litten 13,9 Prozent an einer Depression oder einer bipolaren Störung. Unter den
Probanden, die aus einem Ort mit weniger als 20 000 Einwohnern kamen, waren es hingegen nur 7,8 Prozent.
Am deutlichsten zeigt sich der Unterschied zwischen Stadt und Land bei dem Risiko für eine Schizophrenie: In der Stadt
ist es mehr als doppelt so hoch, ergab auch die Dresdner Erhebung.
Machen Städte psychisch krank?
Was die Ursache dafür ist, ist noch nicht abschließend geklärt.
Möglicherweise ziehen Menschen mit einem erhöhten Risiko für psychische Erkrankungen eher in die Stadt, oder
Gesunde entscheiden häufiger, auf dem Land zu wohnen. Zumindest teilweise scheint aber auch die Stadt selbst die
Entwicklung psychischer Störungen zu begünstigen.
Mazda Adli erklärt, dass Stadtbewohner einem erhöhten Stresslevel ausgesetzt sind. Insbesondere sozialer Stress sei für die
Entwicklung einer psychischen Störung bedeutsam: „Sozialer Stress in der Stadt entsteht zum Beispiel, wenn soziale Dichte
und soziale Isolation aufeinandertreffen“.
Das bedeutet: In der Stadt leben viele Menschen auf engen Raum, was für sich genommen bereits stressig ist. Manche
Personen sind trotzdem einsam, was ihrer Gesundheit ebenfalls schadet. Die Seele leidet besonders, wenn man sich
beiden Faktoren hilflos ausgeliefert fühlt und es einem nicht gelingt, die Vorteile der Stadt für sich zu nutzen.
“ Sozialer Stress wirkt für diejenigen toxisch, die ihn nicht kompensieren können“,
sagt Adli. Zusätzlich können Umwelteinflüsse wie Lärm und Luftverschmutzung die Entstehung von seelischen
Erkrankungen begünstigen.
Eine Studie der Universität Lübeck und des Robert Koch-Institutes (RKI) ergab mit fast 20.000 Teilnehmern, dass
Menschen, die sich stark von Lärm gestört fühlen, ein doppelt so hohes Risiko für eine Beeinträchtigung ihrer
mentalen Gesundheit haben wie Menschen, die nicht unter der Lautstärke leiden. Auch dauerhaft schlechte Luft
hängt mit dem Auftreten einiger psychischer Krankheiten zusammen.
Vor allem bipolare Störungen kommen verstärkt in Regionen mit einer hohen Luftverschmutzung vor, zumindest in den
USA, ergab im vergangenen Jahr eine Analyse der Daten von 151 Millionen US-Amerikanern.
Des Weiteren stieg nicht nur die Häufigkeit bipolarer Störungen mit zunehmender Luftverschmutzung in der Kindheit an,
es kam auch verstärkt zu Diagnosen von Schizophrenie, Persönlichkeitsstörungen und Depressionen im weiteren
Lebensverlauf.
Vor allem Feinstaub könnte einen negativen Effekt auf unsere Psyche und die Entwicklung von Depressionen und Ängsten
haben.
In einer aktuellen Untersuchung verglichen sie die Hirnanatomie von zwölfjährigen Kindern, die im ersten Lebensjahr eher
guter oder schlechter Luft ausgesetzt waren. Dabei hing eine hohe Belastung mit verschmutzter Luft durch Autoverkehr in der
frühen Kindheit mit strukturellen Veränderungen im Gehirn der Zwölfjährigen zusammen.
Was das für die mentale Gesundheit bedeutet ist allerdings noch offen.
In einer dänischen Studie mit 1,4 Millionen Dänen wurde jetzt bekannt, das die Häufigkeit bipolarer Störungen in der
Kindheit auch zu verstärkten Persönlichkeitsstörungen und Depressionen im weiteren Lebensverlauf kam.
Die Luftverschmutzung in der Kindheit führte auch zu Schizophrenie, depressiven Ängsten, die vor allem den Feinstaub
zugeordnet wurden.
Als Ultima Ratio wurden Grünflächen in den Städten genannt, die der Psyche ihrer Bewohner guttun.
Im Ergebnis heißt das: Je grüner der Wohnort eines Menschen in den ersten zehn Lebensjahren, desto geringer sein Risiko
für eine psychische Krankheit im späteren Leben.
Aus ersten Untersuchungen von Corona-Geschädigten geht ebenfalls hervor, dass die vielzitierte geringe Resilienz vieler
Stadtbewohner gegen das Virus, ebenfalls dazu beigetragen hat, dass sich es spezifisch am schnellsten in urbanen
Gebieten ausgebreitet hat. Allerdings führt hier das Zusammenwirken von unterschiedlichen Einflussfaktoren, wie
Ernährung, Lebensführung und die vorgenannte Thematik zu dieser toxischen Wirkung, die auf einer insgesamt
geschwächten Immunabwehr der betroffenen Menschen beruht.