Wie Computer durch Laser blitzschnell werden und KI die Energiewende beeinflusst

Mit Dr. des. Silvia Weko und Dr. Tobias Weitz sind in diesem Jahr gleich zwei FAU-Nachwuchswissenschaftler/-innen mit dem Deutschen Studienpreis der Körber-Stiftung ausgezeichnet worden. Beide erhielten jeweils den mit 5.000 Euro dotierten zweiten Preis in ihrer Kategorie.

Deutscher Studienpreis der Körber-Stiftung für zwei FAU-Nachwuchsforschende

Dr. des. Silvia Weko, Lehrstuhl für Sustainability Transition Policy, überzeugte in der Sektion Sozialwissenschaften mit ihrer Dissertation zum Thema „Verteilte Energieressourcen, zentralisierte Gewinne: Warum die Monopolisierung von Daten und KI zu einer ungerechten Energiewende führen könnte“. Dr. Tobias Weitz, Lehrstuhl für Laserphysik, wurde für seine Dissertation zum Thema „Mit ultrakurzen Laserimpulsen zu blitzschnellen Computern“ in der Sektion Natur- und Technikwissenschaften ausgezeichnet. Bei beiden Prämierten zählt vor allem die gesellschaftliche Bedeutung ihrer Forschung.

Big-Tech und die negativen Folgen für eine gerechte Energiewende

Wer profitiert von der Energiewende? Diese Frage stellte sich Dr. des. Silvia Weko im Rahmen ihrer Dissertation. In ihrer Forschung thematisiert sie das Potenzial, das die Energiewende für enorme Veränderungen in der internationalen Politik und Wirtschaft birgt. „Einige Beobachter sehen erneuerbare Energiesysteme als von Natur aus gerechter verteilt an als fossile, da Sonne und Wind nicht auf die gleiche Weise kontrolliert werden können wie Öl oder Gas. Dabei wird jedoch die Rolle von Daten und Algorithmen bei der Nutzung von Energieressourcen außer Acht gelassen“, betont die Nachwuchswissenschaftlerin, die seit 2023 am FAU-Lehrstuhl für Sustainability Transition Policy tätig ist.

Denn um nachhaltige Energiesysteme zu betreiben und Innovationen für die Energiewende zu entwickeln, werden riesige Datenmengen benötigt. Silvia Weko argumentiert in ihrer ausgezeichneten Dissertation, dass Akteurinnen und Akteure, die diese Daten erhalten und kontrollieren, insbesondere von den wirtschaftlichen Vorteilen der Energiewende profitieren. Hier haben Technologiekonglomerate („Big Tech“) einen Vorteil. Am Beispiel des Big Tech-Unternehmens Amazon zeigt sie, wie Big Tech mit Hilfe zahlreicher Daten und Fähigkeiten in der künstlichen Intelligenz (KI) seine Machtposition in Energiesystemen rasch ausbaut.

Eine Entwicklung, die in der Forschung zur Energiewende bisher übersehen wurde. Die meiste Literatur konzentriert sich auf den ökologischen Fußabdruck von Big Tech und vernachlässigt dabei den Aspekt, dass die Daten- und KI-Expertise den Einstieg in das Feld nachhaltiger Energie ermöglicht. Ihr Resümee: „Für die Gesellschaft ist der Einstieg von Big Tech in der Energiewende ein zweischneidiges Schwert. Diese Unternehmen können einerseits mit ihren Ressourcen Technologien entwickeln, die die Energiewende beschleunigen. Andererseits kann die zunehmende Macht von Big Tech bedeuten, dass sie anderen Akteuren Wert, Stellung und Innovationsmöglichkeiten entziehen. Dies würde negative Folgen für eine gerechte Ausgestaltung der Energiewende haben.“

Hohe Rechengeschwindigkeit: essenziell für Lebens- und Gesundheitsstandards

Mit den physikalischen Grundlagen hinter KI befasst sich Dr. Tobias Weitz in seiner ausgezeichneten Dissertation. Sein Ausgangspunkt: Die Informationsverarbeitung durch Computer ist ein unverzichtbarer Bestandteil unseres Lebens geworden. „Große Teile unseres wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts hängen maßgeblich von der Weiterentwicklung immer leistungsfähigerer und schnellerer Computerprozessoren ab. Ein Trend, der sich durch die rasante Entwicklung in der künstlichen Intelligenz nochmals massiv beschleunigt hat und die physikalischen Möglichkeiten aktueller Technologie übersteigt“, unterstreicht der Nachwuchswissenschaftler vom FAU-Lehrstuhl für Laserphysik.

Dr. Tobias Weitz zeigt einen transformativen Ansatz für eine Lichtfeld-gesteuerte Computerarchitektur, die das Potenzial hat, bis zu 100.000-fach schneller als mit heutiger Technologie zu rechnen. Dazu hat er den Prototypen eines Logikgatters – der kleinsten Einheit digitaler Informationstechnologie – realisiert, der von ultrakurzen Laserimpulsen betrieben wird. Dieses neuartige Konzept rückt erstmals die Grundlagenforschung über die quantenmechanische Kontrolle von Elektronen auf der Zeitskala einer Femtosekunde (10−15 Sekunden) in den Fokus einer gesellschaftlichen Anwendung.

Die Relevanz seiner Forschung wird unterstrichen von der Tatsache, dass die Miniaturisierung und Beschleunigung herkömmlicher Computerarchitektur allmählich an harte physikalische Grenzen stößt und damit neue, revolutionäre Lösungen gefragt sind. Ein Rückgang des Innovationstempos könnte weitreichende Auswirkungen haben: auf die Verlässlichkeit von globalen Klimamodellen bis hin zur Aussagekraft von komplexen Krankheitsmodellen. Dr. Tobias Weitz betont: „Die Verfügbarkeit von Computern mit hoher Rechengeschwindigkeit ist damit ein essenzieller Baustein für die Sicherung und den Ausbau unserer heutigen Lebens- und Gesundheitsstandards.“

Über den Deutschen Studienpreis der Körber-Stiftung

Mit dem Deutschen Studienpreis zeichnet die 1959 vom Unternehmer und Stifter Kurt A. Körber ins Leben gerufene gemeinnützige Stiftung jährlich die besten Promovierten aller Fachrichtungen aus. Dabei zählt vor allem die gesellschaftliche Bedeutung der Forschung: Junge Forschende sollen dazu ermutigt werden, den gesellschaftlichen Wert der eigenen Leistung herauszuheben und sich einer öffentlichen Debatte darüber zu stellen. In den drei Sektionen Sozialwissenschaften, Natur- und Technikwissenschaften sowie Geistes- und Kulturwissenschaften werden jeweils ein Spitzenpreis à 25.000 Euro und zwei zweite Preise in Höhe von 5.000 Euro vergeben. 719 Teilnehmende hatten in diesem Jahr einen Beitrag eingereicht. Schirmfrau des Forschungspreises ist Bundestagspräsidentin Bärbel Bas.

Weitere Informationen

Dr. des. Silvia Weko
School of Business, Economics and Society
Lehrstuhl für Sustainability Transition Policy
Tel. 0911/530295108
silvia.weko@fau.de

Dr. Tobias Weitz
Institut für Physik der Kondensierten Materie
Lehrstuhl für Laserphysik
Tel. 0176/43793482
tobias.weitz@fau.de