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Forschung

Peter Grünberg - die Zukunft der Kommunikation

Wie sieht die Kommunikation von morgen aus? Was muss der Computer der Zukunft können? Physik-Nobelpreisträger Peter Grünberg hat eine klare Vision.

Physik-Nobelpreisträger Peter Grünberg (Foto: ddp images/AP)

Peter Grünberg: "Kommunikation wird noch schneller"

Kleiner, schneller, effizienter - diese Schlagworte fassen die Herausforderungen an die Informationstechnologie der Zukunft aus meiner Sicht gut zusammen, wobei ich mich hier auf den Aspekt der Hardware beschränken möchte. Als ich mit meiner Forschung in den 70er Jahren begann, füllten die großen Computer noch ganze Räume. Heute steht auf meinem Schreibtisch ein kleiner PC mit weit höherer Rechenleistung.

Der Fortschritt ist nicht aufzuhalten

Wir haben uns daran gewöhnt, dass die Rechner jedes Jahr kleiner und schneller werden. Es gibt sogar ein "Gesetz", das diese Entwicklung vorhergesehen hat. Das so genannte Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Anzahl der Schaltkreise auf einem Computerchip alle zwei Jahre in etwa verdoppelt. Aber diese Formel beschreibt kein natürliches Phänomen, sondern dahinter steckt konstante technologische Innovation.

Miniaturisierung lautet heute noch die Devise, doch sie stößt zunehmend an ihre physikalischen Grenzen. Deshalb werden wir in den kommenden 20 Jahren völlig neue Konzepte benötigen, um die riesigen Mengen an Information in den Griff zu bekommen und damit auch den Innovationsmotor in Gang zu halten.

Bisher getrennte Funktionalitäten in einem Gerät zu vereinen ist ein weiterer Trend für die Zukunft. Auf mobilen Geräten können wir heute schon im Internet surfen, unterwegs Filme anschauen oder uns den Weg weisen lassen. Diese Entwicklung wird sich in Zukunft noch verstärken. Vorstellbar sind zum Beispiel komplett sprachgesteuerte Systeme, die selbstständig kleine und größere Aufgaben erledigen, von Einkäufen bis hin zu Autopiloten für den Individualverkehr. Dafür werden insbesondere intelligente Ein- und Ausgabesysteme, aber auch hohe Rechenleistung auf kleinstem Raum benötigt.

Energieeffizienz ist das dritte große Thema: Auf Informations- und Kommunikationstechnologien entfielen 2007 in Deutschland rund zehn Prozent des gesamten Stromverbrauchs. Mit dem Wirtschaftswachstum der Schwellenländer steigt auch der weltweite Energiebedarf für Computer rapide an, falls diese nicht viel energiesparender werden. Und: Eine höhere Rechenleistung stößt bei gleichem Energieverbrauch an ihre Grenzen, weil zuviel Abwärme auf dem Chip das Herz der empfindlichen Elektronik stört.

Kreative Ideen gefragt

Der 2012 schnellste und kleinste Computer - Raspberry Pi (Foto: Eben Upton)

Der 2012 schnellste und kleinste Computer - Raspberry Pi

Neue Technologien sind also auch aus diesem Grund nötig! Weil es sich hier nicht um eine bloße Weiterentwicklung der bekannten und bewährten Halbleitertechnologie handeln kann, ist es notwendig, ganz unterschiedliche Forschungsansätze zu verfolgen. Spintronik kann helfen, Computer schneller und energieeffizienter zu machen. Neue Materialien und Baupläne für die Chips der Zukunft können nichtflüchtige Arbeitsspeicher möglich machen. Damit würden Daten beim Ausschalten nicht verloren gehen und ein Rechner wäre nach dem Einschalten sofort arbeitsbereit. Quantencomputer würden bestimmte rechenintensive Aufgaben in kürzester Zeit lösen können und die Verknüpfung elektronischer und biologischer Systeme würde ganz neue Anwendungen zum Beispiel im medizinischen Bereich ermöglichen.

An diesen und weiteren Strategien arbeiten Festkörperphysiker und Materialforscher in Deutschland und weltweit. Deutschland liefert zentrale Beiträge zur Grundlagenforschung in diesem Bereich und viele Forschungseinrichtungen der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck- und der Fraunhofer-Gesellschaft, aber auch Universitätsgruppen arbeiten oftmals intensiv mit internationalen Industrieunternehmen zusammen. Überhaupt sind neue Technologien aufgrund der damit verbundenen Investitionen nur im internationalen Kontext realisierbar. Ich bin zuversichtlich, dass diese Arbeit Früchte trägt und dass sich die Informationstechnologie auch zukünftig ähnlich stürmisch entwickeln wird, wie in der Vergangenheit. Ich würde mir allerdings wünschen, dass der Transfer von der Forschung in die deutsche Wirtschaft besser klappt, als dies bei meiner Entdeckung des GMR-Effektes der Fall war. Deutsche Firmen hatten damals kein Interesse, ganz im Gegensatz zu IBM, die mit der Vermarktung viel Geld verdienten.

Prof. Dr. Dr. hc.mult. Peter A. Grünberg wurde 1939 in Pilsen im heutigen Tschechien geboren. Er ist Physiker und arbeitet seit 1972 am Forschungszentrum Jülich. Ende der 80er Jahre entdeckte Peter Grünberg zeitgleich mit dem Franzosen Albert Fert, dass sich der elektrische Widerstand von dünnen magnetischen Schichten stark durch äußere Magnetfelder ändert. Der so genannte Riesenmagnetowiderstands-Effekt – oder kurz GMR – ermöglichte die Technologie, mit der mittlerweile nahezu jeder Lesekopf in einer Festplatte die gespeicherten Daten ausliest. Für seine Arbeiten wurde Grünberg mit zahlreichen Preisen ausgezeichnet, darunter mit dem Nobelpreis 2007 für Physik.

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