Lebende Technologie Forscher sind lebensnaher Mikroelektronik auf der Spur

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Die Weltbevölkerung steigt und alle wollen in einem gewissen Luxus leben. Bei einem Planeten mit endlichen Ressourcen geht das nicht ewig gut. Forscher schauen sich deshalb von der Natur was ab ...

Der bevorstehende Übergang zu „Lebenden Technologien“ erfordere ein völlig neues Verständnis von Nachhaltigkeit. Die mit dem European Centre for Living Technology (ECLT) in Venedig verbundenen Forscher der TU Chemnitz (TUC) zeigten im renommierten Fachjournal „Advanced Materials“ deshalb das Innovationspotenzial auf, das eine lebensnahe Mikroelektronik birgt. Denn die Natur zeigt bessere Wege auf, um komplexe Entwicklungen auch in Umgebungen mit beschränkten Ressourcen nachhaltig zu vollziehen. Ein gutes Beispiel sind lebende Organismen auf der Basis von Zellverbünden, sagen die TUC-Forscher. Denn diese können riesige Informationsmengen im Gigabitbereich in ihrer DNA speichern, sich dabei selbst laufend verbessern, aber sich auch wieder selbst abbauen, wenn es nötig ist.

Kennen Sie Smartlets? Wenn nicht, dann weiterlesen!

Das, wie betont wird, hochinnovative Forschungsfeld der „Lebenden Technologien“ widmet sich den oben genannten und weiteren Kerneigenschaften des Lebens. In diesem Metier möchte man die Möglichkeiten technologisch und ökologisch nutzbar machen. Die sogenannte mikroelektronische Morphogenese, also die Entwicklung und Ausformung von Organismen auf mikroelektronischer Ebene (zum Beispiel Mikrorobotik), ist dafür ein entscheidender Forschungsbereich, wie es weiter heißt. Denn dabei kommen Hochtechnologie und Ressourceneffizienz in Kombination mit ganz neuen Einsatzfeldern zusammen, wie mit der Biomedizin. Die jüngst im Fachjournal „Advanced Materials“ veröffentlichte Forschungsarbeit ist nach Aussage der TUC der erste Beitrag als neues Mitglied des ECLT. Die theoretische Forschung am ECLT benötige nämlich dringend Impulse für die Implementierung neuartiger Technologien, die in der Lage sein sollen, die Kerneigenschaften lebender Systeme nachzubilden. Jetzt kommt das Stichwort Smartlets ins Spiel: Für das Forschungsgebiet der mikroelektronischen Morphogenese stellen die Autoren fest, dass weiche mikroelektronische Robotikmodule (sogenannte Smartlets) bald in der Lage sein dürften, sich selbst zu größeren komplexen Systemen – sogenannten künstlichen Organismen – zusammenzufügen. Smartlets sind also winzige Einheiten, die sich selbst organisieren und größere sowie komplexere Systeme bilden können.

Smartlets sollen durch Chiplets ein „Bewusstsein" erhalten

Smartlets bestehen aus gefalteten und beweglichen Mikromodulen, die mit winzigen Siliziumchips – sogenannten Chiplets – ausgestattet sind. So werden die Smartlets in die Lage versetzt, nicht nur Informationen über komplexe Funktionen zu speichern, sondern auch Herstellungsrezepte (sogenannte elektronische Genome) zu codieren. Damit könnten sich sie sich schließlich wie Zellen kopieren und weiterentwickeln. Darüber hinaus verfügen die Chiplets über neuromorphe Lernfähigkeiten, die es den Smartlets ermöglichen, ihre Leistung zunehmend und evolutionär zu verbessern, beschreiben die TUC-Forscher.

Während und nach der Selbstorganisation vieler Smartlets zu einem künstlichen Organismus werden sowohl fluidische als auch elektrische Verbindungen zwischen den Smartlets aufgebaut, wie es weiter heißt. Diese Verbindungen könnten genutzt werden, um den Chiplets an Bord den Zustand des künstlichen Organismus quasi „bewusst“ zu machen, so dass sie Reparaturen anordnen, Fehlmontagen korrigieren, Demontagen einleiten und gemeinsame Funktionen über viele Smartlets hinweg bilden könnten. Zu diesen Funktionen gehören die erweiterte Kommunikation (Antennen), die Energiespeicherung, -gewinnung und -umverteilung, die Fernerkundung, die Materialumverteilung et cetera.

Smartlets können sich wegen ihrer Fähigkeit zur Fortbewegung, Wahrnehmung und Selbstorganisation auch für das Recycling selbst sortieren, wie die Forscher glauben. Auch könnten die Smartlets wiedergewonnen, wiederverwendet, neu konfiguriert und in verschiedenen künstlichen Organismen unterschiedlich eingesetzt werden. Selbst bei einer großen Materialmenge könnten diese Eigenschaften ein bisher nicht gekanntes Maß an Nachhaltigkeit ins Feld führen und die Messlatte für künftige Technologien und deren Einsatz im Einklang mit den Ressourcen unseres Planeten sehr hoch legen, so die Prognose.

Smartlets werden ökologische und soziale Rechtslage verändern

Natürliche Organismen bestehen bekanntlich aus biologischen Substanzen und können sich in der Umwelt frei vermehren. Die essenziellen Siliziumkomponenten von Smartlets können dagegen nur unter menschlicher Kontrolle in spezialisierten Halbleiterfabriken hergestellt werden, deshalb besteht für künstliche Organismen keine Möglichkeit einer unkontrollierten Verbreitung in der Umwelt.

Die vollständige digitale Erfassung der Smartlet Eigenschaften auf den Chiplets ermöglicht es weiterhin, den materiellen Gehalt, den Urheber und sämtliche umweltrelevanten Faktoren der künstlichen Organismen auszulesen. Prof. Dr. Dagmar Gesmann- Nuissl, Inhaberin der Professur für Privatrecht und Recht des geistigen Eigentums an der TUC, stellt dazu fest: „Diese feinkörnige Dokumentation der Verantwortung bis in den mikroskopischen Bereich hinein wird die rechtliche Zuordnung von ökologischer und sozialer Verantwortung für unsere technischen Errungenschaften grundlegend verändern.“

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