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FTE info logoMagazin für die europäische Forschung Sonderausgabe - April 2005   
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Computer an ihrer Leistungsgrenze?
Computer an ihrer Leistungsgrenze?
© CERN
Das von Gordon Moore 1964 formulierte Gesetz ist allgemein bekannt: Die Anzahl der Transistoren, die auf einem Chip untergebracht werden können, verdoppelt sich alle 18 Monate. Die Rechenleistung, das heißt die Anzahl Operationen, die ein Computer pro Sekunde auszuführen vermag, verdoppelt sich ebenfalls alle 18 Monate. Dieses Gesetz ist noch nie widerlegt worden, so dass man heute davon ausgehen kann, dass eine einfache Glückwunschkarte, die beim Öffnen „Happy Birthday“ spielt, die gesamte in den 50er Jahren vorhandene Rechnerleistung übertrifft. Doch dieser Fortschritt hat nur dann einen Sinn, wenn die Mikroprozessoren auf größere und schneller zugängliche Datenmengen zurückgreifen können. Das bringt die Entwicklung der Speicherkapazitäten ins Spiel. Diese wachsen nicht exponentiell, sondern eher in linearen Entwicklungsschritten, unterbrochen von technologischen Sprüngen, wie etwa dem Übergang von der magnetischen   zur optischen Aufnahme (auf Diskette bzw. CD-ROM). Theoretisch ist das Wachstum der Speicherleistung unbegrenzt. Die Zunahme der Rechnerleistung könnte hingegen am Horizont 2020 an eine Grenze stoßen, wenn es rein physisch nicht mehr möglich sein wird, die Transistoren noch weiter zu verkleinern. Es sei denn, eine neue Revolution, etwa der Quantencomputer, tritt bis dann ein.

Tiergedächtnis
Im Jahr 1991 brachten zwei kalifornische Biologen (Colleen Kastak und Ronald Schusterman) einer Ohrenrobbe (wieder ein Weibchen...) namens Rio bei, Karten mit gewissen Symbolen (Zahlen oder Ziffern) wieder zu erkennen.
Ein Elefantengedächtnis? Eher ein Elefantinnengedächtnis. Karen McComb, eine britische Forscherin, die im Nationalpark Ambesoli (Kenia) arbeitet,  hat mit ihrem Team das auditive Gedächtnis dieser Dickhäuter getestet. Wenn die Weibchen, die seit jeher dort leben, (eigens zu diesem Zweck aufgenommene) Trompetenstöße vertrauter Herden hören, reagieren sie nicht. Handelt es sich jedoch um unbekannte Elefantengruppen, gehen sie zu ihren Jungen hin, um sie zu beschützen. Auch viele andere Arten haben ein Erinnerungsvermögen. Im Jahr 1991 brachten zwei kalifornische Biologen (Colleen Kastak und Ronald Schusterman) einer Ohrenrobbe (wieder ein Weibchen...) namens Rio bei, Karten mit gewissen Symbolen (Zahlen oder Ziffern) wieder zu erkennen. Dann gingen sie zu anderen Dingen über. Zehn Jahre später haben sie die Übung wiederholt. Und Rio konnte sich daran erinnern. Bei der Drosophila haben französische Forscher (Thomas Préat und Alberto Pascual) das Gedächtnis im Pilzkörper lokalisiert, wo sich 5000 ihrer 200 000 Nervenzellen befinden. Die Drosophila speichert kurzfristige Informationen nicht am selben Ort wie jene, die sie länger in Erinnerung behält.

Die Wohltaten des Ginkgo biloba
Ginkgo biloba
© MNHN
Der Ginkgo scheint ein mythischer Baum zu sein. Seine fossilen Blätter gehen auf 270 Millionen Jahre zurück. Er hat in Asien sämtliche ökologischen Katastrophen und sogar die Bombardierung Hiroshimas überlebt. Eines der geretteten Exemplare kann man in dem Tempel sehen, der in dieser Stadt als Symbol des Friedens wiederaufgebaut wurde. Die Orientalen verwenden seine Körner und Früchte seit Jahrtausenden. Die westliche Medizin untersucht sie seit den 1950er Jahren und Elias J. Corey hat 1990 unter anderem für die vollständige Synthese von Ginkgolid B den Chemienobelpreis erhalten. Obschon seine Wirkung in der Ärzteschaft diskutiert wird, scheint es ein wertvolles „Vitamin“ für das Gedächtnis zu sein, das bei Krankheiten vom Alzheimer-Typ geprüft wurde und verwendet wird.

Mozart und das Musikgehör
Mozart
Als Mozart 14 war, nahm er mit seinem Vater an einer Aufführung von Allegris Miserere in der Sixtinischen Kapelle teil, einem Werk, das auf Befehl des Papstes Urban VIII. den Vatikan nicht verlassen durfte. Am Abend rekonstruierte der junge Amadeus aus dem Gedächtnis die gesamte Partitur, die neun Stimmen für zwei Chöre enthielt, zwölf Minuten dauerte und besonders komplex geschrieben war. Am folgenden Morgen las er sie nochmals durch und veränderte einige Einzelheiten. Der Neurologe und Neuropsychologe Bernard Lechevalier untersucht in seinem Werk Le cerveau de Mozart (Das Gehirn Mozarts, éd. Odile Jacob) die spezifische Organisation des Gehirns des Musikgenies. Nach Lechevalier gibt es ein ganz besonderes musikalisches Gedächtnis. Mithilfe der funktionellen Magnetresonanzbildgebung ließen sich die Gehirnstrukturen feststellen, die an der Wahrnehmung der Tonart beteiligt sind und sich bei Menschen unterscheiden, die das absolute Musikgehör besitzen – diese bei den Orientalen viel häufigere Fähigkeit, eine Musiknote losgelöst von jedem Bezug zu identifizieren. Diejenigen, die es besitzen, benutzen andere neuronale Verbindungen als die übrigen Musiker. Die Melodie, das Timbre, der Rhythmus werden einzeln in bestimmten, über beide Hirnhälften verteilten Zonen verarbeitet.

Gamm und die Rechenkünste
Rüdiger Gamm? Mit 28 kennt dieses Kopfrechengenie alle Quadrate der zweistelligen Zahlen mit derselben Selbstverständlichkeit auswendig, wie jeder von uns weiß, dass 3x2=6 ist. Er kann eine Primzahl durch eine andere teilen, multipliziert zwei- oder dreistellige Zahlen ohne mit der Wimper zu zucken, erhebt zweistellige Zahlen in die 15. Potenz, kann eine Serie von 11 Zahlen vor- und rückwärts wiederholen und für jedes vergangene oder kommende Datum den entsprechenden Wochentag nennen. Seine Leistungen und das Funktionieren seines Gehirns in aktivem Zustand wurden von verschiedenen Forschern untersucht, unter anderem von Mauro Pesenti von der Universität Löwen (BE). In der Schule sei er nie besonders gut gewesen, sagt Rüdiger, und für Mathe hätte er sich erst mit 20, im Hinblick auf einen Fernsehwettbewerb, zu interessieren begonnen. Damals lernte er intensiv Zahlen und Rechenprozesse auswendig.

Von Forschern durchgeführte PET- (Positronenemissionstomographie-) Untersuchungen, die seine mathematische Tätigkeit mit der „normaler“ Freiwilliger verglichen, zeigten Ähnlichkeiten der Gehirntätigkeit (Einbeziehung des kurzfristigen, räumlich-visuellen Arbeitsgedächtnisses), aber auch Unterschiede (Nutzung kognitiver Strategien, die die Grenzen des Kurzzeitgedächtnisses zu überwinden erlauben, bei Rüdiger Gamm). Für Brian Butterworth, Professor für kognitive Neuropsychologie am University College (London), liegt die Leichtigkeit Rüdigers in der Tatsache, dass er mühelos vom einen Gedächtnis zum anderen überwechselt; aber „wenn das, was er tut, so außergewöhnlich ist, dann ganz einfach darum, weil wir übrigen uns nicht die Mühe geben, zu lernen“.

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