Eine neue Dimension der Forschungsförderung

Das Gehirn ist das komplexeste und raffinierteste Organ des menschlichen Körpers. Daher ist das Verständnis der Gehirnfunktion nicht nur die schwierigste wissenschaftliche Herausforderung für den Menschen, sondern folgt auch dem Streben nach Rationalisierung des Bewusstseins, des „menschlichen Selbst“, nach Leistungsmaximierung und nach Vorlagen für all jene Disziplinen, die das menschliche Gehirn als Vorbild für Handlungsmodelle verwenden. Der Exzellenzcluster macht es sich zur Aufgabe, ein umfassendes Verständnis dafür zu schaffen, wie sich verschiedene Arten von inhibitorischen Neuronen – unverzichtbare zelluläre Knotenpunkte jedes neuronalen Netzwerks – entwickeln und zur Steuerung von Schaltkreisoperationen, die dem Verhalten zugrunde liegen, interagieren, und wie sie für Krankheiten wie Schizophrenie, Autismus und Epilepsie anfällig sind. Dafür werden neue Konzepte für personalisierte medikamentöse Therapien entwickelt, um psychische Krankheiten zu lindern.

„Es ist eine einmalige Gelegenheit, führende Köpfe der österreichischen Neurowissenschaften zu vereinen, sowohl aus der Grundlagenforschung wie auch der klinischen Forschung, um in einem groß angelegten Projekt greifbare Fortschritte beim Verständnis der Hirnfunktionen und bei der Entwicklung von Therapien für Hirnerkrankungen zu erzielen“, so Tibor Harkany, Director of Research, über die Ziele des Exzellenzclusters.

Die Ausbeutung begrenzter Ressourcen zur Produktion von Konsumgütern schafft kurzfristig Wohlstand, bedroht aber langfristig die Existenzgrundlage vieler Lebewesen. Der Exzellenzcluster „Circular Bioengineering“ forscht daher an der Entkopplung von wirtschaftlichem Wachstum und Ressourcenverbrauch. Die Herstellung von Plattformchemikalien und Materialien aus erneuerbaren Rohstoffen sowie deren effiziente und vor allem zirkuläre Verwendung ermöglicht die Umstellung von erdölbasierten auf biobasierte Materialien. Der Einsatz von Konzepten der grünen Chemie sowie biotechnologischer Prozesse schafft eine nachhaltige und umweltschonende Alternative. Der Exzellenzcluster erforscht grundlegende Methoden und Prozesse zur Etablierung einer zirkulären Bioökonomie und bildet eine neue Generation von Nachwuchsforscher:innen mit umfassenden Kompetenzen zur Bewältigung unserer Zukunft aus. 

„Wir erforschen neue umweltfreundliche Methoden und Prozesse zur Herstellung von biobasierten Chemikalien und Materialien; dabei berücksichtigen wir insbesondere deren Einfluss auf Umwelt und Gesellschaft, um bestmögliche Lösungen für unsere Zukunft zu entwickeln“, so Roland Ludwig, Director of Research, über den neuen Exzellenzcluster.

Wissenschaftler:innen der Universität Graz werden gemeinsam mit Kolleg:innen der Medizinischen Universitäten Graz und Wien im Rahmen des Exzellenzclusters die Regulation des gesunden Alterns erforschen. Unter dem Akronym „MetAGE“ untersuchen die Forscher:innen, wie Störungen der Stoffwechselkontrolle das Risiko altersbedingter Krankheiten beeinflussen. Gleichzeitig werden gezielte Interventionen in der Ernährung klinisch getestet. Das Besondere an diesem Exzellenzcluster ist, dass Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in Modellorganismen direkt in die klinische Forschung überführt werden. Das stärkt den Präventionsgedanken – damit aus einer „Medizin der Krankheit“ in Zukunft eine „Medizin der Gesundheit“ wird.

„Die Vernetzung von Altersforschung am Menschen mit Grundlagenforschung bildet den Kern unseres Exzellenzclusters. Während die Lebenserwartung allgemein steigt, nimmt die gesunde Lebensspanne nicht in gleichem Ausmaß zu, was letztlich ein erhöhtes Risiko für altersassoziierte Erkrankungen bedeutet. Unser Projekt zielt vor allem auf eine Verlängerung der Gesundheitsspanne, das heißt auf möglichst viele aktive und lebensfrohe Jahre“, so Frank Madeo, Director of Research, über die Ziele des Exzellenzclusters.

Das Forschungsprojekt „Bilaterale KI“ vereint unter der Koordination der Johannes Kepler Universität Linz die beiden bisher wichtigsten Forschungsstränge auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz, nämlich die subsymbolische KI (Maschinelles Lernen) und die symbolische KI (Wissensrepräsentation und Reasoning). Beide Ansätze sollen im Projekt nun zusammengeführt werden. Das gemeinsame Ziel: Die Grundlagen einer „Broad AI“ zu entwickeln. Diese könnte eigene Schlussfolgerungen anstellen und umfassende kognitive Fähigkeiten aufweisen. Während bereits bestehende KI-Programme, wie die derzeit für Furore sorgenden Sprachmodelle wie ChatGPT, letztlich nur vorhandene Daten auswerten, könnte die neue KI Systeme besser planen, sich schnell auf geänderte Situationen einstellen und so im weiteren Sinn kreativ tätig werden.

„Eine ,Broad AI‘ könnte dazu beitragen, unseren Alltag, aber auch systemrelevante Bereiche und Prozesse, wie Energie, Verkehr oder Gesundheitswesen, ökologisch nachhaltiger, effizienter und ressourcenschonender zu gestalten“, so Sepp Hochreiter, Director of Research, über den neuen Exzellenzcluster.

Über drei Jahrtausende hinweg entwickelte sich von Mitteleuropa bis nach Asien das „Eurasische Wunder“ (Jack Goody): historische Transformationsprozesse, die bis in die moderne Zeit hineinwirken. Wachstum und Verfall von Imperien, Umweltveränderungen sowie Mobilität und Migration hatten Folgen für wirtschaftliche Entwicklungen und wurden bewältigt durch neue Identitätsdiskurse und Ausgrenzungsstrategien, auch religiöser Art. Die historischen Quellen aus dieser Zeit sind in einer Vielzahl von Sprachen und Schriften erhalten. Das kulturelle Erbe dieser Großregion harrt vielfach noch der Aufarbeitung und Analyse.

31 österreichische Wissenschaftler:innen an vier Institutionen werden sich im Dialog mit internationalen Partnern der Erforschung dieser Themen widmen und in forschungsnaher Lehre eine neue Generation von Doktorand:innen und Nachwuchsforscher:innen mit breiten Kompetenzen ausbilden. 

„Die Region von Europa bis Asien rückt zunehmend in den Mittelpunkt der politischen Aufmerksamkeit. Der Cluster ermöglicht uns die einzigartige Kombination von Grundlagenforschung, innovativen Forschungsansätzen und Ausbildung einer neuen Generation mit breiten Kompetenzen. Wir wollen historisch in die Tiefe gehen, um so einen Beitrag zu globalen Diskursen zu leisten“, so Claudia Rapp, Director of Research, über den neuen Exzellenzcluster.

Mikrobiome – Gemeinschaften von Mikroorganismen, die alle Ökosysteme und Lebewesen besiedeln – sind für die Gesundheit unseres Planeten und seiner Bewohner von wesentlicher Bedeutung. In diesem Exzellenzcluster arbeiten 30 Wissenschaftler:innen verschiedener Fachgebiete aus sieben verschiedenen Forschungsstätten daran, gemeinsame Grundprinzipien von Umwelt-Mikrobiomen und Mikrobiomen des Menschen zu entschlüsseln. Ziel ist es zu ergründen, wie Mikrobiome die Gesundheit unseres Planeten steuern. Mit diesem Wissen wird der globale Wandel besser vorhersagbar und gleichzeitig die gezielte Beeinflussung von Mikrobiomen als innovative Lösung für eine nachhaltige Zukunft ermöglicht.

„In unserem Exzellenzcluster schaffen wir völlig neue Synergien, indem wir die Grenzen zwischen roter und grüner Mikrobiomforschung in Österreich auflösen und somit direkt Medizin mit Umweltforschung verknüpfen. Wir wollen die Grundprinzipien von Mikrobiomen verstehen lernen, um dann durch deren Modellierung und gezielte Beeinflussung die planetare Gesundheit stärken“, so Michael Wagner, Director of Research des Exzellenzclusters.

Wir stehen heute vor einer Krise des Wissens. Unsere Wissensansprüche sind durch rasante und spektakuläre technologische Entwicklungen bedroht sowie durch eine Infragestellung der Idee des Wissens und der Wahrheit. Die Informationsflut im Internet fordert unsere Fähigkeit, Wahrheit von Unwahrheit zu unterscheiden, heraus. Die Ablehnung wissenschaftlicher Standards und wissenschaftlicher Expertise breitet sich aus. Diese Krise wirft tiefgehende philosophische Fragen über Wissen, Wahrheit, Wissenschaft, Ethik und Politik auf, und schließlich auch über unsere Beziehung zur Realität selbst. Diese Fragen werden vom Exzellenzcluster auf komplett neue Art und Weise untersucht, indem versucht wird, die Wissenskrise in all ihren Aspekten zu verstehen und Möglichkeiten zu finden, sie zu bekämpfen und unsere Einstellung zum Wissen neu zu denken.

„Dieser Exzellencluster befasst sich mit grundsätzlichen Fragen des Wissens; viele davon haben tiefe soziale, ethische und politische Relevanz. Verschiedene philosophische Gebiete, die ansonsten unabhängig voneinander arbeiten, werden zusammengebracht. Das ist ein noch nie dagewesener Ansatz in der philosophischen Forschung“, so Tim Crane, Director of Research des neuen Clusters.

Die Zweite Quantenrevolution – die atemberaubende Entwicklung der modernen Quantenwissenschaft – wäre ohne die bahnbrechenden Beiträge aus Österreich nicht denkbar gewesen. Auf deren Basis werden heute Quantentechnologien entwickelt, die die klassischen Technologien in vielen Bereichen übertreffen. Der Exzellenzcluster „Quantum Science Austria“ treibt die Grundlagenforschung in den Quantenwissenschaften voran, will die Grenzen des Wissens erweitern und so Motor für zukünftige Innovationen sein. Im Zentrum stehen grundlegende Fragen zur Quantennatur von Raum, Zeit und Schwerkraft, neue Paradigmen in der Quanteninformationswissenschaft und die Physik von Quanten-Vielteilchensystemen. Die Wissenschaftler:innen in Innsbruck, Wien, Linz und Klosterneuburg stellen innovative, elementare Fragen, die nur durch die Kombination des in Österreich vorhandenen, einzigartigen Know-how gelöst werden können. Mit gut kontrollierten Modellsystemen, die auf gefangenen Ionen, ultrakalten Atomen, Systemen mit langreichweitiger Wechselwirkung, supraleitenden Quantenschaltkreisen und nanoskopischen Festkörpersystemen basieren, wollen sie die schwierigsten Rätsel der Quantenwelt entschlüsseln.

„Österreich hat sich in den vergangenen drei Jahrzehnten zu einem weltweit führenden Zentrum der Quantenphysik entwickelt. Das unterstreicht der Nobelpreis für Anton Zeilinger. Diese Entwicklung verdanken wir auch der immer schon sehr engen Zusammenarbeit der Forschungsgruppen in Österreich. Mit dem neuen Exzellenzcluster können wir diese Kooperationen weiter intensivieren und ein international sichtbares Zentrum der Quantenwissenschaften in Österreich etablieren, das die besten Köpfe nach Österreich locken wird“, so Gregor Weihs, Director of Research, über die Ziele des Exzellenzclusters.

Die anhaltende Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Deckung des wachsenden Energiebedarfs hat die Welt an den Rand einer Klimakrise geführt. In diesem Exzellenzcluster arbeiten Forschende daran, neue Technologien für effiziente Energieumwandlung und -speicherung zu schaffen, um somit den Weg zu einer Gesellschaft ohne fossile Brennstoffe zu ebnen. Entscheidend ist dabei die Speicherung erneuerbarer Energien in recyclingfähigen Energieträgern: Wasser kann in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, CO2 sogar in wertvolle Produkte umgewandelt werden – bis hin zu klimaneutralen Ersatzstoffen für Erdgas und Erdöl.

Im Exzellenzcluster werden dafür Nanokatalysatoren entwickelt, auf denen chemische Reaktionen rasch und zuverlässig ablaufen. Dafür wird Expertise aus unterschiedlichen Bereichen wie der Oberflächenchemie, Oberflächenphysik, Materialwissenschaft und Computersimulation gebündelt. Der Exzellenzcluster setzt damit einen wichtigen Schritt in Richtung Klimaneutralität.

„Es ist 5 Minuten nach 12! Die Energiewende ist nur zu schaffen, wenn die besten Köpfe in der Materialforschung gemeinsam innovative Wege entwickeln, damit erneuerbare Energien klimaneutral gespeichert werden können. Der Exzellenzcluster ist Österreichs wichtiger Beitrag, diese globale Herausforderung zu meistern“, so Günther Rupprechter, Director of Research, über den neuen Exzellenzcluster.