Milch ohne Kuh (MoK)Eine „Grand Challenge“ für die Informatikund auch für andere Disziplinen

Otto SpaniolInformatik 4 (Kommunikation und verteilte Systeme)RWTH Aachen, 52056 Aachen

spaniol@i4.de oder sogar: s@i4.de

Das berühmteste Beispiel einer „Grand Challenge“:

NASA History OfficeThe Decision to Go to the Moon:

President John F. Kennedy's May 25, 1961 Speechbefore a Joint Session of Congress

On May 25, 1961, President John F. Kennedy announced before a special joint session ofCongress the dramatic and ambitious goal of sending an American safely to the Moon beforethe end of the decade. A number of political factors affected Kennedy's decision and thetiming of it. In general, Kennedy felt great pressure to have the United States "catch up to andovertake" the Soviet Union in the "space race." Four years after the Sputnik shock of 1957,the cosmonaut Yur i Gagarin had become the first human in space on April 12, 1961, greatlyembarrassing the U.S. While Alan Shepard became the first American in space on May 5, heonly flew on a short suborbital flight instead of orbiting the Earth, as Gagarin had done. Inaddition, the Bay of Pigs fiasco in mid-April put unquantifiable pressure on Kennedy. Hewanted to announce a program that the U.S. had a strong chance at achieving before theSoviet Union. After consulting with Vice President Johnson, NASA Administrator JamesWebb, and other officials, he concluded that landing an American on the Moon would be avery challenging technological feat, but an area of space exploration in which the U.S.actually had a potential lead. Thus the cold war is the primary contextual lens through whichmany historians now view Kennedy's speech.

Eine „Grand Challenge“ hat folgende Eigenschaften:

MAN ON THE MOON

• Es geht um ein grundsätzliches (fundamentales) Problem

• Ein Lösungsweg muss nicht angegeben werden.

• Der Gegenbeweis darf noch nicht erbracht sein.

• Die Lösung erfordert große, oft auch trans- oder interdisziplinäre Anstrengungen (und sollte auch "erlebbar" sein; Zeithorizont ein bis zwei Generationen).

• Das Anwendungsfeld / die Wirkung der Lösung ist breit und ökonomisch, sozial bzw. gesellschaftlich relevant.

• Das Problem bzw. die Herausforderung ist allgemeinverständlich und griffig, d.h. auch leicht kommunizierbar.

• Die Wirkung lässt sich mit einem allgemein-verständlichen Szenario veranschaulichen.

• Das Problem ist schwierig, aber nicht unlösbar.

• Es darf keine Utopie sein.

John F. Kennedys „Grand Challenge“: am 25. Mai 1961 Mondlandung (if any!): am 21. Juli 1969

Daher eine bessere (viel griffigere) Grand Challenge:

Die allermeisten „Grand Challenges“ der Informatik sind:

• viel zu kleinteilig• fachidiotisch (Nerd-Charakter) und unverständlich• zu kurzfristig angelegt (nicht visionär genug)

Milch ohne Kuh (MoK)

Vision:

Erzeugung von Milch (sowie darauf aufbauend auch von Käse etc.)

ohne die drei “Um´s“, nämlich ohne den - umständlichen - umweltschädlichen - Umweg über die Milchkuh,

der eigentlich „um“-vernünftig genannt werden muss.

Begründung des Bedarfs für eine solche Maßnahme:

Milch, insbesondere Kuhmilch, ist von größter gesellschaftlicher und ökonomischer Bedeutung. Aber eine durchschnittliche Kuh erzeugt mehr CO2 als ein Mittelklassewagen, weil sie soviel furzt!

Die Menschheit wird sich die konventionelle Erzeugung von Milch nicht mehr sehr lange leisten können.

Zu den nackten Furz-Zahlen:

Bei 15.000 gefahrenen Kilometern im Jahr bläst ein Mittelklassewagen rund zwei Tonnen CO2 in die Atmosphäre. Die jährliche Luftverschmutzung durch das Methan der Kuh entspricht aber einer CO2 -Menge von drei Tonnen.

Die Kuh ist im Vergleich zum Auto also der größere Klimakiller.

Es ist allerdings zu beachten, dass es mehr Autos als Kühe gibt.

In Deutschland gibt es 43,4 Mio PKW, die 609 Milliarden km pro Jahr zurücklegen (also im Mittel ca. 14.000 km pro Jahr) und dabei jeweils zwei Tonnen CO2 ausstoßen.

Mittlere Fahrleistung, CO2-Ausstoß und Zahl der PKW sinken langsamer als erhofft, aber permanent (wegen CarSharing, verbesserter Motoren, leistungsfähigerer Vernetzung,...).

Es gibt 12,6 Mio Kühe, die jeweils 3 Tonnen CO2 pro Jahr erzeugen, auch wenn nicht alle (sondern nur etwa ein Drittel) Milchkühe sind.

Kühe „liefern“ daher fast 44% des CO2 aller PKW - mit steigender Tendenz.

Für den Ablauf des Prozesses „Produktion von Milch“ sind keine Komponenten bekannt, die über Gras, Wasser,ein wenig Erde und ggf. Luft, Wärme und Sonnenlicht hinausgehen,

wobei Luft, Wasser, Wärme und Licht zu verschiedenen Zeiten ggf. in unterschiedlichen Formen und Intensitäten benötigt werden.

Als Zwischenglied der Produktionskette wird seit Jahrtausenden das Element „Milchkuh“ eingesetzt.

Aber: Warum eigentlich???? Das ist völlig unverständlich!

Konkreter Lösungsansatz

Ausgangsgleichungen:

Kuh = g(Gras, Erde, Luft, Wasser, Licht, Wärme, Startkuh)

und

Milch = u(Kuh, Luft´, Wasser´, Licht´, Wärme´). Erzeugung einer „Startkuh“:

Es gilt: Kuh = h(Kuh,Bulle) = h(Kuh); der Verzicht auf einen Bullen wird durch Einsatz einer Samenbank erreicht.

Aus Nostalgie- oder Backup-Gründen wird man trotzdem einige Bullen behalten können.

Die CO2-Bilanz würde sich dadurch nicht wesentlich verschlechtern.

Es folgt:

Kuh = h(Kuh) = h(h(Kuh))

= h(h(h(Kuh))) = …. = h(h(h(…h(Kuh)…))) = hn(Kuh).

Also lassen sich die Startkühe aus dem genetischen Material einer einzigen Kuh erzeugen. Daher wird „kuhfrei“ umgerechnet:

Milch = u(Kuh, Luft´, Wasser´, Licht´, Wärme´).

= u(g(Gras, Erde, Luft, Wasser, Licht, Wärme), Luft´, Wasser´, Licht´, Wärme´) = f(Gras, Erde, Luft, Luft´, Wasser, Wasser´, Licht, Licht´, Wärme, Wärme´).

Ein willkommenes Folgeprodukt dieser „Kuhelimination“ wird künftig auch die Erzeugung von Rindersteaks oder von Leder sein, ohne dass dafür Kühe benötigt werden.

Forscher entwickelt Burger aus Stammzellen:

Maastricht:

Dieses Interesse ist so ganz nach dem Geschmack des Wissenschaftlers: Der niederländische Gefäßmediziner Mark Post hat offenbar einen Burger entwickelt, ohne dass ein Tier dafür sterben musste. Am Montag will er das im Labor aus Stammzellen von Rindermuskeln gezüchtete Produkt braten und servieren.

Finanziert wird der Mediziner der Universität Maastricht von einem anonymen Spender, der dann am Montag neben dem Burger vorgestellt werden soll. Die Neugier ist weltweit derart groß, dass der genaue Ort, an dem Post braten will, ein wohl gehütetes Geheimnis ist. Auf der Internetseite der Universität Maastricht wird die Kochstunde live übertragen.

MoK ist keine Utopie; siehe Aachener Zeitung vom 1. August 2013

Zum Zeithorizont der Lösung:

Kommt auf die Intensität an, mit der die Informatik Fortschritte macht und mit der sich die internationale Community diesem für das Überleben der Menschheit zentralen Problem zuwendet.

Wenn man eine Extrapolation aus den bisherigen Erfahrungen mit der Entwicklung der Rechnertechnologie wagt,

dann ist ein Zeitraum von ca. 60 Jahren bis zur Lösung durchaus realistisch.

Wir hoffen auf einen intensiven und produktiven Wettbewerb zwischen - Landwirtschaft, Automobilproduktion, Verkehrsplanung,Chemie. Lebenswissenschaften, Bioökonomie,Logistik, ….

mit dem Ziel, die CO2-Bilanz so weit wie möglich zu verbessern.

Dieser Wettbewerb muss von der Informatik/Informationstechnik koordiniert werden.

Rolle der Informatik bei MoK:

Die Informatik

.... stellt die Algorithmen zur Lösung von MoK bereit

.... liefert Werkzeuge zur Simulation der Abläufe

.... beteiligt sich an den Implementierungsvorgängen

.... steuert Verfahren zur Verifikation,

.... zur Bewertung der erarbeiteten Zwischenschritte

.... und erstellt Tests zur Beurteilungder Langzeitwirkung der MoK-Umstellung

Also:

Auf ans Werk! Packen wir´s an!