Von der Grundlagenforschung zur Anwendung in der Praxis - Von der Erkenntnis zum Gewinn

Auch die Kernspintomografie wurde durch den wissenschaftlichen Fortschritt deutlich verbessert

29.08.2012

Von der Grundlagenforschung zur Anwendung in der Praxis

Von der Erkenntnis zum Gewinn

Peter Gruss

Angesichts der Komplexität der heutigen naturwissenschaftlichen Forschung – die Suche nach dem Higgs-Boson ist ja nur eines von vielen Gebieten – fragen sich viele Laien, was der Sinn dieser aufwendigen und nicht zuletzt sehr kostspieligen Arbeit ist.

In erster Linie dient Wissenschaft natürlich dem Erkenntnisgewinn: Sie erweitert das Wissen der Menschheit über die Materie und die Natur, über den Menschen, seine Kultur und Gesellschaft. Wissenschaft ist gleichzeitig die Basis für Innovation und nachhaltige Wertschöpfung. Unzählige Verfahren und Produkte verdanken ihre Existenz der Grundlagenforschung. Ohne sie gäbe es z.B. keine Kunststoffe – weder Kabelisolierungen, noch Fahrradhelme –; wir müssten auf Computer, CD-Player und Mobiltelefone verzichten und nicht zuletzt auf einen Großteil der modernen Medizin.

Wie aus der wissenschaftlichen Erkenntnis wirtschaftlicher Gewinn wird, dafür gibt es kein Patentrezept. Es hängt wesentlich vom jeweiligen Forschungsergebnis ab, wie und wann es in ein neues Produkt oder ein innovatives Verfahren umgesetzt werden kann.

Ausgangspunkt ist immer die Forschung und oft gerade die ergebnisoffene Grundlagenforschung, wie sie an den Instituten der Max-Planck-Gesellschaft durchgeführt wird. Die Max-Planck-Gesellschaft hat den Auftrag,  Grundlagenforschung in den Natur-, Bio-, Geistes- und Sozialwissenschaften auf höchstem wissenschaftlichen Niveau zu betreiben. Ihre Institute engagieren sich in Forschungsgebieten, die besonders innovativ sind, einen speziellen finanziellen oder zeitlichen Aufwand erfordern. Das Spektrum reicht von der Eisenforschung und der Infektionsbiologie über das geistige Eigentum bis hin zu hoch interdisziplinären Themen wie evolutionäre Anthropologie, molekulare Zellbiologie und Genetik sowie intelligente Systeme. Die Maxime aller Institute lautet dabei: Forschen an den Grenzen des Wissens. Das bedeutet, neue, völlig unbekannte Forschungsgebiete zu erschließen, die auch das Risiko mit sich bringen, zu scheitern und Irrwege einzuschlagen. Doch das ist unumgänglich, wenn man in unerforschtes Gebiet vordringen will. Als Direktoren berufen wir dafür nur die weltweit führenden Köpfe ihres jeweiligen Fachs. Sie bestimmen ihre Themen selbst, sie erhalten bestmögliche Arbeitsbedingungen und haben freie Hand bei der Auswahl ihrer Mitarbeiter. Denn nur die wirklich exzellenten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erzielen mit ihrer Forschung die Durchbrüche, die das wissenschaftliche Weltbild verändern. Damit schaffen sie auch die Basis für ganz neue Verfahren und Produkte und verändern letztendlich unsere Welt.

Unvorhersehbar praktische Erkenntnisse

Je nach Fach und Thematik sind die Ergebnisse der Forschung unterschiedlich weit von der Anwendung entfernt. Manchmal dauert es 10, 20 oder vielleicht auch mehr als 50 Jahre, bis ein theoretisches Ergebnis experimentell bestätigt wird oder sogar praktische Anwendung findet. Der Nachweis des Higgs-Boson und die weitere Suche nach Elementarteilchen am CERN in Genf zählen zu dieser Art wissenschaftlicher Arbeit. Es ist heute nicht abzuschätzen, wohin die Erforschung kleinster Teilchen einmal führen wird. Wenn die Physik auf dieser Basis neue Weltbilder etabliert, ist es gut möglich, dass wir auch jenseits der Wissenschaft davon profitieren.

Das wohl berühmteste Beispiel für unvorhersehbar praktische Erkenntnisse ist Einsteins Relativitätstheorie. Vor 100 Jahren wäre wohl kaum jemand auf die Idee gekommen, dass sie jemals Bedeutung für die Anwendung erlangen könnte. Auch noch in den 1970er Jahren, als das amerikanische Militär das Navigationssystem GPS entwickelte, gab es Zweifler, die das System ohne Einsteins Formeln aufbauen wollten. Aus dem Grund wurden die Atomuhren in den ersten GPS-Satelliten noch mit einer später zuschaltbaren relativistischen Korrektur versehen. Die Zweifler mussten aber schnell einsehen, dass die Erkenntnisse der Grundlagenforschung unverzichtbar sind. Denn ohne die Berücksichtigung der Relativitätstheorie zeigte das System schon nach einer Stunde den Standort um 500 m verschoben an!

Stellen wir uns vor, es hätte Einsteins Formel nicht gegeben und trotzdem hätte man versucht, ein GPS-System aufzubauen – wäre es dann möglich gewesen, das Problem in Auftragsforschung zu lösen? Ich denke, kaum.

Das würde sicher auch für die Aufgabe gelten, die Genauigkeit des Navigationssystems so weiterzuentwickeln, dass es den Standort bis auf einen Zentimeter exakt anzeigt. Auch für diese Frage hat die Grundlagenforschung einen Ansatz gefunden. Genauer gesagt hat ihn Theodor Hänsch gefunden, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und Physiknobelpreisträger 2005. Hänsch ist der Frage nachgegangen, wie die Frequenz von Licht möglichst genau gemessen werden kann. Herausgekommen ist der sogenannte Frequenzkamm, der nebenbei auch die Voraussetzung für optische Atomuhren schafft. Diese gehen im Vergleich zu den bisherigen Atomuhren bis zu 1000 Mal genauer. Wenn solche Uhren in Navigationssatelliten zum Einsatz kommen, können Navigationssysteme tatsächlich den Standort auf den Zentimeter genau bestimmen. Theodor Hänsch ist ein gutes Beispiel dafür, dass die Grundlagenforschung Felder bearbeitet, die dem Laien sehr fremd sind und trotzdem am Ende ein Produkt stehen kann.  

Darüber hinaus entwickelt die Wissenschaft speziell für ihre Bedürfnisse neue Techniken, um genauere Einblicke zu gewinnen und daraus neue Erkenntnisse zu ziehen. Solche Techniken bringen oft auch außerhalb der Forschung Nutzen und Gewinn. Am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie wurde zum Beispiel in den 1980er Jahren ein Verfahren entwickelt, das die Kernspintomografie deutlich verbessert hat – ein Fortschritt für die Wissenschaft ebenso wie für die Medizin. Durch den sogenannten Fast Low Angel Shot, kurz FLASH, sind hochaufgelöste dreidimensionale Aufnahmen aus dem Inneren des Körpers möglich. Zudem dauert ein Kernspin nicht mehr Stunden, sondern nur mehr wenige Minuten; und sogar Filmaufnahmen, zum Beispiel vom schlagenden Herzen, sind möglich.

Mangelnde Risikobereitschaft

Der Weg von der Forschung in die Anwendung ist allerdings oft voller Hindernisse und es besteht das Risiko des Scheiterns. Das Hauptproblem ist die sogenannte Innovationslücke: Wenn die Forschung zu einem neuen Ergebnis kommt, lässt sich daraus nicht eins zu eins ein neues Produkt herstellen. Selbst praxisnahe Ergebnisse, etwa neue medizinische Wirkstoffe, müssen erst entsprechend weiterentwickelt werden. In den Forschungsstätten und Universitäten fehlen dafür Know-how und Geld. Aber auch vielen Unternehmen, besonders in Deutschland, ist diese Weiterentwicklung zu riskant und zu teuer, auch wenn am Ende große Gewinne stehen können. Eine weitere Hürde ist die Finanzierung. Es gibt hierzulande zu wenig Risikokapital, das etwa in die Neugründung von Firmen fließen kann – ein weiterer Grund, der verhindert, dass vielversprechende Forschungserkenntnisse in die Anwendung gelangen. So geht mehr als die Hälfte der Lizenzen aus der Max-Planck-Gesellschaft ins Ausland, und fast 80 Prozent der Umsätze werden dort gemacht. Gerade gewinnbringende Ideen scheinen eher außerhalb Deutschlands aufgegriffen zu werden, und zwar besonders oft in den USA. Das ist uns selbst ein Dorn im Auge. Unser Tochterunternehmen Max-Planck-Innovation sucht zunächst immer nach deutschen Interessenten, bevor sie ein Patent im Ausland vermarktet.

Wir brauchen in Deutschland ein innovationsfreundlicheres Klima. Der entscheidende Faktor dafür ist aus meiner Sicht mehr Mut. Mehr Mut, Neues zu wagen oder zumindest zu unterstützen. Das gilt für Kapitalgeber, die mit ihrem Geld auch Entwicklungen unterstützen sollten, die noch weit von der Marktreife entfernt sind, aber langfristig sehr lukrativ sein können. Das gilt ebenso für deutsche Unternehmen, die sich nicht nur auf das verlassen sollten, was ihre Entwicklungsabteilungen alleine leisten können, sondern offener sein sollten für Erkenntnisse aus der Wissenschaft. Das gilt ebenso für Einzelpersonen mit unternehmerischer Begabung, die öfter etwas Neues wagen sollten. Viel zu oft sehen wir in Deutschland eher die Gefahren und Nachteile als die Chancen neuer Technologien und Produkte. Ein kritischer Blick ist wichtig, aber er darf nicht zu einem Reflex gegen jeglichen Fortschritt werden.

Wenn wir offen sind und uns trauen, öfter einen Schritt ins Unbekannte zu wagen, kann Deutschland wesentlich profitieren. Und, wer weiß, vielleicht wird sogar das Higgs-Boson dabei eine Rolle spielen.

Erschienen in Rotary Magazin 8/2012

Peter Gruss
Professor Dr. Peter Gruss ist Präsident der Max-Planck-Gesellschaft. Der Beitrag basiert auf einer Rede vor dem Unternehmernetzwerk ZENIT in Mülheim an der Ruhr.
 

www.mpg.de

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