Die Digitalisierung des Reporting

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Drei Viertel der Finanzverantwortlichen betrachten digitale Innovationen wie Künstliche Intelligenz und Blockchain als Notwendigkeit zur Verbesserung des Reportings, so eine aktuelle Studie von Ernst & Young (EY).

Die Digitalisierung wie auch nichtfinanzielle Informationen werden für das Reporting von Unternehmen immer wichtiger. Verantwortliche können damit die Qualität ihrer Berichterstattung erhöhen, die langfristigen Werttreiber für ihren wirtschaftlichen Erfolg aufzeigen und das Vertrauen der Öffentlichkeit in ihr Unternehmen steigern.
Allerdings gehen derzeit weltweit nur 58 Prozent der Finanzverantwortlichen davon aus, dass die Öffentlichkeit dem Firmen-Reporting in hohem Maß vertraut, so die Ergebnisse des aktuellen Global Reporting Survey 2019 der Prüfungs- und Beratungsorganisation EY. Für die Studie unter dem Titel „How can the digital transformation of reporting build the bridge between trust and long-term value“ wurden weltweit 1.000 Finanzverantwortliche in Unternehmen befragt. 

Wichtige Treiber für die langfristige Entwicklung von Unternehmen
„Die Berichterstattung vieler Unternehmen entspricht häufig nicht dem Informationsbedarf von Öffentlichkeit und Investoren. So klammern viele Unternehmen Informationen über immaterielle Vermögenswerte wie etwa geistiges Eigentum, den Wertbeitrag ihrer Beschäftigten, den Wert der Marke oder den Wert ihrer Innovationstätigkeit aus“, sagt Stefan Uher, Partner und Financial Accounting Advisory Services Leader bei EY Österreich. „Das sind aber wichtige Treiber für die langfristige Entwicklung von Unternehmen und damit relevante Informationen für potenzielle Investoren und die Öffentlichkeit“, betont Uher.
Fast drei Viertel (72 Prozent) der Finanzverantwortlichen sind davon überzeugt, dass nichtfinanzielle Informationen bei den Entscheidungen von Investoren eine Rolle spielen. Ein transparentes und langfristig orientiertes Reporting kann das Vertrauen der Öffentlichkeit in Unternehmen steigern. Große Herausforderung ist die rasant steigende Menge an Daten überhaupt zu erfassen, auszuwerten und entsprechend für Unternehmessteuerung und Reporting zu nutzen. Rund die Hälfte (49 Prozent) der Befragten verwendet derzeit allerdings mehr Zeit für die Erhebung der Daten als für die eigentliche Analyse. 

Künstliche Intelligenz und Blockchain
Um die Datenflut zu bewältigen und die Qualität des Reportings zu verbessern, werden Unternehmen innovative Technologien wie künstliche Intelligenz und Blockchain künftig auch in ihrer Berichterstattung viel stärker einsetzen. Großes Potenzial hat dabei nach Meinung der Finanzverantwortlichen die künstliche Intelligenz. 72 Prozent der Befragten sehen sie als wichtige Technologie, um die Qualität des Reportings zu verbessern und neue Erkenntnisse zu erlangen. 
Die zunehmende Digitalisierung soll dabei für weitaus mehr Freiraum im Rechnungswesen sorgen: „Mit der Automatisierung werden sich viele Prozesse vereinfachen und die Unternehmen können sich stärker auf die relevanten Themen konzentrieren“, sagt Uher. Bei der Einführung digitaler Technologien steht für Betriebe die Datensicherheit an oberster Stelle. Für 54 Prozent der Befragten sind Sorgen über die Datensicherheit die größte Barriere bei der Einführung neuer Technologien. „Die Blockchain-Technologie wird in Zukunft einen wichtigen Beitrag leisten, um jeden Vorgang sicher abzubilden“, so Uher.

Weiterentwicklung von Internet-of-Things für Bahnindustrie

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Kapsch CarriereCom zeigt auf Middle East Rail in Dubai mit KUBE eine neue Industrial Internet of Things-Entwicklung speziell für Bahnbetreiber. Anwendung beinhaltet hochsicheres und hochverfügbares Management infrastrukturkritischer Daten und Sensorik inklusive innovativer Visualisierungsfunktionen.

Als international führender Experte für GSM-R (Global System for Mobile Communications- Railways) präsentiert Kapsch CarriereCom neue Lösungen auf der Middle East Rail 2019, eine große Veranstaltung für Bahnbetreiber im Mittleren Osten, Nordafrika sowie Zentral- und Südasien.

Live-Demonstration der Kapsch Driver’s Cabin
Kapsch zeigt dabei die neu entwickelt PS-LTE Lösung (Public Safety Long Term Evolution), wo IoT (Internet of Things), VNF (Virtualized Network Function) und Asset Management-Funktionen nun im Portfolio enthalten sind. Diese neue IIoT (Industrial Internet of Things) Lösung KUBE ermöglicht es Bahnbetreibern, betriebskritische Daten so zuverlässig und sicher wie möglich zu transportieren, zu sammeln und zu visualisieren.
Die Lösung kann zudem bestehende GSM-R-Netze nutzen und inkludiert Multimode-Konnektivität für Sensoren, das sogenannte Backhauling und lokale Zugriffsanwendungen. Die Daten können auf Android-, ioS- und Windows-Geräten visualisiert werden. Ein weiterer Schwerpunkt der Schau sind Live-Demonstrationen in der Kapsch Driver’s Cabin, wo Besucher die Kommunikationssysteme der nächsten Generation praxisorientiert testen können. Demonstriert wird etwa das Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT) Dispatcher-Terminal, entwickelt und implementiert von Kapsch-Partner Telematix.

Ganz Tirol setzt auf Payment-Innovation von Wirecard

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Chinesische Bezahllösungen werden über Wirecard flächendeckend in Tirols Tourismus-Industrie eingeführt.

Mobiles Bezahlen als Schwerpunkt der neuen Initiative speziell für die steigende Zahl chinesischer Touristen.
Wirecard, global führender Innovationstreiber für digitale Finanztechnologie, und alle relevanten Tiroler Tourismus-Institutionen starten neue China-Pay-Initiative für eine flächendeckende Abdeckung des gesamten Bundeslandes mit zielgruppenspezifischen Bezahllösungen für die kontinuierlich zunehmende Anzahl chinesischer Touristen.

China an der Spitze bei Tax-Free-Einkäufen in Österreich
Über 90 Prozent der chinesischen Touristen wären bereit im Ausland mehr einzukaufen, wenn mehr Händler chinesische Mobile-Payment-Methoden akzeptieren würden, so eine aktuelle Nielsen-Studie. Die Gesamtausgaben chinesischer Touristen in Österreich legten 2018 um 28 Prozent gegenüber dem Vorjahr zu. Bei den Tax-Free-Einkäufen in Österreich 2018 liegt China mit einem Anteil von 30 Prozent an der Spitze der außereuropäischen Einkaufsländer. Während der durchschnittliche Einkaufsbetrag von außereuropäischen Touristen bei 508 Euro lag, gaben Besucher aus China bei jedem Einkauf durchschnittlich 616 Euro aus.

Wirecard verantwortet komplette Abwicklung
Mit der neuen Initiative gehen Wirecard und die Tirol Werbung nun auf die Präferenzen dieser Zielgruppe ein. Tirol will unter anderem Alipay als Zahlungsoption in möglichst vielen Betrieben anbieten. Wirecard übernimmt dabei den gesamten Zahlungsintegrations- und -abwicklungsprozess. Partner beim Projekt sind neben der Tirol Werbung die Landestourismusorganisation Tirols, Innsbruck Tourismus, Kitzbühel Tourismus, der Tourismusverband Kufsteinerland, Ötztal Tourismus, der Tourismusverband St. Anton oder die Swarovski Kristallwelten.

Massiver Wettbewerbsvorteil
Ziel des Projekts ist eine flächendeckende Abdeckung des gesamten Bundeslandes mit der Bezahllösung von Wirecard, um die beliebtesten chinesischen Mobile-Payment-Methoden in zahlreichen Tiroler Unternehmen einzuführen. Zum Start werden 150 Unternehmen in der Region mit der Lösung ausgestattet werden. "Wir versprechen uns einen Wettbewerbsvorteil, wenn wir als erstes Bundesland Österreichs chinesische Mobile-Payment-Methoden in großem Umfang einführen. Die Einführung der digitalen Payment-Plattform von Wirecard ist auch eines der ersten Projekte im Rahmen der Digitalisierungsoffensive Tirols“, erläutert Holger Gassler, Märkte-Verantwortlicher der Tirol Werbung.
Steigerung beim Transaktionsvolumen

"Erfahrungsgemäß kann das Akzeptieren von Alipay als neue Bezahlmethode zu einem Anstieg des Transaktionsvolumens mit Reisenden aus China von mehr als 350 Prozent innerhalb eines Jahres führen“, unterstreicht Roland Toch, Managing Director CEE bei Wirecard. „Wir sind stolz darauf, zusammen mit der Tirol Werbung Hunderten von Unternehmen unsere digitale Payment-Lösung anzubieten und die Digitalisierung der Zahlungsprozesse weiter voranzutreiben“, betont Toch.

Gene entscheiden über Intelligenz

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Neurowissenschafter der Medizinischen Universität Innsbruck identifizieren eine Gruppe von Genen, welche die kognitiven Fähigkeiten und die damit verbundene menschliche Intelligenz regeln. Den Forschern gelingt ein wesentlicher Beitrag zum besseren Verständnis von höheren Gehirnfunktionen.

Die Gehirnleistung ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Ein Grund für die individuellen Unterschiede liegt in den Genen. Bisher war über die verschiedenen Zusammenhänge nur wenig bekannt. „Wir wissen, dass es nicht ein sogenanntes Intelligenzgen gibt, sondern dass viele Gene jeweils kleine Beiträge leisten“ erklärt Georg Dechant, Direktor der Gemeinsamen Einrichtung für Neurowissenschaften, an der die aktuelle Grundlagenarbeit entstanden ist.

Genmutationen Ursache für geistige Beeinträchtigungen
Die Innsbrucker Forscher haben nun aktuell eine Gruppe von Proteinen im Zellkern erkannt, die für die Regelung der kognitiven Fähigkeiten mitverantwortlich sein dürften. Eine zentrale Rolle spielt dabei ein bestimmtes Protein (Anm. SATB2). Dieses bindet an die Erbsubstanz DNA und bestimmt deren dreidimensionale Auffaltung im Zellkern. Menschen mit einer Mutation dieses Gens haben geistige Beeinträchtigungen sowie Lernbehinderungen.

Biochemische Methoden und Assoziationsstudien
„Mit modernen biochemischen Methoden haben wir nun eine Gruppe von Proteinen bestimmt, die mit SATB2 in Nervenzellen des Großhirns zusammenarbeiten. Ob diese Proteine maßgeblich für unsere Intelligenz sind, wurde dann mittels Assoziationsstudien in verschiedenen Gruppen menschlicher Individuen untersucht“, erläutert Galina Apostolova vom Forscherteam. „Hierbei zeigte sich eindeutig, dass Varianten der entsprechenden Gene mit Unterschieden in menschlicher Intelligenz gekoppelt sind.“

Neues Verständnis für höhere Gehirnfunktionen
Die grundlegende Forschungsarbeit trägt dazu bei, die höheren Gehirnfunktionen besser zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass die genetischen Grundlagen der Intelligenz eines Menschen nur bedingt beeinflussbar sein werden. „Da so viele Gene involviert sind, erscheint es unmöglich, Intelligenz auf molekularer Ebene zu manipulieren“, unterstreicht Dechant.

Grundlagenforschung Basis für neue psychiatrische Therapien
„Unsere Erkenntnisse sind jedenfalls wichtig, für die Entwicklung von neuen Therapien für psychiatrische oder neurologische Erkrankungen bei denen häufig Beeinträchtigungen der kognitiven Leistungsfähigkeit beobachtet werden. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse über die Grundlagen von Intelligenz für die sogenannte molekulare Psychiatrie von Bedeutung sind. Je besser wir die Gehirnfunktionen verstehen, desto präziser können wir nach neuen psychiatrischen Therapien suchen“, betont Dechant.

Internationale Spitzenforschung in Innsbruck
Innsbrucker Wissenschafter haben bereits in Vergangenheit zum besseren Verständnis der zentralen Rolle von Proteinen in neuronalen Prozessen beigetragen. Die Neurowissenschaften sind ein Forschungsschwerpunkt der Med-Uni Innsbruck, die (auch) in diesem Bereich zu einem der auch international führenden Standorte zählt. Die SATB2 Forschung ist etwa Fokus im Spezialforschungsbereich „Cell signaling in chronic CNS disorders“ und des Exzellenzprogramms „Signal processing in neurons“ (SPIN). Die aktuellen Erkenntnisse aus Innsbruck wurden im renommierten Wissenschaftsjournal „Plos Genetics“ veröffentlicht.

Neue Designerkinder im Angebot

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Wissenschaft und Gesellschaft im Dialog. Kommende Veranstaltungsreihe Am Puls erörtert diesmal das Thema der synthetischen Biologie. Im Fokus stehen medizinische wie gesellschaftspolitische Fragen, die wiederum von Forschern gemeinsam mit dem Publikum erörtert werden.

Die Veranstaltungsreihe „Am Puls“ widmet sich in ihrer 64. Auflage am Mittwoch, den 3. April wiederum einem aktuellen forschungspolitischen Thema. Unter dem Titel „Designerbabys, Mammuts & Co. – Die Möglichkeiten der synthetischen Biologie“ referieren und diskutieren Markus Schmidt (Biofaction, Wien) und Helge Torgersen (Österreichische Akademie der Wissenschaften, Wien), die Moderation verantwortet Birgit Dalheimer (Wissenschaftsredaktion, Ö1).

Medialer Hype versus Wahrheit im Labor
Der mediale Hype rund um maßgeschneiderte Babys oder synthetische Mammuts und die wissenschaftliche Wahrheit in den Labors, wo eine neue Generation von Wissenschaftlern intensiv an der Gestaltung von Leben in unterschiedlichen Varianten arbeitet. Wie gut das funktioniert, was etwa so erzeugte Designer-Bakterien schon alles können und warum dies überhaupt gemacht wird, erläutert Markus Schmidt, interdisziplinärer Experte für Biomedical Engineering bei Biofactor Wien.

Technisch machbare Gestaltungsspielräume
Wird uns die synthetische Biologie Designerbabys oder eher Mammuts liefern - oder doch etwas ganz Anderes? Ist das eine Frage der technischen Machbarkeit oder hängt das von anderen Faktoren ab? Wenn ja, von welchen? Ob alles geht, was versprochen wird, ob alles kommt, was technisch geht und welche Gestaltungsspielräume bestehen, ist das Thema des Beitrags von Helge Torgersen von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (OeAW) in Wien.
Am Puls findet am Mittwoch, 3. April um 18:00 Uhr im Theater Akzent, Theresianumgasse 18 in 1040 Wien statt. Freier Eintritt mit (erforderlicher) vorheriger Anmeldung. Die Veranstaltungsreihe „Am Puls“ wird seit mehreren Jahren vom Wissenschaftsfonds (FWF) verantwortet und durchgeführt.

Die Ambivalenz in der Exzellenz

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Bei einer vielbeachteten Veranstaltung der Donau-Uni Krems erörtern Spitzenforscher das Thema wissenschaftliche Exzellenz und die Auswirkungen auf Förderungen. Mehrere Wissenschafter kritisieren eine oftmals irrationale Ambivalenz in der Beurteilung von Exzellenz.

„Exzellenz in der Wissenschaft ist ein vielstrapazierter Begriff, der die hohe Qualität, die eigenständige Leistung basierend auf hohem Standard an Ausbildung und Training, sowie Talent als Voraussetzung abbildet. Zugleich wird Exzellenz von außen durch Rankings, Impactfaktoren, Forschungsfinanzierungen und genereller Reputation gemessen“, so Stefan Nehrer, Dekan der Fakultät für Gesundheit und Medizin an der Donau Uni Krems, in seiner Eröffnungsrede anlässlich der Veranstaltung „Scientific Excellence – Focus on Medical Sciences“.
„In Österreich werden in etwa 3,2 % des BIP in die Forschung investiert“, erläutert Michael Brainin, Leiter des Departments für Klinische Neurowissenschaften und Präventionsmedizin an der Donau-Universität Krems. Im internationalen Vergleich befinde sich Österreich damit im europäischen Spitzenfeld. Nur Schweden und die Schweiz investieren mehr in die Forschung, so der Spezialist für Neurowissenschaften.

Irrationale Ambivalenz bei Beurteilung von Exzellenz
Die Entscheidung, ob ein Forschungsprojekt förderungswürdig ist und somit allen Exzellenz-Kriterien entspricht, ist schwierig. Hans Lassmann, Neuroimmunologe und Gründungsdirektor des Zentrums für Hirnforschung an der Universität Wien, zeigte an Hand von zwei Beispielen, dass nicht alle bahnbrechenden Forschungsprojekte identifiziert und finanziert werden.
Die Forschungsarbeit von Stanley Prusiner, der zeigte, dass Eiweißmoleküle (Prionen) infektiös sein können, wurde von Beginn an gefördert, während die Forschung von Luc Montagnier über Retroviren 20 Jahre lang kaum Beachtung fand. Erst als man auf Basis seiner Grundlagenforschung das HI-Virus entdeckte, fand seine Forschung Beachtung.

Neue Regularien zur Entscheidungsfindung
Wer entscheidet also, ob ein Forschungsprojekt exzellent und somit förderungswürdig ist? Hans Lassmann zeigte, dass Forschungsprojekte nach retrospektiven und prospektiven Kriterien beurteilt werden. Schlussendlich entscheide eine – immer auch subjektiv beeinflusste – Einstufung durch internationale Gutachter, ob ein Projekt gefördert wird.
Lassmann plädierte in diesem Zusammenhang für eine sorgfältige und zeitaufwendigere Analyse der Erfolge und Vorhaben von Forschern. Die Auswahl der Experten müsse kritischer erfolgen und Evaluationen von Projekten und Institutionen sollten seltener, aber gründlicher sein. Außerdem sei es wichtig, mehr Forschungsprojekte zu fördern, denn Raten von fünf Prozent, wie sie bei manchen Ausschreibungen üblich seien, ermöglichen keine objektiven Förderentscheidungen.

Exzellenz bedingt Humanität
Jürg Kesselring, ehemaliger Chefarzt der Neurologie des Rehabilitationszentrums Valens in der Schweiz und Mitglied des Internationalen Komitees des Roten Kreuzes, stellte die Humanität in den Mittelpunkt seines Vortrages. Humanität sollte die Grundlage jeder Forschung darstellen, erst dann könne man über gute oder exzellente Forschung diskutieren, so der Neuroexperte.
In der Forschungsarbeit des Roten Kreuzes etwa stehen nicht das Sammeln von Daten, sondern andere Forschungsfragen im Mittelpunkt. Zum Beispiel, wie man mit Mitmenschen umgehen sollte oder welche Geschichten hinter einer vermissten Person stecken. Auch hier seien Qualitätsstandards sehr wichtig, wie bei der Auswahl der Experten für die jeweiligen Einsatzgebiete, so Kesselring. Wissenschaftler sollten sich somit auch mit der Frage beschäftigen, wie man Humanität umsetzen kann, denn Exzellenz bedinge auch Humanität.

Organherstellung über Stammzellen
Zum Abschluss der Vortragsreihe referierte Harald Ott, M.D., Laboratory für Organ Engineering and Regeneration der Harvard Medical School und Harvard Stem Cell Institute, über das Thema Exzellenz in der Anwendung im Bereich Tissue Engineering und Organregeneration. Seine Forschung verfolgte verschiedene Ansätze, um artifizielle Organe mit Hilfe von Stammzellen herzustellen. Trotz Überwindung vieler Hindernisse ist der Forschungsansatz jedoch noch nicht klinisch anwendbar.
Dies warf die Frage auf, ob Exzellenz für sich alleine stehen kann oder ob exzellente Forschung immer anwendbar sein muss. „Grundlagenforschung ist die Voraussetzung jeder Anwendung und der Weg in die Anwendung ist zumeist ein sehr langer. In der heutigen Zeit ist der Druck aber sehr hoch, rasch Resultate zu erzielen“, so Ott in einem abschließenden Statement.

Religionen definieren Nationen

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Wissenschaftler aus unterschiedlichen Disziplinen untersuchten vom frühen Mittelalter bis zur Neuzeit den Einfluss der Weltreligionen auf Politik und Gemeinschaft.

Welchen Einfluss hatten die Weltreligionen Christentum, Islam und Buddhismus nach dem Zusammenbruch antiker Imperien auf die Herausbildung neuer politischer Einheiten und Gemeinschaften? Im Rahmen des vom Wissenschaftsfonds (FWF) geförderten Forschungsprojektes „Visions of Community“ (VISCOM) gingen Wissenschaftler aus Mittelalterforschung, Sozialanthropologie und Buddhismuskunde dieser Fragen nach und untersuchten die unterschiedlichsten Weltregionen, vom abendländischen Europa über die arabische Welt bis nach Süd- und Ostasien.

Globale Zusammenhänge durch Geschichtsverständnis
„Bisher diente Europa meist als Maß der kulturellen Entwicklung und des gesellschaftlichen Fortschritts. Ein neues Geschichtsverständnis, das auf globaler Vielfalt beruht, kann viel von anthropologischen Zugängen profitieren“, erläutert Andre Gingrich, Direktor des Instituts für Sozialanthropologie der ÖAW, den methodischen Ansatz des Projektes. „Erst wenn wir unterschiedliche lokale und regionale Entwicklungen genauer erforschen, können wir auch globale Zusammenhänge verstehen“, so Gingrich weiter.

Die Benennung von Staaten nach Völkern
Ein tieferes Verständnis konnten die Forscher etwa vom Verhältnis zwischen Weltreligionen und neuen Staaten gewinnen. Als das Weströmische Reich ab 400 n. Chr. zerfiel, entstanden in Europa politische Gebilde wie etwa die Reiche der Burgunder, Franken oder Angeln, die nach einzelnen Völkern oder ethnischen Gruppen benannt wurden. Damit setzte sich in Europa das Prinzip der Benennung von Staaten nach Völkern durch und daher finden sich auf der Karte Europas schon vor 1000 Jahren viele Namen heutiger Staaten wie England, Frankreich, Dänemark oder Ungarn.

Der Einfluss der Weltreligionen
Anders als in Europa waren die Staaten in der islamischen Welt zumeist nach den herrschenden Dynastien und nicht nach Völkern benannt und in Folge gingen diese oft wieder in neuen Imperien auf. Auf all diese Entwicklungen hatten die Religion einen wichtigen Einfluss. Alle drei universalen Weltreligionen wie Christentum, Islam und Buddhismus wurden zur Legitimation großer wie kleinerer staatlicher Gebilde herangezogen.

Stabile Staaten in Europa
Bei den politischen Umwälzungen im mittelalterlichen Europa war das Christentum aber auch in einer weiteren Hinsicht ein wichtiger Faktor: Gemäß der biblischen Aufforderung „Gehet hin und lehret alle Völker“ konnte das Christentum seinen universalen Anspruch mit und in vielen Staaten gleichzeitig verfolgen. Auf diese Weise war es möglich, dass sich in Europa eine Vielzahl relativ stabiler Staaten entwickeln konnte – und damit jene Grundlage, auf der schließlich die modernen Nationen des Kontinents entstanden.

Überraschende Ähnlichkeiten zwischen den Religionen
Auf überraschende Ähnlichkeiten stießen die Forscher auch zwischen klösterlichen Gemeinschaften. Durch den detaillierten Vergleich der gesellschaftlichen Funktionen von tibetisch-buddhistischen und europäisch-katholischen Klöstern mit südarabischen ‚Hijras‘ gelang die Einsicht, dass zwar alle drei Einrichtungen der ungestörten Entfaltung religiösen Lebens und vielfältigen Wissens dienten, islamische Zentren der Gelehrsamkeit aber mehr Meinungsvielfalt zuließen und den Vertretern abweichender Meinungen Schutz vor staatlichen Eingriffen boten.

Neuer Zugang durch interdisziplinäre Ausrichtung
„VISCOM hat einen völlig neuen Zugang zur Erforschung des Mittelalters eröffnet“, fasst Walter Pohl, VISCOM-Sprecher und Direktor des Instituts für Mittelalterforschung der ÖAW, zusammen. „Die durchgängig interdisziplinäre Ausrichtung des Spezialforschungsbereichs ermöglichte es, Wissen aus verschiedensten Bereichen zusammenzuführen. So können wir die gleichzeitige Ausbreitung der Weltreligionen und ihre Auswirkungen viel besser verstehen“, unterstreicht Pohl.

Kein Widerstand bei extremer Kälte

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An der TU Wien gelingt eine neue Rechenmethode zur besseren Beschreibung der Vorgänge bei supraleitenden Materialien, die Strom bei extremer Kälte ganz ohne Widerstand leiten.

Aktuelle sind eine ganze Reihe Materialien bekannt, die unter bestimmten Bedingungen wie extreme Kälte (Anm. minus 200 Grad Celsius) elektrischen Strom völlig ohne Widerstand leiten und dieses Phänomen wird als Supraleitung bezeichnet. Gemeinsame Problemstellung ist, dass all diese Materialien nur bei extrem niedrigen Temperaturen supraleitend werden. Seit vielen Jahren wird an theoretischen Rechenmodelle geforscht um diese Tatsache zu beschreiben und zu verstehen. An der TU Wien wurde nun eine neue Methode zum besseren Verständnis der Temperaturabhängigkeit von Supraleitern entwickelt.

Extrem komplizierte Ausgangsbasis
Supraleitung kann nicht verstanden werden, indem man sich die Elektronen im Material als kleine Kügelchen vorstellt, die einer eindeutigen Bahn folgen, wie Kugeln auf dem Billardtisch. Supraleitung lässt sich nur mit den Gesetzen der Quantenphysik erklären. „Das Problem daran ist, dass viele Teilchen gleichzeitig am Phänomen der Supraleitung beteiligt sind“, erläutert Karsten Held vom Institut für Festkörperphysik der TU Wien. „Dadurch werden die Berechnungen extrem kompliziert.“

Sehr aufwändige Rechenvorgänge
Die einzelnen Elektronen im Material können nicht als voneinander unabhängige Objekte betrachtet werden, sie müssen entsprechend gemeinsam beschrieben werden. Und das ist so komplex, dass die Aufgabe selbst mit den größten Computern der Welt nicht exakt lösbar ist. Eine Näherungsmethode zur Beschreibung dieser komplexen quantenphysikalischen Korrelationen zwischen den Elektronen ist die „Dynamical Mean-Field Theory“. Sie eignet sich besonders gut für Situationen, in denen die schwer zu berechnenden Quanten-Korrelationen zwischen den Elektronen sehr stark ausgeprägt sind.

Verbesserte Beschreibung der Wechselwirkung
Die Forschungsgruppe an der TU Wien präsentiert nun eine Erweiterung der bestehenden Theorie, die auf einer neuartigen Berechnung von sogenannten Feynman-Diagrammen beruht. Diese Diagramme sind eine Methode, die der Nobelpreisträger Richard Feynman eingeführt hat, um Wechselwirkungen zwischen Teilchen zu beschreiben. Alle möglichen Interaktionen, wie etwa Zusammenstöße von Teilchen, aber auch die Neuentstehung oder Absorption von Teilchen, werden dabei auf definierte Weise in Diagrammen aufgezeichnet und berechnet.

Neue Entwicklung für die Supercomputer
Feynman dachte hier an einzelne Teilchen im Vakuum, die Methode lässt sich aber auch für das komplexe Zusammenspiel der Teilchen in Festkörpern anwenden. In der Festkörperphysik müssen allerdings auf Grund der starken Wechselwirkung zwischen den Elektronen sehr viele Feynman-Diagramme berücksichtigt werden. „In einer von Alessandro Toschi und mir entwickelten Methode bauen wir nunmehr die Fenyman-Diagramme nicht mehr direkt aus Wechselwirkungen zusammen, sondern verwenden einen komplexen, zeitabhängigen Vertex als Baustein“, erklärt Karsten Held. „Dieser Vertex besteht bereits selbst aus unendlich vielen Feynman-Diagrammen, kann aber mit viel Aufwand immer noch auf einem Supercomputer berechnet werden.“

Aufwändige Forscherarbeit
Mit dieser neuen Methode entsteht eine erweiterte Form der „Dynamical Mean-Field-Theory“ und damit kann das komplexe quantenphysikalische Zusammenspiel der Teilchen in guter Näherung berechnet werden. „Wir konnten zeigen, dass es genau die Zeitabhängigkeit des Vertex ist, die dazu führt, dass Supraleitung nur bei tiefen Temperaturen möglich ist.“ Das Forscherteam konnte dabei in aufwändigen Prozessen auch das konventionelle Feynman-Diagramm identifizieren und das ist dafür verantwortlich, dass die gängigen Materialien nur bei -200°C und nicht bei Raumtemperatur supraleitend werden.

Möglicher Durchbruch für revolutionäre technologische Innovationen
Gemeinsam mit Experimenten, die derzeit ebenfalls am Institut für Festkörperphysik durchgeführt werden, soll die neue Methode maßgeblich dazu beizutragen, Supraleitung besser zu verstehen und somit noch bessere supraleitende Materialien zu entwickeln. Ein Material, das auch bei Raumtemperatur immer noch supraleitend bleibt, wäre ein gewaltiger Durchbruch, der eine ganze Palette an revolutionären technologischen Neuerungen ermöglichen würde.

Schwermetalle belasten ungeborenes Leben

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Wissenschafter der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems und der Medizinischen Universität Wien klären Transportsysteme der Plazenta und konzentrieren sich dabei auf Schwermetalle wie Quecksilber und Eisen.

Das toxische Schwermetall Quecksilber kann getarnt als Aminosäure durch die Plazenta in das Blut des Ungeborenen gelangen. Das hat ein Forschungsteam der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KLU Krems) und der Medizinischen Universität Wien (MedUni Wien) aktuell nun nachgewiesen. Wenig bekannt ist hingegen über den plazentaren Transport des dringend benötigten Elements Eisen, das sowohl bei Schwangeren als auch Ungeborenen oftmals in zu geringen Mengen vorliegt.

Bei Quecksilber versagt natürlicher Schutzmechanismus
Aufbauend auf den Methoden und Erfahrungen der Quecksilberstudie erforscht das interuniversitäre Team nun auch diesen Transportprozess in einem neuen Projekt, das wieder von der NÖ Forschungs- und Bildungsgesellschaft (NFB) unterstützt wird. Eine der wichtigsten Funktionen der Plazenta ist der Austausch von Stoffwechselprodukten, Nährstoffen und Gasen zwischen dem Fötus und der Mutter.
Dabei gilt es sicherzustellen, dass schädliche Substanzen im Blut der Mutter das ungeborene Leben nicht gefährden. Für Kadmium und Blei gelingt das der Plazenta beispielsweise sehr gut – bei Quecksilber versagt dieser Schutzmechanismus aber. Dieses giftige Schwermetall wird mit erstaunlicher Effizienz aus dem Blut der Mutter in das Kreislaufsystem des Fötus transportiert und nun gelang den Forschern die bisher unklare Ergründung der Ursachen.

Tarnen und täuschen
„Quecksilber liegt im Blut in einer solchen Form vor, dass es strukturelle Ähnlichkeit mit einer Aminosäure hat, die aktiv von der Plazenta aus dem mütterlichen Blut aufgenommen wird. Das Quecksilber tarnt und täuscht also“, erläutert Claudia Gundacker, Chefin der Forschungsgruppe. Tatsächlich verbindet sich Quecksilber leicht mit schwefelhaltigen Aminosäuren wie Cystein und diese Verbindung ähnelt einer anderen Aminosäure (Anm. Methionin), die über einen spezifischen Transportmechanismus (Anm. System L) der Plazenta ins Blut des Fötus transportiert wird.
In Zellkulturen, die der in vivo Situation einer Plazenta sehr nahe kommen, konnte das Forscherteam nun erstmals zeigen, dass das System L Methylquecksilber tatsächlich wie eine Aminosäure transportiert. Diese Ergebnisse erklären, dass Föten eine höhere Quecksilberkonzentration im Blut haben als ihre Mütter. Der Transportmechanismus der Plazenta pumpt quasi das Quecksilber in das Blut des Ungeborenen.

Anschließende Forschungsprojekte
„Uns interessiert nun auch der Eisentransport in der Plazenta. Im Gegensatz zum Quecksilber braucht der Fötus ja Eisen“, sagt Hans Salzer von der KLU-Krems. „Bedauerlicherweise ist aber Eisenmangel selbst in hochentwickelten Ländern bei Schwangeren und auch bei Neugeborenen ein häufiges Problem. Dem können wir nur dann effizient begegnen, wenn wir den Transport besser verstehen“, so Salzer weiter.
Nächstes Ziel ist nun, die für den Eisentransport in der Plazenta zuständigen Proteine zu identifizieren und deren Funktion in Zellkulturen zu überprüfen. Dazu die Analyse, wo genau in der Plazenta diese Proteine vorkommen und die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der Aktivität dieser Proteine in der Plazenta und dem Eisenstatus von Mutter-Kind-Paaren.