Samstag, Juli 22, 2017

Warum IT Sicherheit in Tübingen entsteht

Syss Eröffnungsrede, gehalten am 21.7.2017


Sehr geehrter Bürgermeister Boris Palmer,
Sehr geehrtes Mitglied des Bundestags Dr. Martin Rosemann,
Liebe Mitarbeiter und Gäste, lieber Sebastian, liebe Familie Schreiber,

Es freut mich riesig, dass Deine Firma so aufblüht und Du so schnell die neue Firmenzentrale in Tübingen fertigstellen konntest!

Seit den ersten Tagen Deiner Sicherheitsfirma verfolge ich das erstaunliche Wachstum, und ich muss zugeben, ich hätte nicht gedacht, dass man mit Fragen der digitalen Sicherheit so lange so viele Aufgaben und Auftraggeber findet.
Boris Palmer, Oberbürgermeister in Tübingen, Sebastian Schreiber mit Krawatte 

Aber warum kann die Aufgabe der Sicherheitsprüfung von Firmennetzen von Dir in Tübingen so erfolgreich umgesetzt werden? Lass mich dazu etwas philosophieren.

Am Anfang war das „Wort“ oder in Griechisch „Logos“
Doch Worte können trügen und Worte werden nicht immer richtig weitergegeben, daher erfanden die Menschen die Schrift, um die Worte aufzuschreiben und sicher festzuhalten. Schreiben ist von fundamentaler Bedeutung für die Entwicklung einer Hochkultur. Ohne Schrift und Schreiber gibt es weder eine sichere Historie noch den Austausch von Wissen über große Distanzen.

Die Worte wurden niedergeschrieben und damit festgehalten, doch war der Inhalt der Nachricht auch wahr, oder gab es viele „fake news“?

Eine schwierige Frage, die bereits früh die Menschen umtrieb und interessante Strukturen, wie Religionen mit unfehlbarer Geschäftsleitung, hervorbrachte.
Um zu erkennen was wahr ist, und um das richtige Wissen weiterzugeben gründeten in der Renaissance die Herrscher Universitäten. Und Tübingen ist seit 1477 ebenfalls Ort der Wissenskontrolle, denn damals hat Graf Eberhard im Bart unsere Universität gegründet.
Eine Universität ist die Institution, die Wahrheit und Fälschung professionell unterscheiden soll.

Anzumerken ist hier, dass man schon damals in Tübingen schnell gebaut hat, so wurde die Universitätsgründung am 11. März 1477 öffentlich bekannt gegeben, im Sommer hat man fix zwei Fachwerkgebäude in der Münzgasse errichtet und bereits im Oktober 1477 konnten die Studenten dort Vorlesungen besuchen.

Zuerst hatten die theologischen Fakultäten mit der Epistemologie viel Arbeit, denn die Worte der Bibel sind widersprüchlich. Mit der Aufklärung wuchs die Bedeutung der Naturwissenschaften, die in die Geheimnisse der Natur eindringt (heute sagen wir „penetrate“) und Fehler (heute sagen wir „exploit“) in den Schriften aufdeckt. Die Physik analysiert Experimente und baut Wissen mathematisch strukturiert auf. Das neue Wissen wurde schriftlich fixiert, doch fehlte es an technischen Möglichkeiten der Weiterverarbeitung.

An dieser Stelle entwickelt sich die Thematik der Informatik. Das Wilhelm Schickard Institut, benannt nach dem Tübinger Theologen Wilhelm Schickard, dem Erfinder der Rechenmaschine im Jahre 1620, wurde, zunächst gemeinsam von der Fakultät für Physik und der Fakultät für Mathematik, 1986 in Tübingen gegründet.
Sie ist die Fakultät, an der Sebastian Schreiber sein Diplom in Informatik verliehen bekam.

Wenn man die Informationen digital speichert und überträgt, dann ist es anders als mit der schriftlich fixierten Information. Änderungen sind unsichtbar, es gibt nicht die Tinte des Schreibers, die einmal zu Papier gebracht, ein Dokument, eine Urkunde erstellt, die Veränderungen nur widerwillig zulässt und aufgrund der mikroskopischen Vorgänge dem Experten die Manipulation immer verrät.
Nein, in der Informatik gibt es nur gesichtslose Bits, die nichts über ihren Schreiber verraten und technisch manipuliert werden können. Diese Bits sind gerade für schnelle Manipulation optimiert, sie werden wegen ihres binären Charakters von den Informatikern so geliebt.

Der schmale Grat zwischen gewünschter technischer Manipulation und unerwünschter Verfälschung der Information ist oft im Nebel extrem komplexer Systeme verborgen. Das Internet hat einen Datenumsatz, der, wenn vollständig auf Papier geschrieben, die Erde jeden Monat vollständig neu einhüllen würde.  
Die Unterschiede in diesem Dschungel der Daten zu erkennen und einzuschätzen erfordert genaues Wissen auf diesem Terrain. Ein neues Gebiet der Wahrheitsforschung entsteht.

Nicht die Fakultäten der Theologen, Physiker oder Mathematiker haben die originäre Aufgabe, dieses Problem zu lösen, aber sie haben zusammen die Fähigkeiten entwickelt und an ihre Studenten weitergegeben um die Aufgabe zu bewältigen.

Sebastian Schreiber ist es gelungen, die besten Köpfe aus diesen Fakultäten, und von vielen anderen Fakultäten, zu gewinnen und zu dirigieren um dieser komplexen Aufgabe Herr zu werden.
Verortet in diesem gewaltigen Gebäude, das keine neue Fakultät sondern eine der erfolgreichsten Firmen hier, die SYSS in Tübingen, beheimatet.

Im Lutherjahr komme ich jetzt auf die Frage, was soll man zur Eröffnung des Gebäudes schenken? Auch wenn die Legende nicht sicher überliefert ist, dass Luther ein Tintenfass nach dem Teufel geworfen hat, ein Tintenfass für einen Schreiber, der diese als Waffe gegen die Unwahrheit verwendet, kann nicht falsch sein. Möge Dir die Tinte auch im Digitalzeitalter helfen.

Ich wünsche Dir, Sebastian, bei der Suche nach den verborgenen Fälschungen und beim Aufdecken gefährlicher Manipulationen viel Erfolg, auch wenn ich immer noch die Hoffnung habe, die Menschheit könnte ehrlich werden und Deine Arbeit nicht weiter benötigen.


(Prof. Dr. Eduard Heindl)

Montag, Juli 03, 2017

Elon Musk

Innovationen von Tesla, SpaceX bis Hyperloop

Im Innovationsblog darf eine Person nicht fehlen, das ist Elon Musk, der Visionär und mehrfache Unternehmensgründer, der nach Steve Jobs (1955-2011) als Leitfigur der Technologie Branche fungiert. Um den Menschen zu verstehen, habe ich seine Biographie [1] gelesen.

Elon Musk vor einem Tesla S

Die Zeit vor Tesla

Viele Menschen kann man besser verstehen, wenn man ihre Herkunft kennt. Musk ist gebürtiger Südafrikaner und aus einer Familie erfolgreicher Abenteurer. Sein Großvater ist wohl der erste gewesen, der mit einer einmotorigen Maschine von Südafrika nach Australien geflogen ist. Dazu gehört nicht nur Mut und hohe technische Begabung sondern auch ein gewisser Wohlstand.

Elon Musk selbst hatte eine rauhe Kindheit, solange eine Verletzung nur ein bisschen blutet ist sie nicht schlimm, lernt man im Buch. Er war ein absoluter Vielleser und hat wohl, nachdem er alle Bücher der lokalen Bibliothek durch hatte, die Encyclopedia Britannica noch als "Nachschlag" gelesen. Noch heute bewundern ihn viele wegen seines enormen (Detail-) Wissens. 
Parallel dazu hat er mit 12 Jahren bereits sein erstes Videospiel veröffentlicht, er ist wohl auch ein begnadeter Programmierer.

Das Videospiel, dass Elon Musk mit 12 geschrieben hat. (Quelle: Bloomberg)

Zum Studium ging er zunächst nach Kanada dann in die USA, genau genommen nach Kalifornien. Dort begann er dann eine Firma mit dem Namen Zip2 aufzubauen, aus der letztendlich Paypal hervorging und bei deren Verkauf er sehr wohlhabend wurde, ca. 200 Millionen Dollar hatte er danach auf dem Konto.

Weiterarbeiten trotz Reichtums

Der grundlegende Unterschied zu vielen anderen Biographien kommt genau in diesem Moment: Elon Musk hat sich nicht auf seinen Millionen ausgeruht und sie irgendwelchen Geldverwaltern gegeben, nein, er hat das nur als Basis für seine viel größeren Ziele gesehen. Darunter die Besiedlung des Mars um die menschliche Zivilisation dauerhaft vor Zerstörung zu schützen.

Andere erfolgreiche Gründer wie Bill Gates, Henry Ford oder die Google Gründer sind einen anderen Weg gegangen, sie sind in Ihrem Unternehmen geblieben und haben es zu extremer Größe wachsen lassen um dann, wie Bill Gates, einen Großteil des Geldes für wohltätige Zwecke auszugeben.

Die nahezu irrwitzige Idee, den Weltraum als Privatmann zu besiedeln, zeigt auch sein an der Grenze zum "Ver-rückten" liegende Welt. Die Welt hat Probleme, Atomkriegsgefahr, CO2, Mobilität, Energiekrise. Ein Retter der Welt muss es eben lösen, wenn es sonst niemand macht, so seine Philosophie.

Umsetzen in die Realität

Jede einzelne Aufgabe erscheint so schwer, dass weder Staat noch Großunternehmen es ernsthaft versucht haben. Das bemerkenswerte ist, er hat immer den richtigen Ansatzpunkt für den Hebel gefunden, das ist das Geniale, das nicht so eben nachzuahmen ist.

Eine besondere Begabung hat er wohl, Geschäftsbereiche zu erkennen, die durch lange etablierte Unternehmen, wie Autoindustrie und Raumfahrtunternehmen, unnötig hohe Preise auf dem Markt erzielen, zu erkennen und die Achillesferse zu finden, die einen Markteinstieg ermöglicht. 

Beispiel Tesla

Die Automobilproduktion ist seit fast hundert Jahren in einem Oligopol riesiger Konzern, die mit der Öl-Industrie zusammenarbeiten, organisiert. Mit billionen Umsätzen erscheint diese Branche praktisch unangreifbar, seit Jahrzehnten keine Neugründung. Hätte man einen Wirtschaftswissenschaftler im Jahr 2005 gefragt, in welche Branche man nicht eindringen kann, wäre die Antwort vermutlich: Automobilbranche. Die Situation ist höchstens mit Bill Gates vergleichbar, der die Macht von IBM trickreich mit der Software DOS gebrochen hat, aber die Innovationsstruktur war da eine andere.

Elon Musk hat erkannt, dass die Lithium Ionen Batterie, bekannt aus dem Laptop, eine Energiedichte aufweist, die ein Elektroauto ermöglicht, wenn auch zunächst nur extrem teuer. Aber damit war eine Lücke gefunden, die vermutlich absichtlich, niemand in der Automobilbranche sehen wollte.

Der erste Tesla, der Tesla Roadster (Quelle: Wikimedia)


Jetzt kommt eine abenteuerliche Geschichte, wie in kleinen Werkstätten, unter enormen Arbeitseinsatz und völligen Verzicht auf Luxus, ein Auto, der Tesla Roadster, entstand, das die Begierde der Reichen in Kalifornien weckte. Der Plan, den Elon Musk dann 2006 ins Internet stellte [2], lautet: Erst einen teuren Sportwagen bauen, mit den Einnahmen eine Oberklasse Limousine (Tesla S) mit diesem Geld dann einen Mittelklassewagen (Tesla 3) entwickeln und in großer Serie verkaufen. Der Plan wird gerade abgearbeitet, eine Strategie die über 10 Jahre trägt.

Vielfältige Ideen wie Edison

Wir kennen alle den Urtyp des amerikanischen Erfinders, Alva Edison (1847-1931), der vom Telegraph bis zur Glühbirne auf sehr unterschiedlichen Gebieten Erfindungen gemacht hat. Diese Vielfalt zeichnet auch Elon Musk aus, vom digitalen Zahlungssystem über die Weltraumrakete zum Elektroauto und Hochgeschwindigkeitszug ist alles dabei.

Die erste Stufe der Falcon Rakete kann selbstständig Landen (staticflickr)

Analog zu Edison ist auch ein unglaublicher Arbeitseifer, der zur schnellen Umsetzung der Ideen führt. Das Amerikanische ist dabei die "harsche" Personalführung, wie man liest, kann die nächste Besprechung für jeden Mitarbeiter die letzte sein, wenn Elon Musk vom Ergebnis nicht überzeugt ist. Möglicherweise ist dies aber nötig, um mit hoher Geschwindigkeit, Projekte umzusetzen.
Bei uns arbeiten nicht alle mit Beamtenmentalität, aber der "hire and fire" Stiel ist in Deutschland nicht gewünscht oder zulässig. 

Wie geht es weiter?

Elon Musk ist jetzt 45 Jahre (Geboren 1971) und damit noch fern einer "Rente". Ich kann mir problemlos vorstellen, dass er weitere 30 Jahre die Unternehmen bestimmt, die er gegründet hat. Das bedeutet aber, dass diese Unternehmen, die sehr stark von der Gründerperson emotional abhängen, ähnlich zu Apple oder Microsoft, gewaltig wachsen werden. So war Bill Gates im Jahr 1990 ebenfalls 45 Jahre alt, der Aktienkurs von Microsoft ist seither von 0,65$ (1990) auf 100$ (2017) angestiegen, das ist ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 20%. Es spricht meiner Meinung nichts dagegen, dass die Unternehmen von Elon Musk, dank der genial vermarkteten Lösungen ähnlich erfolgreich werden.

Aktienkurs von Tesla

In Zukunft gibt es dann Elektroautos, die preiswerter und leistungsfähiger als Benzinautos sind, Weltraumraketen, die wieder verwendet werden können, Schnellzüge, die mit Schallgeschwindigkeit die Metropolen verbinden, Tunnelsysteme, die Staus massiv reduzieren, Solarzellen mit Batterien die das Energieversorgungsproblem lösen. Und vielleicht auch eine Siedlung auf dem Mars, obwohl ich das am unwahrscheinlichsten halte.

Ein Artikel, in dem eine Idee von Elon Musk und eine von mir in der Wirtschaftswoche unter dem Titel "An diesen kühnen Ideen arbeitet die Forschung" beschrieben werde.

Quellen:

[1] Elon Musk: Tesla, SpaceX, and the Quest for a Fantastic Future
2015 Ashlee Vance, ISBN 9780062301239
[2] Elon Musk The Secret Tesla Motors Master Plan (just between you and me)



Freitag, Juni 02, 2017

Besiedlung des Sonnensystems

Wann kommt die Marskolonie?

Verfolgt man die Medien, könnte man glauben, in wenigen Jahrzehnten wird der Mars besiedelt.
Der sehr erfolgreiche Unternehmer Elon Musk, Gründer von Tesla,  kündigt an, in zehn Jahren Reisen zum Mars anzubieten.
Was ist an diesen Plänen realistisch?

Menschen im Weltall

Energiebedarf

Gehen wir mal davon aus, dass es durch den geschickten Bau neuer Raketen tatsächlich möglich ist, zu einigermaßen vertretbaren Kosten die Erde zu verlassen. Dies ist nicht ausgeschlossen, da die Energie, die eine Reise nach Neuseeland benötigt, nicht größer ist, als die um einen Menschen in eine Umlaufbahn zu schießen. 
Ein Fernflug benötigt ähnlich viel Energie als ein Weltraumflug. (Mit optimalen Raketen)

Kleine Berechnung: 
Energiebedarf Neuseeland Flug: Strecke 20.000 km, Energieverbrauch 4 l / 100 km pro Person.
Damit werden 800 Liter Kerosin, eine Art Diesel, benötigt, was etwa 8.000 kWh Energie entspricht. (Kleiner Hinweis für Energiesparer, wer schon mal nach Neuseeland geflogen ist, hat mehr Energie verbraucht als er in 10 Jahren an Strom verbraucht!)
Um auf einer Umlaufbahn um die Erde zu kommen, muss man mit ca. 8 km/s fliegen. Damit hat jedes Kilogramm eine Energie von E = 1/2 m v² = 0,5* 64000000 J = 8,9 kWh/kg. Ein Mensch, inklusive einer Raumkapsel, wiegt im Beispiel 900 kg, was eine Energiemenge von 8.000 kWh, der Energie für den Hinflug nach Neuseeland, entspricht!

Donnerstag, April 20, 2017

Mars für Jedermann

Die Invasion der Mars Roboter

Das ist kein neuer Roman von Orson Welles, der die Invasion der Marsianer auf der Erde beschrieben hat, sondern eine Idee, wie Menschen in Kontakt mit dem Mars kommen ohne extreme Kosten zu haben und hohe Risiken einzugehen.
Der 11 kg schwere erste Marsrover Sojourner aus dem jahr 1997 von der Nasa [1]

Der Marsrover für jedermann

Was wünscht sich der kleine Sohn zum Geburtstag? Ein ferngesteuertes Auto!
Und dann wünschen sich Männer sicherlich ein großes ferngesteuertes Auto. Aber ein großes Auto haben die Männer ja meist schon, und das steuern eines Modellflugzeugs ist auf Dauer auch langweilig, daher brauchen wir was neues: Ein ferngesteuertes Auto auf dem Mars.

Der Bau des ersten kleinen Marsroboters, der Marsrover Sojourner war eine gewaltige Leistung und auch sehr teuer. Aber wo lagen die Kosten? Wie bei vielen technischen Geräten liegen die Kosten in der Entwicklung der Technik. Diese kann aber bei einer Serienproduktion leicht auf die vielen einzelnen Geräte aufgeteilt werden, wie man etwa am Smartphone sieht. 

Bedenkt man, dass ein Smartphone alle elektronischen Komponenten hat, die ein Marsrover benötigt,
  • Kamera
  • Hochfrequenz Sender
  • Batterie
  • Bewegungssensoren
und man statt des Displays, das auf dem Mars wohl nicht nötig ist, eine Solarzelle montieren kann, ist der Rover schon fast fertig. Es wird noch ein Fahrwerk mit einigen bürstenlosen Motoren benötigt, die sehr günstig verfügbar sind. Das alles sollte zusammen kaum schwerer als 1 kg sein.

Ablauf des Transports, vom Raketenstart bis zur Landung der Marsrover

Der zweite, aufwendige Teil einer solchen Reise ist der Transport zum Mars und die Landung. Dazu gibt es in Kürze eine leistungsfähige Mars Rakete von SpaceX, der Weltraumfirma von Elon Musk. Wenn ich Elon Musk richtig verstanden habe, dann will er Menschen zu Kosten im Bereich von einer Million Dollar zum Mars senden. Da mindestens tausend Kilogramm Material pro Mensch transportiert werden müssen, sollte der Transport von einem Kilogramm Material zum Mars im Bereich von tausend Dollar liegen. 

Damit die kleinen ferngesteuerten Autos auf dem Mars auch gut gesteuert werden können, sind sicher ein Relay-Satellit in der Marsumlaufbahn sowie Empfangszeit bei entsprechenden Radioantennen auf der Erde, nötig. Dies kann alles die Kosten nach oben treiben, verteilt sich aber auf die vielen kleinen Roboter.

Gehen wir mal von tausend kleinen Mars Rovern aus, die in eine Rakete passen und vielleicht in Bündel mit jeweils hundert Stück per Fallschirm auf dem Mars landen. Wenn jeder für "Seinen" Roboter einen fünfstelligen Betrag zahlt, dann sollte solche eine Mission in den nächsten zehn Jahren leicht möglich sein. 

Marsroboter als kleine Forschungsplattformen

Die vielen Marsrover, an jedem Landeplatz sind es etwa hundert kleine Fahrzeuge, können jetzt ihre Umgebung erforschen. Welche Steine sind zu finden? Aufnahmen der Umgebung aus unterschiedlichen Perspektiven. Anfahren von Zielen die interessant aussehen und hochauflösende Bilder der jeweiligen Stellen.

Wenn man sich vorstellt, jede Hochschule hätte so einen kleinen Rover, wie fasziniert würden die Studenten neue Ideen umsetzen? Da die Kosten geringer sind als die Anschaffung einer neuen Tafel in der Hochschule, kann es eigentlich nicht an den Kosten scheitern.

Wissenschaft demokratisieren

An vielen Stellen in der aktuellen Forschung können heute viele Menschen mitmachen. Ob man nur den eigenen Rechner zur Verfügung stellt oder aktiv Daten analysiert, etwa im Planet Hunters Projekt [2] bei dem neue Planeten und der spannende Stern "Tabby's Star" entdeckt wurde, die Wissenschaft profitiert von den Ergebnissen und die aktiven Teilnehmer lernen viel.

Bisher war Weltraumfahrt ein Unterfangen von kleinen technischen Eliten. Daher war die direkte Ausstrahlung auf die Gesellschaft neben dem "Hollywood" Effekt eher gering. Wenn aber viele Menschen an Themen, die außerhalb unseres Planeten liegen, Interesse zeigen, dann könnte auch jeder mehr Verantwortungsgefühl für unseren Planeten bekommen.

Der Flug zum Mars für Menschen ist nach meiner Meinung heute noch nicht möglich, da die Risiken und Kosten zu hoch sind, auch wenn sich in der Raketentechnik im Moment viel tut. Aber warum nicht einen natürlichen Zwischenschritt gehen, erst suchen die Menschen mit ihrem Marsrover nach einem schönen Platz auf dem Mars und erst später, wenn weitere Fortschritte entstehen, kann man vielleicht selbst dorthin fliegen.

Wann geht es los?

Jetzt ist die Zeit, eine Firma zu gründen, die das umsetzt. Einige gute Studenten in der Robotik und Informatik sollten die technische Entwicklung der kleinen Rover gut voranbringen. Bei Elon Musk kann man schon mal eine Marsrakete reservieren. Bei SpaceX ist man sicher über Zwischenschritte zum bemannten Marsflug erfreut. 

Geschickte Marketing-Menschen sollten die nötigen Mittel leicht auftreiben, denn mit Träumen kann man immer Geld verdienen.

Ich wünsche mir, dass es kein Traum bleibt.
sondern zu einer Innovation wird


Quellen:


Donnerstag, März 30, 2017

Die Milchpackung

Komplexitätszunahme in unserer Welt

Das einfachste Produkt, das ein Mensch zu sich nehmen kann, das jeder kennt, ist Milch. Neben der Muttermilch, die alle Menschen kennen, trinken viele Menschen seit etwa 8.000 Jahren Milch von Kühen und einigen anderen Tieren.
Als ich ein Kind war, war die Welt noch sehr einfach, es gab eine Milchkanne, mit der ging meine Mutter zum Krämerladen, der Krämer schöpfte aus einer großen Kanne drei Liter mit einer Schöpfkelle und die Milch wurde nach Hause getragen. Dort, je nach Bedarf abgekocht und getrunken.

Und warum heute so komplex

Ich werfe jeden Tag beim Frühstück einen Blick auf die Milchpackung und staune, was da alles steht. Ich habe geradezu das Gefühl, die Packung zeigt in einem Mikrokosmos die Komplexität unseres Alltags und die Spitze der Bürokratie.

Frische Vollmilch

Eigentlich geht es nur um frische Vollmilch, oder frische Milch wie wenige Zeilen später steht, aber was meint man eigentlich mit frisch? Eine Milch, die schon mehrere Tage alt ist, was man aber nicht merkt, weil sie pasteurisiert wurde und daher länger (als was?) haltbar ist, also immer noch frisch?

Wenn auf der Packung auf einer Seite dreimal frisch steht und einmal FRISCHE in Großbuchstaben, entgegen schreit, so muss die Milch einfach frisch sein!

Allerdings steht da, mindestens haltbar bis zu einem Datum das noch eine Woche in der Zukunft liegt. Und damit man die Präzision der Frische besser versteht: Bis um 12:54 am 03.04.17, danach droht Unheil, kurz nach dem Mittagessen ist es dann, minutengenau, wohl mit der Frische vorbei.

Die Milch wurde aber noch weiter gequält, insbesondere pasteurisiert und homogenisiert. und länger haltbar gemacht.

"Die frische Vollmilch (3,5% Fett sind eigentlich nicht die 3,8% die die Kuh geliefert hat!) wird durch ein spezielles Verfahren kurzzeitig hocherhitzt und ist dadurch länger haltbar." Lese ich, gekocht, pasteurisiert, was auch immer da gemacht wird, toll.

Was unsere Eltern noch ahnten

Milch gehört in den Kühlschrank, aber das weis heute natürlich niemand mehr, daher "Bei unter +8°C mindestens ..." und an anderer Stelle auf der Packung "Bei unter +8°C mindestens haltbar bis: siehe Oberseite" und dann der 'überraschende' Hinweis: "Auch nach dem Öffnen kühl aufbewahren".

Meine Mutter sagte immer Milch ist gesund, aber mit so einfachen Worten kann man niemanden mehr überzeugen, schon besser mit exakten Angaben, so steht da hervorgehoben was von 38% des Calciumbedarfs eines Erwachsenen

Ich gehe mal davon aus dass Männer und Frauen, Junge und Alte, Sportler und Büromenschen jeweils anders sind aber wichtig ist die Präzision mit der die Kuh wohl das Calcium eingelagert hat.

Und schon geht es weiter mit der Gesundheit und dem durchschnittlichen Nährwert. Es genügt nun nicht, einfach Fett, Eiweiß und Kohlehydrate aufzuführen, nein, wir lernen rechnen. 

Wenn 100 ml (ich hoffe jeder weis was ml ist!) 3,6 g Fett enthalten, dann enthalten 250 ml 5,3 g Fett.
Ein Glas sind 250 ml und das ist 1 Portion = 1 Glas (250ml), was schon oben stand. Da es jetzt sehr exakt wird, gibt es Fußnoten, erst mal ** und dann * aber die Lesereihenfolge ist ja bei jedem anders. Wir lernen jedenfalls, dass (8.400kj / 2.000 kcal) die Referenzmenge für einen durchschnittlichen Erwachsenen ist (Alter, Geschlecht, Gewicht? egal).

Selbstverständlich geht es jetzt nochmals um das Calcium, wovon 120 mg in 100 ml sind. Wieviel unser Durchschnittsmensch braucht erahnt man schon, wird aber nie erwähnt.

Und jetzt geht es bei der Rechenübung weiter: Die Packung enthält 4 Portionen, wer hätte das gedacht bei einem Liter, vermutlich wissen doch nicht alle was ml bedeutet.

An zentraler Stelle steht dann noch "Ohne Gentechnik" was will uns das sagen, dass die 40 Liter Kühe von heute die gleichen sind wie vor 8000 Jahren als man Rinder erstmals eingepfercht hat? Ich gehe jede Wette ein, dass die Gene gezielt vom Menschen durch Zucht verändert wurden, aber wem interessiert das. Mich schon und ich finde es ja gut, dass wir preiswerte Milch kaufen können dank erfolgreicher Genveränderung, aber "ohne Gentechnik" steht wirklich auf der Packung, siehe Foto.

Ein Liter

Ein Liter ist ein Liter, aber das genügt natürlich nicht, daher lese ich "1 LITER e"

Ist das jetzt ein spezieller europäischer Liter, keine Ahnung, aber das e scheint so wichtig zu sein, dass es immerhin viermal auf der Packung steht unter anderem als 1Le, und ich dachte, dass bei uns das gesetzliche Maßsystem metrisch ist und damit eigentlich alles klar ist.

Achtung Werbeblock

Eine Packungsseite ist jetzt ein Werbeblock, im Internet würde man sagen Banner, in dem ich erfahre:

Super Verpackung, bekomme ich auf, kann ich leer machen und die Vitamine bleiben drin. Allerdings, welche Vitamine? Davon war erstaunlicherweise nie die Rede und das Element Calcium wird wohl in jeder Verpackung überleben, wie es sich für ein stabiles Element gehört.

Als nächstes meldet sich ein Grüner (R) Punkt und eine FSC Karton, der aus "verantwortungsvollen Quellen" stammt. Noch einige weitere (R) registrierte Zeichen wie ein missglücktes Schaf  (oder ist das ein Baum?) erscheinen.

Rätselseite

Jetzt kommen die Informationen, die eher als Rätsel für den Frühstückstisch gedacht sind. Da steht DE BY 77723 EG soll das Bedeuten, in Deutschland gibt es Bayern das auch in der EG (war das nicht EU?) ist. Und die Nummer 2213015, Jackpot?

Oder die Angabe "Pure-Pak classic", wie sieht Pure-Pak gold aus? Darüber in allen Farben des Regenbogens weitere geheime Zahlen Zeichen 

 Und jetzt ab in den Untergrund, die Packungsdesigner haben natürlich keine Fläche ausgelassen, auch der Packungsboden ist bedruckt

 Da gibt es auf schwarzen Hintergrund ganz viele XXXXXX und weitere Codes. Was bedeutet die "gelbe Fahne" Pinkelstrahl Kuhstall?
Und ein QR Code den zumindest mein Smartphone nicht lesen kann. 
Zur Abrundung noch dreimal der Barcode für die ALDI Kasse. und damit ist jetzt Ruhe in der Milchbar.
Ich hoffe ich habe Sie mit dieser Expedition in die Welt der Umverpackung nicht gelangweilt.

Montag, Dezember 05, 2016

Bergbau auf Tabbys Stern

Baustelle in 1400 Lichtjahren Entfernung

Wer sich mit Bergbau beschäftigt, das tut man zwangsläufig wenn man einen Lageenergiespeicher bauen will, der sollte mal den ganz großen Blick wagen.
Bei meinen Untersuchungen zu dem mysteriösen Stern KIC 8462852 bin ich auf mehrere Aspekte gestoßen, die darauf hindeuten, dass wir ein exotisches Bergwerk sehen. Und das will ich mal genauer berichten.

Ein Rätsel sucht seine Lösung

Ein ungeklärter Fall der Astronomie ist die Beobachtung eines Sterns im Sternbild Schwan, der seine Helligkeit manchmal um bis zu 20% "absenkt" und dann wieder fast normal weiter leuchtet. Ich habe über das Phänomen schon mal unter dem Thema "Superzivilisation entdeckt" berichtet.

Aber als Physiker hat es mir keine Ruhe gelassen zu verstehen, was genau sehen wir denn da. Offenbar sind es nicht einfach Raumschiffe oder riesige Solarzellen sondern etwas das den folgenden merkwürdig gleichförmigen Dip in der Helligkeitsmessung erzeugt:

Bild 1: Der asymmetrische Dip [1]

Die Kurve ist sehr gleichmäßig und damit sollte es eine relativ einfache Struktur geben, die genau zu solch einer Kurve führt. Zudem kann man dann genau prüfen, ob man richtig lag, wenn man die Messung mit den Rechnungen vergleicht. 

Meine Theorie ist nun die folgende, die Superzivilisation benötigt Rohstoffe nachdem alle Planeten aufgebraucht wurden und diese werden einfach aus der dortigen Sonne gewonnen. Eine Sonne enthält nicht nur Wasserstoff und Helium sondern auch 6000 mal mehr Metalle wie ein Planet. 

Um an die Rohstoffe zu kommen muss man "nur" die üblichen Sonnenprotuberanzen, siehe Bild 2, geschickt nutzen.

Bild 2: Natürliche Sonneneruption

Dies macht man am einfachsten, indem man mit großen Spiegeln auf eine bestimmte Stelle der Sonne leuchtet, dabei eine Überhitzung erreicht und das Material dann weit in das Sonnensystem hinein aufsteigt. Also einen Materialstrahl wie in Bild 3 dargestellt erzeugt.

Bild 3: Gerichteter Strahl von Sonnenmaterie

Dieser Strahl muss noch mit Magnetfeldern stabilisiert werden, dazu nimmt man einen Beschleuniger wie am CERN nur etwas größer, sollte aber aus physikalischen Gründen für eine Superzivilisation kein wirkliches Problem sein.

Hat der Strahl eine Höhe von etwa der Marsumlaufbahn erreicht, lenkt man den Strahl in die Umlaufbahn und hat frische Metalle, direkt von der Sonne. Hinweis: Metalle sind für Astronomen alle Elemente jenseits von Helium, also Lithium, Aluminium aber auch Kohlenstoff und Sauerstoff.

Dies kann man alles genau berechnen, ich stelle hier das nur in einer Skizze dar, Bild 4, wer es genau wissen will, kann mein Paper unter https://arxiv.org/abs/1611.08368 abrufen.


Bild 4: Der Materiestrahl dreht sich und hat eine "Rauchfahne"

Rechnet man die geometrische Situation und stellt die Parameter so ein, dass man möglichst genau mit den gemessenen Daten des Kepler Teleskops übereinstimmt, bekommt man die folgende Messkurve in Bild 5:

Bild 5: Gute Näherung an die Messkurve

Dort sind die Messwerte als kleine Kreuze und die Näherung als gestrichelte Linie dargestellt. Da der Unterschied kaum zu sehen ist, habe ich den Fehler, den Unterschied zwischen Berechnung und Messung, noch als Fehlerkurve (Error) hervorgehoben. Zumeist liegt der Fehler im Bereich des Messfehlers, an einigen Stellen, wo die Kurve extrem schwankt, sind es immer noch weniger als ein Prozent.

Daraus schließe ich, das Modell könnte die wahre Situation gut wiedergeben. Wenn das so ist, kann man die Umlaufzeit der Struktur, also des Strahls um den Stern, aus der Kurve berechnen. Insbesondere wenn man den Bereich nimmt, in dem der Strahl pur zu sehen ist, das ist im rechten Bereich des Bilds 5. Diesen Bereich (rot) habe ich gesondert genähert und dann das Bild 6 bekommen:

Bild 6: Näherung der rechten Flanke


Der Fehler (roter Bereich) sinkt dann unter ein Promille und lässt auf eine Umlaufzeit von 727 Tagen schließen. Das ist spannend, denn jetzt kann man in den Beobachtungsdaten nachsehen, was nach 727 Tagen passiert, Bild 7:

Bild 7: Zeitlicher Verlauf der Beobachtungsdaten

nach genau 726,77 Tagen gibt es wieder einen starken Dip, den wir mal genauer in Bild 8 betrachten:

Bild 8: Dip um den Tag 1519

Eine komplexe Struktur, die sich mit drei ähnlichen Strahlen, wie beim ersten tiefen Dip an Tag 792 mathematisch nachbilden lässt. Aber es gibt einige relevante Abweichungen. Auf der linken Seite, dort wo die "Rauchwolke" ist, fehlt Material, was man durch ein starkes Ansteigen der Helligkeit auf fast Ausgangshelligkeit sieht. Das könnten bereits abtransportierte oder verdichtete Rohstoffe sein.

Auf der rechten Seite sieht man eine "Beule", die eine zusätzliche Absorption verursacht. Das könnte ein großer Spiegel sein, der für die Aufheizung benötigt wird. Wir wissen es nicht, aber es gibt noch eine dritte Beobachtung die auf ein Bergwerk hinweist. 

In der Umlaufbahn um den Stern scheinen viele Objekte zu fliegen, die zu permanenten kleineren Schwankungen der Helligkeit führen. Dies ist in Bild 9 dargestellt:

Bild 9: Gemittelte Helligkeit

Sieht man auf die gemittelte Helligkeit über 83 Messwerte (schwarze Linie), dann sieht man bis zum Tag 1440 sehr viele Schwankungen, vermutlich durch verschiedene Objekte in der Umlaufbahn. Ab dem 1440. Tag sind diese Schwankungen weg und dann beginnt ab ca. Tag 1500 das "Bergbaugebiet". Insbesondere am Tag 1519 der bekannte Dip.

Geht man jetzt davon aus, dass keiner hochwertige Raumstationen, Spiegel und Solarzellen in die Nähe der "Rauchwolke" des Bergwerks bringen will, wird das merkwürdige Verschwinden des Rauschens ab Tag 1440 sofort verständlich.

Beweislage

Wie ich zu zeigen versuche, gibt es einige sehr deutliche Zeichen, dass wir das Phänomen "Starlifting", wie man in der Fachsprache den Bergbau von Solarmaterial nennt, sehen. 
  • Die Messkurve am Tag 792 passt sehr gut zum Modell
  • Der Zeitabstand aufgrund der Messkurve berechnet den Ort des nächsten Dips
  • Fehlende Materie am Tag 1518 kann durch Materialgewinnung erklärt werden
  • Der merkwürdige Abfall des Rauschens ist ein Hinweis auf einen "Bauzaun"
Da es bisher nicht annähernd ein besseres Modell gibt, bin ich mal auf den 21. Februar 2017 gespannt, dann sollte nämlich wieder das "Bergwerk" als Schattenspiel des Sterns KIC8462852 beobachtbar sein. Meine Prognose, wir können anhand des Spektrums dann mehr Details des Vorgangs erkennen.

Mehr zum Stern

In meinen englischsprachigen Blog "Some Science" habe ich viele weitere Details zu den Stern beschrieben. Viel Spaß beim Lesen.

Sonntag, Oktober 30, 2016

Das Ende der Bahn

Hat die Bahn eine Zukunft?

In meiner Jugend bin ich sehr viel Bahn gefahren und dies aus zwei Gründen, zum einen hatte ich kein Auto, zum anderen fand ich die Bahn eine ökologisch sehr günstiges Verkehrsmittel. Noch immer besitze ich eine Bahncard First für gelegentliche Zugreisen.
Heute fahre ich relativ viel mit dem Auto, mit meinen elektrisch angetriebenen Tesla, und bei großen Strecken nehme ich das Flugzeug, doch ist das wirklich eine vertretbare Art zu reisen? In diesen Blog will ich mal auf die Zukunft der Bahn eingehen

Vorteile der Bahn

Die Bahn hat einen sehr großen Vorteil bei Reisen, das Mitfahren im Zug ist einfach im Vergleich zum Flugzeug. Man löst schlicht und einfach eine Fahrkarte, heute kann man dies normalerweise von zu Hause aus, und steigt in den Zug, ohne Sicherheitskontrolle, und los geht die Reise. Im Zug sitzt man bequem, muss sich nicht um den Verkehr kümmern und kann gegebenenfalls den Laptop aufklappen und sogar arbeiten. Je nach Ziel  ist man einige Stunden später angekommen steigt aus und kann seinen Geschäften nachgehen.
Weltkulturerbe Rhätische Bahn, die wird bleiben!

Die Praxis

Soweit die Theorie leider sieht die Praxis deutlich anders aus. Wer nicht direkt am Bahnhof wohnt muss diesen erstmal erreichen.
Da am Bahnhof die Züge nicht kontinuierlich abfahren, sondern für das jeweilige Reiseziel zu einer festen Zeit, typischerweise jede Stunde, muss man exakt rechtzeitig am Bahnhof ankommen. Schon eine Minute zu spät und man wartet eine weitere Stunde. Diese Nichtlinearität führt zu sehr unangenehmer Hektik und gegebenenfalls zu einer selbst verursachten Verspätung.
Nicht selten wartet man im schlechten Wetter auf den Zug.


Sitzt man im Zug und will arbeiten, ist es leider nicht ganz so bequem wie gedacht, denn das wichtigste was man am Laptop benötigt ist das Internet. Erstaunlicherweise ist es der Bahn bis heute nicht gelungen auf ihrem überschaubaren Streckennetz eine stabile, schnelle Internetverbindung herzustellen. Ich erinnere mich an einen Flug nach Abu Dhabi, im Flugzeug zahlte ich 1 € und hatte eine perfekte Internetverbindung! Wenn dies technisch möglich ist müsste das doch auch in einem dicht besiedelten Gebiet, wie in Deutschland, möglich sein. Ohne Internetverbindung kann ich praktisch nicht arbeiten und auch mit sporadischer Internetverbindung ist mir nicht wirklich geholfen.

Das nächste Problem ist die geplante Ankunft. Fährt man nur eine einzige Strecke mit einem Zug ist die Chance relativ gut dass man das Ziel rechtzeitig erreicht. Allerdings, sobald man auf der Strecke mehrmals umsteigen muss, sinkt die Wahrscheinlichkeit leider dramatisch. Dies liegt wieder an der Nichtlinearität, das bedeutet, hat mein Zug 10 Minuten Verspätung werde ich den Anschlusszug nicht erreichen habe damit eine Stunde Verspätung und der gesamte Tagesplan wird ein Desaster.
Bahnstation in Paris

Menschen die trotzdem geduldig mit der Bahn und dem Intercitys unterwegs sind sagen sich, dies ist eben eine ökologisch günstigere Variante der Fortbewegung. Mit elektrischem Strom, zumeist aus Wasserkraft oder Solarenergie, kann ich die Umwelt schützen. Der Verbrauch pro 100 km liegt im Durchschnitt bei 4-5 Litern Benzin (genaugenommen der vergleichbaren Energiemenge) wenn ich Intercity fahre [1].

Neue Infrastruktur 

Um die Probleme von Verspätungen oder ähnlichem zu lösen versucht die Bahn mit massiven Investitionen in die Infrastruktur die Lage zu verbessern ein Beispiel ist der neue Stuttgarter Bahnhof der leider zehn Milliarden Euro kosten wird. Damit wird vielleicht die Durchfahrt durch Stuttgart etwas schneller für Leute die Stuttgart nicht als Reiseziel haben. Allerdings rechnen sich solche Investitionen bei der Bahn, ob es sich um Tunnel, Neubaustrecken oder Tief-Bahnhöfe handelt, erst nach circa 80 Jahren (Abschreibungszeitraum). Wir  müssen also daran glauben, dass die Bahn bis zum Ende dieses Jahrhunderts noch fährt doch ist das wirklich realistisch?
Komplexe Infrastruktur der Bahn

Das autonome Elektroauto

Ökologische Vorteile

Eine neue Alternative zur Bahn wird das vollautomatische Elektroautos sein, dieses fährt vom Haus zu Haus und nutzt dabei elektrischen Strom als Antrieb, der, ebenfalls wie der Bahn Strom, aus ökologisch günstigen Quellen hergestellt werden kann.
Bereits heute benötige ich für meinen Tesla nur 20 Kilowattstunden pro 100 Kilometer, das entspricht etwa der Energie von 2 Litern Diesel und selbst bei Berücksichtigung von Wirkungsgraden im Kraftwerk nur vier Litern Brennstoff (bei Ökostrom nahezu CO2 frei).
Das autonome Solarauto?

Nimmt man noch hinzu, dass Autos in Zukunft vielleicht besser ausgelastet werden, dank verschiedener vollelektronischer Mitfahrzentralen, ich selber nutze gerne BlaBlaCar, so steigt die Personenzahl von heute 1,5 vielleicht auf zwei oder sogar drei. Damit würde eine Person die reist nur einen Liter Treibstoff (oder 7kWh Strom) pro 100km benötigen.
Da das Elektroauto, vergleichbar dem Zug, völlig emissionsfrei auf der Reise fährt, werden auch die Innenstädte oder Straßenanwohner eine deutliche Verbesserung der Lebensqualität erleben, da Abgase und Lärm deutlich  bei elektrischen Fahrzeugen vermindert sind.

Reisezeit 

Die optimale elektronische Navigation führt bereits heute zu einem sehr viel zuverlässigerem Ankommen mit dem Auto als mit der Bahn, so ist zumindest meine Erfahrung bei den letzten 30 000 km mit dem Auto, die nie zu einer Verspätung im Bereich von Stunden geführt haben.

Die faktische Reisezeit mit dem Auto ist zudem erheblich kürzer. Dies liegt zuerst am Abfahrtszeitpunkt, den ich mit dem Auto beliebig wählen kann. Bei der Bahn aber im günstigsten Fall an einen Stundentakt gebunden bin. 
ICE im Stundentakt, das bedeutet Abfahrtszeit nie optimal.

Das bedeutet ich fahre mit der Bahn im Durchschnitt 30 Minuten früher weg als ich eigentlich müsste, das gleiche gilt natürlich nochmals am Ziel, dort komme ich im Durchschnitt eine halbe Stunde früher an wie es sein müsste, mithin verlängert sich jede Reise bei der ich die Bahn benutze um mindestens eine Stunde, wenn man von gleicher Fahrtgeschwindigkeit ausgeht. Erst bei Zielen, die über 500 km entfernt liegen, kann, durch die hohe Geschwindigkeit des ICE, etwas Zeit gewonnen werden. Doch dann ist es meistens sogar bequemer das Flugzeug zu wählen, da dort die Reisegeschwindigkeit drastisch gegenüber den Zug sinkt.

Bleibt noch der Vorteil dass man im Zug entspannt fährt und gegebenenfalls arbeiten kann. Dies  ist natürlich auch in einem Auto möglich, das vollautomatisch fährt, dort kann ich ebenfalls meiner Arbeit nachgehen. Interessanterweise habe ich beobachtet, dass im Auto die Internetverbindung beziehungsweise Telefonverbindung erheblich besser ist als bei Zugreisen.

Reisekosten

Bleiben noch die Kosten. Die Fahrt mit dem Auto ist normalerweise etwa gleich teuer wie die Fahrt mit dem Zug. Über die komplexe Struktur von Bahn-Preisen will ich hier nicht berichten, jedoch wird ein Auto in Zukunft, das mehrere Passagiere mitnehmen kann, vollautomatisch fährt und elektrische Energie nutzt, typischerweise wenige Kosten pro Passagier haben als heute. Ich gehe von einem Faktor von 3 oder höher aus. 
Damit wird die Autoreise aber deutlich billiger als die Bahnreise ohne dass es einen nennenswerten Komfortverlust gibt. 

Das Ende der Bahn dämmert

Die logische Konsequenz aus diesen Überlegungen ist natürlich, dass der Bahnbetrieb wesentlich weniger Passagiere hat, mit der Folge, dass entweder die Zahl der Züge ausgedünnt wird mit einer Kettenreaktion in Richtung weniger Züge, weniger Passagiere, ungünstigere Verbindungen und letztendlich der komplexe Bahnbetrieb sich nicht mehr lohnt.
Das letzte Abstellgleis

Alternativ kann der Staat natürlich eine Weile die Bahn (noch stärker) subventionieren, doch ohne sinnvolles Motiv für diese Subventionen, also ökologische oder volkswirtschaftliche Art, wird sich das politisch nicht durchsetzen lassen, womit das Ende der Bahn besiegelt ist. 

Wie lange wird es noch dauern bis der letzte Zug ausfährt?

Diese Frage kann man natürlich nicht mit einer simplen Jahreszahl beantworten und muss es auch etwas differenzieren.

In Großstädten werden weiterhin Massentransportmittel wie die U-Bahn eine Rolle spielen, da diese unübertroffen effizient in dicht besiedelten Gebieten die Menschen an ihre Ziele bringt. 

U-Bahn Tunnel
Auf Fernstrecken und in ländlichen Regionen erscheint es mir aber kaum möglich einen Bahnverkehr für Passagiere aufrechtzuerhalten. 

Ein anderes Thema ist der Güterverkehr. Hier könnte durch eine Automatisierung der LKW sogar eine erhebliche Renaissance auf der Schiene stattfinden, wenn das Umladen von Containern zwischen Bahn und Strasse vollautomatisch erfolgt.
Amerikanischer Güterwagen


Für den Luftverkehr auf mittleren Strecken könnte sich eine neue Form, etwa der von Elon Musk geförderte Hochgeschwindigkeitszug Hyperloop (Geschwindigkeiten bis 1000 km/h) als brauchbare Lösung für den Personenverkehr darstellen. 
Wir werden also im nächsten Jahrzehnt erleben, wie es zu einen rapiden Verfall der Bahn Struktur kommt und so ist es heute aus meiner Sicht verantwortungslos, immense Investitionssummen in die Infrastruktur der Bahn zu stecken, etwa Tief-Bahnhöfe, Neubaustrecken oder Ähnliches, da keineswegs sicher ist, dass sich dieser Aufwand jemals lohnen wird. Besser wäre es kurzfristig Bahn und Bus etwas bequemer und effizienter auszustatten bis die Ablösung dieses, über 180 Jahre alten Verkehrsmittels, erfolgt.
Museumsbahnen wird es noch lange geben.

Quellen

[1] Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 14.10.2007, Nr. 41 / Seite 69, berücksichtigt werden Auslastung, Streckenlänge und Anreise zum Bahnhof.