Verantwortungsvolle Digitale Transformationen

Die Kommunikations- und IT-Infrastruktur bildet das Fundament moderner wirtschaftlicher, politischer und gesellschaftlicher Systeme. Vertrauen in die Technologien, auf denen diese Systeme basieren, ist entscheidend f¨¹r soziale Stabilit?t und Resilienz ¨C insbesondere in einer Zeit, die vom schnellen technologischen Wandel und wachsenden Bedrohungen durch physische und/oder Cyberangriffe gepr?gt ist. Die Zuverl?ssigkeit, Verf¨¹gbarkeit und das reibungslose Funktionieren kritischer Informationsinfrastrukturen wie Netzwerke, Kommunikationsplattformen sowie Datenverarbeitungs- und Speichersysteme sind essenziell, um die Resilienz unserer Gesellschaft zu gew?hrleisten. Gleichzeitig m¨¹ssen Daten vor unbefugtem Zugriff und nicht autorisierten ?nderungen gesch¨¹tzt werden. Daf¨¹r kommen Methoden wie verifizierte Zugangskontrollen, grossfl?chige kryptografische Infrastrukturen, vertrauensw¨¹rdige und sichere Rechenumgebungen sowie verschl¨¹sselte Speicher zum Einsatz. In der Kryptografie zeichnet sich durch Quantencomputer und Quantenkommunikation ein grundlegender Wandel ab. F¨¹r den Schutz der nationalen und internationalen Informationsinfrastruktur ist es entscheidend, die komplexen Wechselwirkungen und die wachsenden Abh?ngigkeiten zwischen diesen fortschreitenden Technologien zu beherrschen. 

Technologische Durchbr¨¹che bei datengest¨¹tzten Ans?tzen revolutionieren nahezu alle Wissenschaftsgebiete durch neuartige und erg?nzende Methoden. Dies ver?ndert nicht nur die Abl?ufe wissenschaftlicher Forschung und Entdeckung, sondern erm?glicht auch die L?sung komplexer Probleme in Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie in Sozial- und Geisteswissenschaften. Beispiele hierf¨¹r sind Fortschritte im Verst?ndnis nat¨¹rlicher Sprache, in der Arzneimittelforschung, Robotik und der Analyse medizinischer Daten f¨¹r Diagnosen und Therapien. Die Weiterentwicklung von Rechenkompetenzen und der Einsatz von KI tragen wesentlich zum gesellschaftlichen Fortschritt bei, insbesondere durch die F?rderung eines verantwortungsvollen Umgangs mit sozialen und nat¨¹rlichen Umgebungen. Hierbei ist ein Perspektivwechsel erforderlich:  Statt menschliche und k¨¹nstliche Intelligenz als Konkurrenten zu betrachten, sollten sie synergetisch zusammenarbeiten. Dies verlangt die Entwicklung interaktiver Mensch-Maschine-Plattformen, um konventionelle Ans?tze in Frage zu stellen. Ein verantwortungsvoller Einsatz dieser Technologien setzt technische Robustheit, Sicherheit sowie klare rechtliche Rahmenbedingungen voraus. Leitlinien sind notwendig, um Themen wie Interpretierbarkeit von Entscheidungen, Erkennung und Vermeidung von Verzerrungen sowie Fairness zu adressieren. Gleichzeitig wirft der erhebliche Energieverbrauch moderner Methoden des maschinellen Lernens Fragen zur Nachhaltigkeit auf, die insbesondere im Kontext verantwortungsvoller digitaler Transformationen dringend gekl?rt werden m¨¹ssen. 

Cyber-physische Systeme verbinden den Cyberspace mit der physischen Welt und treiben den Wandel moderner Gesellschaften voran. Das Internet der Dinge (IoT) integriert physische Objekte in Kommunikationsnetzwerke, wodurch Daten erfasst, ausgetauscht und Prozesse durch Interaktion mit der Umgebung optimiert werden k?nnen. Die Anwendungsf?lle reichen vom automatisierten Anbau in Landwirtschaftsbetrieben ¨¹ber Smart Cities (z. B. Elektrofahrzeugbatterien als flexible Speicher in integrierten Erzeuger-Verbraucher-Systemen) bis hin zu Wearables, die Gesundheitsdaten an Dienstleister ¨¹bermitteln. Erweiterte Realit?ten ¨C Augmented, Virtual und Mixed Reality ¨C verwischen zunehmend die Grenzen zwischen physischer und digitaler Welt. Fortschritte in der Robotik, kombiniert mit Daten und KI, er?ffnen zus?tzliche M?glichkeiten, etwa durch kollaborative Roboter in Industrieumgebungen oder Mikro- und Nano-Roboter in der medizinischen Behandlung. Um systemische Schwachstellen zu minimieren, sind strenge Sicherheitsstandards f¨¹r Ger?te und Systeme unerl?sslich. Einige technologische Fortschritte und Anwendungen werden erhebliche soziale und politische Auswirkungen haben, die es zun?chst umfassend zu verstehen gilt. Nur so kann gew?hrleistet werden, dass diese Entwicklungen der Gesellschaft zugutekommen. 

Quantencomputer k?nnten herk?mmliche Rechner erg?nzen, indem sie komplexe Rechenprobleme l?sen und so Forschung und Entwicklung vorantreiben. Die praktischen Anwendungsm?glichkeiten von Quantentechnologien auf reale Herausforderungen sind jedoch derzeit noch begrenzt. Mit der zunehmenden Verbreitung digitaler Technologien w?chst der Bedarf an neuartigen, energieeffizienten Paradigmen f¨¹r Rechenleistung und Datenspeicherung. Der Grossteil der heutigen Rechenleistung und Datenverarbeitung basiert auf integrierten Schaltkreisen aus Silizium. Neuartige Materialien wie Multiferroika oder spintronische Bauelemente, die nichtfl¨¹chtige Datenspeicher und Verarbeitung kombinieren, bieten grosses Potenzial f¨¹r Energieeinsparungen, Miniaturisierung und Effizienz. Angesichts allgegenw?rtiger Computersysteme wird die Energieineffizienz der bestehenden Recheninfrastruktur zu einer zentralen Herausforderung.