Grosserfolg auf europäischer Ebene

Peter B¨¹hlmann ist Professor f¨¹r Mathematik. Seine Schwerpunkte sind Statistik, maschinelles Lernen und Bioinformatik. Mit dem ERC Advanced Grant wird er leistungsf?hige und robuste Prognosemethoden entwickeln, die sich f¨¹r Fragen und Szenarien der Biologie und ?konomie einsetzen lassen. Dazu befasst er sich mit Ursache-Wirkungs-Beziehungen in komplexen Datenmengen. Die Schl¨¹sselidee beruht auf der Erkenntnis, dass sich solche Beziehungen (sog. Kausalit?ten) selbst dann nicht ?ndern, wenn die experimentellen Bedingungen wechseln oder unterschiedliche st?rende Einfl¨¹sse (sog. Perturbationen) auftreten. Die ETH-Forschenden kehren diese Idee um: Ihre Algorithmen suchen in riesigen, heterogenen Datenmengen nach stabilen, unver?nderlichen Beziehungen. Aus diesen schliessen sie auf Kausalit?ten zur¨¹ck.

Wie ver?ndert der Nationalismus den Staat? Im Rahmen seines ERC Advanced Grant schl?gt Lars-Erik Cederman, Professor f¨¹r internationale Konfliktforschung, eine neue Theorie der nationalistischen Staatstransformation vor. Diese Theorie will er mit historischen Karten und Archivdaten testen, die per maschinellem Lernen ausgew?hlt werden. Im ERC-Projekt untersucht er, wie Staaten entstehen, wie der Nationalismus die Aussengrenzen und inneren Strukturen ver?ndert und wie solche Prozesse mit Kriegen wechselwirken. Die Ergebnisse will Cederman nutzen, um abzusch?tzen, inwieweit bestimmte, politische Reformvorschl?ge ¨C wie eine territoriale Teilung oder die Verteilung von Macht ¨C auftretende Konfliktrisiken verringern k?nnen. Die Ergebnisse k?nnten speziell f¨¹r multiethnische Staaten relevant sein.

In seiner Forschung besch?ftigt sich Martin Fussenegger, Professor am Departement f¨¹r Biosysteme, mit synthetischen Genschaltkreisen, um Stoffwechselkrankheiten zu behandeln. Einige der Schaltkreise sind lichtgesteuert. In seinem ERC-Projekt will er nun die Grundlagen f¨¹r elektronisch regulierte Gen-Netzwerke erarbeiten. In solch neuartigen Netzwerken soll einerseits Strom die Genexpression steuern und andererseits Elektronik genetisch programmiert werden k?nnen. Das Ziel ist, dass drahtlos mit Energie versorgte Implantate voller Designerzellen den Stoffwechsel ¨¹berwachen, ferngesteuert Proteinwirkstoffe herstellen und diese dosiert abgeben. Der ETH-Professor m?chte die Konzepte und Ger?te in einem Machbarkeitsnachweis anhand von Diabetes validieren. Dies ist der zweite ERC Advanced Grant f¨¹r den Basler Biotechnologen.

Ursula Keller, Professorin f¨¹r Kurzzeitlaserphysik, erh?lt bereits zum zweiten Mal einen ERC Advanced Grant. In ihrem neuen Projekt will sie einen neuartigen Doppelkamm-Halbleiterlaser entwickeln, der f¨¹r Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich eingesetzt werden kann. Diese Technik ist f¨¹r viele Anwendungen in Forschung und Industrie von Interesse, beispielsweise in der Umwelt- und Pharmaforschung. Das neue Konzept hat sie zusammen mit ihrer Forschungsgruppe im nahen Infrarotbereich erfunden. Es basiert auf einem einzelnen kosteng¨¹nstigen Halbleiterlaser, der zwei Frequenzk?mme erzeugt und f¨¹r viele Anwendungen nicht weiter stabilisiert werden muss. Das ist einzigartig in diesem Gebiet. Sie will diese Lasertechnologie nun in den mittleren Infrarotbereich bringen, was aufgrund der Halbleitertechnologie ihrer Laser m?glich ist.

Ruben Kretzschmar ist Professor f¨¹r Bodenchemie am Departement f¨¹r Umweltsystemwissenschaften. Seine Forschungsgruppe untersucht Prozesse, welche die Kreisl?ufe von Spurenelementen in der Umwelt kontrollieren. Manche dieser Spurenelemente sind f¨¹r Lebewesen giftig, andere essentiell f¨¹r funktionierende ?kosysteme. Eisen spielt eine besondere Rolle, weil es an vielen biogeochemischen Prozessen beteiligt ist. In seinem ERC-Projekt will Kretzschmar Ans?tze entwickeln, die es erstmals erm?glichen, Umwandlungsprozesse von Eisenmineralen direkt in B?den und Sedimenten zu untersuchen. Die Forschungsgruppe erhofft sich dadurch ein tieferes Verst?ndnis der Kreisl?ufe von Eisen und anderen Elementen in der Umwelt. Solche Erkenntnisse sind auch f¨¹r die Sanierung kontaminierter B?den von Bedeutung.

John Lygeros ist Professor f¨¹r Regelungstechnik und Computation. In seinem ERC-Projekt wird er neue Regelungstechnik-Methoden entwickeln, mit denen sich auch umfangreiche und datenintensive Anwendungen optimieren lassen. Dazu geh?rt beispielsweise das vorausblickende Energiemanagement grosser Geb?ude oder von Stadtteilen, das Wetterprognosen und andere mit Unsicherheiten behaftete Daten miteinbezieht. Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind Angebote zur gemeinsamen Fahrzeugnutzung, welche die Koordination von vielen Teilnehmern mit unbekannten Bed¨¹rfnissen erfordern.

Marco Mazzotti, Professor am Institut f¨¹r Verfahrenstechnik, erforscht Trennprozesse, die unter anderem in Kohlendioxid-Abscheide- und -Speichersystemen Anwendung finden. Ein weiterer seiner Schwerpunkte ist die Kristallisation. Viele Produkte in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie werden als Pulver durch einen kontinuierlichen Kristallisationsprozess hergestellt. Dabei werden Kristalle durch Sekund?rkeimbildung in ger¨¹hrten Kristallsuspensionen erzeugt. In seinem ERC-Projekt m?chte Mazzotti L¨¹cken im wissenschaftlichen Verst?ndnis der Sekund?rkeimbildung im Mikromassstab schliessen. Davon verspricht er sich, die kontinuierliche Kristallisation im Prozessmassstab zu optimieren und steuern zu k?nnen. Der ETH-Professor hofft, dass das Projekt die Wissenschaft der Kristallisation und die damit verbundenen industriellen Prozesse wesentlich beeinflussen wird.

Als Professor f¨¹r Mathematik forscht Rahul Pandharipande in der algebraischen Geometrie. Zu seinen Schwerpunkten z?hlt namentlich ein bestimmter Typ von geometrischen R?umen, die sog. Modulr?ume von Kurven. Seit der Jahrtausendwende hat sich eine sehr fruchtbare Beziehung zwischen algebraischer Geometrie, Quantenfeldtheorie und Stringtheorie etabliert. Besonders zwischen der algebraischen Geometrie der Modulr?ume und den sog. Pfadintegralen der Quantenfeldtheorie gibt es mehrere, wichtige Verbindungen. Mit diesen Integralen erfasst die Quantenmechanik alle m?glichen Pfade, auf denen sich ein Teilchen von A nach B bewegen kann. Mit seinem zweiten ERC Advanced Grant will Pandharipande solche Modulr?ume besser verstehen und die L?sung von stringtheoretisch relevanten Integralen erm?glichen.

Ruth Signorell befasst sich in ihrer Forschung mit Aerosolen und Nanopartikeln. In ihrem ERC-Projekt untersucht sie mit Photoelektronenspektroskopie elementare Transportprozesse langsamer Elektronen in Fl¨¹ssigkeiten und an der Grenzfl?che von Fl¨¹ssigkeiten zu Gasen, Feststoffen sowie anderen Fl¨¹ssigkeiten. Dazu werden in freischwebenden kleinen Tr?pfchen (Aerosolen) freie Elektronen durch Einstrahlung von Licht hoher Energie erzeugt. Eine empfindliche Messanordnung vermisst dann Geschwindigkeit und Richtung der aus den Tr?pfchen entweichenden Elektronen. In diesem Projekt geht es um eine wichtige Frage der Grundlagenforschung: Wie und wie schnell verlieren langsame Elektronen ihre Energie durch St?sse mit Fl¨¹ssigkeitsmolek¨¹len? Erkenntnisse in diesem Bereich sind unter anderem bedeutend f¨¹r das Verst?ndnis von Strahlensch?den in lebenden Organismen.

Heini Wernli ist Professor f¨¹r die Dynamik der Atmosph?re und interessiert sich daf¨¹r, welche physikalischen Prozesse die Struktur und Entwicklung von Wettersystemen wie beispielsweise Tiefdruckgebieten und Niederschlagsereignissen bestimmen. In seinem ERC-Projekt will er ein umfassendes Bild davon erhalten, wie sich meteorologisch extreme Jahreszeiten im heutigen und zuk¨¹nftigen Klima gestalten. Konkret m?chte er zum Beispiel verstehen, wie ein besonders niederschlagsreicher Winter in verschiedenen Regionen der Welt in Zukunft aussehen k?nnte und welche Wetterprozesse daf¨¹r verantwortlich sein werden. Zudem will Wernli untersuchen, wie sich extreme Jahreszeiten sozio?konomisch auswirken werden, etwa besonders schneereiche oder schneearme Winter auf den Tourismus im Alpenraum.