Forschung

Die Forschungsgruppe Emerging Disruptive Technologies setzt sich mit drei zentralen Fragestellungen auseinander:

1. Wie gefährlich können neue technologische Entwicklungen aus sicherheitspolitischer, ethischer und rechtlicher Sicht werden, wenn sie ihren Weg in die militärische Nutzung finden?
2. Wie müssen Überprüfungsmaßnahmen zugeschnitten werden, um wirksame Rüstungskontrolle moderner Militärtechnologien überhaupt zu ermöglichen? 
3. Wie können neue Technologien dazu beitragen, zuverlässigere Instrumente für Rüstungskontrolle und Verifikation zu entwickeln?

Um belastbare Antworten zu erhalten, verfolgt die Gruppe einen interdisziplinären Forschungsansatz und verbindet die Politikwissenschaft mit den Naturwissenschaften. Denn nur die Kombination verschiedener Perspektiven kann beantworten, was politisch mit welchen Akteuren möglich ist, wo technologische Fallstricke liegen und wie diese – möglicherweise auch durch Technologie selbst – überwunden werden können. So verspricht der interdisziplinäre Ansatz wirksame Ansätze zur Stärkung der Rüstungskontrolle, die sich derzeit in einer schweren Krise befindet.

Der Fokus der Gruppe ist dabei auf die Zukunft gerichtet und nimmt vor allem Technologien in den Blick, die aus militärischer Sicht als neue disruptive Technologien verstanden werden – also Technologien, die geeignet sind, bisherige Machtstrukturen umzustoßen und schwächeren Herausforderern durch geschickte Innovation erlauben, an vormals stärkeren Akteuren militärisch vorbeizuziehen. Zu diesen Technologien zählen Hyperschallraketen, militärische Robotik, ferngelenkte sowie autonome und semi-autonome Waffensysteme, Nanotechnologie, verschiedenste Formen des „Human Enhancement“, Cyberoperationen, militärisch genutzte Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen oder auch der militärische Einsatz von Quantencomputern.

Einige dieser Technologien, wie zum Beispiel Hyperschallraketen, wurden zumindest schon von einigen Streitkräften eingeführt. Andere Technologien wie Quantencomputer sind noch Jahre oder gar Jahrzehnte von einer Einsatzreife entfernt. Für alle diese Technologien gilt, dass sie mit klassischen quantitativen Rüstungskontrollbemühungen, also Höchstgrenzen und Limitierungen, nur schwer oder praktisch gar nicht mehr einzuhegen sind.

Während zum Beispiel der Einsatz Künstliche Intelligenz in Waffensystemen Menschen aus kritischen Entscheidungsprozessen wie Zielauswahl oder Zielbekämpfung herausdrängen kann und der Einsatz von Autonomie in kritischen Funktionen Staaten einen signifikanten militärischen Vorteil verschaffen können, ist die Frage, wie KI in Waffensystemen kontrolliert werden kann, offen. Gleichwohl kann Künstliche Intelligenz aber unter bestimmten Bedingungen auch helfen, Rüstungskontrolle effektiver und objektiver zu machen, etwa bei der Auswertung von Inspektionsbildern oder der Unterscheidung zwischen einem seismischen Ereignis und einem Nuklearwaffentest. Die neue Forschungsgruppe am PRIF wird als Kernaufgabe genau dieses Spannungsfeld ausloten.

Die Forschungsgruppe Chemie- und Biowaffenkontrolle konzentriert sich auf die Rolle wissenschaftlicher und technologischer Entwicklungen in der Biologie, Biotechnologie und Chemie für die Nichtverbreitung und Abrüstung chemischer und biologischer Waffen (CBW) sowie für die Stärkung chemischer und biologischer Sicherheit. Sowohl die Biologie als auch die Chemie entwickeln sich in rasantem Tempo weiter und bringen, zum Teil unterstützt durch Künstliche Intelligenz oder Additive Fertigung, laufend Erkenntnisse und Innovationen für legitime, nützliche und wichtige Zwecke hervor, etwa zur Behandlung, Vorbeugung und Erkennung von Krankheiten oder für industrielle Anwendungen.

Aus einer rüstungskontroll-, friedens- und sicherheitspolitischen Perspektive sind einige dieser Entwicklungen jedoch ambivalent einzuschätzen. Manche Forschungsaktivitäten und Experimente, die auf legitime Ziele ausgerichtet sind, können signifikante Risiken bergen, wenn sie etwa für Waffenzwecke missbraucht oder unsachgemäß behandelt würden. Dies betrifft zum Beispiel Teile der sogenannten Gain-of-Function-Forschung an Krankheitserregern oder das High-Throughput-Screening auf Toxizität neuer chemischer Verbindungen, um nur zwei vieldiskutierte Beispiele zu nennen. Außerdem könnten einige Entwicklungen irgendwann auch unmittelbar für die leichtere Herstellung oder für den verdeckten Erwerb von CBW genutzt werden. Gleichzeitig können Fortschritte in der Biologie und Chemie dabei helfen, die Nichtverbreitung und Abrüstung in diesem Bereich zu stärken und so die bestehenden völkerrechtlichen Verbote von CBW zu unterstützen.

Die naturwissenschaftlich fundierte und interdisziplinäre Arbeit der Forschungsgruppe nimmt diese Ambivalenzen in den Blick und zielt darauf ab, zu realistischen Einschätzungen darüber zu gelangen, welche konkreten Risiken und Chancen sich durch wissenschaftliche und technologische Entwicklungen in ausgewählten Bereichen der Biologie und Chemie, aus der Konvergenz beider Disziplinen sowie durch Entwicklungen in anderen Bereichen wie der Künstlichen Intelligenz oder der Additiven Fertigung ergeben. Zu den zentralen Forschungsinteressen zählen entsprechend:

• die Beobachtung und Analyse wissenschaftlicher und technologischer Entwicklungen;
• die Einschätzung des Missbrauchspotenzials ausgewählter Experimente und Anwendungen;
• Strategien für den Umgang mit Desinformation mit Bezug zu CBW 
• die Einschätzung der Chancen für die Stärkung der CBW-Kontrolle, etwa bezüglich
  •  der Verifikation der Einhaltung bestehender rechtlicher Verpflichtungen und ihrer Durchsetzung, 
  • der Entdeckung und Identifizierung von Substanzen, 
  • der Erforschung der Reaktivitäten neuer Substanzen mit unbekanntem Risikopotential,
  • der Identifizierung und Untersuchung von möglichen CBW-Angriffen

Die Gruppe Science for Nuclear Diplomacy betreibt Forschung in den Bereichen Experimentalphysik und Computational Nuclear Engineering, um die Nichtverbreitung, Rüstungskontrolle und Abrüstung von Kernwaffen zu unterstützen. Sie hat Standorte in Darmstadt und Frankfurt. Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung neuartiger Verifikationstechniken zur Überprüfung der Einhaltung von entsprechenden Verträgen. Außerdem wird das Proliferationspotenzial neuer Nukleartechnologien bewertet. Schließlich erforscht die Gruppe Möglichkeiten zur Verringerung der Kernwaffenarsenale und der waffenfähigen spaltbaren Materialien.

Wir nutzen zahlreiche technische Tools und Methoden: Simulationen des Kernbrennstoffkreislaufs und der physikalischen Prozesse in den Anlagen sind wesentlich für die Entwicklung von Verifikationsansätzen. Wir führen die Arbeiten zur Abrüstungsverifikation fort, die zuvor in Aachen durchgeführt wurden, in denen wir Methoden entwickeln, um die Produktion und den Verbrauch von spaltbarem Material in der Vergangenheit zu rekonstruieren (Nuklear-Archäologie). Für diese Forschung nutzen wir computergestützte und datenwissenschaftliche Methoden (z.B. inverse Problemlösung, statistische Methoden). Über die Verifikation hinaus werden Simulationen eingesetzt, um das technische Potenzial neuer ziviler Nukleartechnologien zu bewerten, für Kernwaffenprogramme missbraucht werden zu können (Proliferation).

Der Strahlungsdetektion von Kernmaterialien kommt eine wichtige Rolle bei der Überprüfung der Nichtverbreitung, der Rüstungskontrolle und der Abrüstung zu. Hier konzentrieren wir uns auf Gamma-, Neutronen-, Antineutrino- und Myonenmessungen. Neben Simulationen zum Nachweis und zur Charakterisierung von Kernmaterial sowie zum Reaktorbetrieb führen wir im gruppeneigenen Labor experimentelle Arbeiten mit Gamma- und Neutronenquellen und passiven Detektionssystemen durch.

Über die technische Forschung hinaus engagieren wir uns in interdisziplinären Initiativen. Das wichtigste Projekt ist VeSPoTec — Verifikation in einer komplexen und unvorhersehbaren Welt: Soziale, politische und technische Prozesse. Im Mittelpunkt steht das, was wir als das Wesen der Verifikation betrachten: Technologien und technische Analysen auf der einen Seite und die politische Natur der nuklearen Governance auf der anderen Seite beeinflussen sich wechselseitig und bilden eine soziale Praxis der Vertrauensbildung. VeSPoTec untersucht diese Zusammenhänge anhand eines interdisziplinären Ansatzes, der Naturwissenschaften, Sozialkonstruktivismus, strategische Studien und Wissenssoziologie umfasst. Indem wir diese Perspektiven integrieren, um die verschiedenen Faktoren aufzudecken, die der Funktionsweise der Verifikation zugrunde liegen, wollen wir einen Beitrag zur Bewältigung der Herausforderungen für Verifikationsregime leisten.