Spenden von Rechenleistung "Fast jeder kann sich an der Corona-Forschung beteiligen"

Die Suche nach einem Mittel gegen das Coronavirus ist extrem rechenintensiv. Der Mathematiker Christian Hesse ruft deshalb auch Privatnutzer auf, ihre Mobilgeräte und Computer einzubringen - und zu spielen.
Ein Interview von Judith Horchert
Laptopnutzer: Corona-Forschung per Computerspiel

Laptopnutzer: Corona-Forschung per Computerspiel

Foto: Felix Zahn/ Photothek/ Getty Images

SPIEGEL: Herr Hesse, Ihrer Meinung nach sollten die Menschen ihre Computer in der Coronakrise nicht nur für Videokonferenzen und Netflix nutzen, sondern auch, um der Forschung zu helfen. Wie meinen Sie das?

Christian Hesse: Das Coronavirus ist eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit und das Leben vieler Menschen weltweit. Wir brauchen eine konzertierte Aktion von möglichst vielen einfallsreichen, kreativen und intelligenten Menschen. Und wir brauchen Leute, die bereit sind, mit ihren Computern zu Hause mitzuhelfen.

Zur Person
Foto: Vlad Sasu

Prof. Christian Hesse, Jahrgang 1960, lehrt Mathematische Statistik an der Universität Stuttgart. Er hat unter anderem das Bundesverfassungsgericht zu mathematischen Aspekten des Wahlgesetzes beraten. Die Corona-Forschung beobachtet er mit seiner "Leidenschaft, um mit Daten und Berechnungen Gutes zu tun", sagt er.

SPIEGEL: Und wie?

Hesse: Dafür gibt es überraschende Möglichkeiten. Wer zum Beispiel gern am Computer spielt, kann mit einem bestimmten Spiel helfen. Das gab es bereits in der Aids-Forschung: Damals haben Forscher jahrelang daran gearbeitet, die Molekülstruktur eines Proteins zu erforschen. Man wusste zwar, welche Aminosäuren dieses Protein enthält, aber nichts über die räumliche Verschlingung und Gestaltung dieses Moleküls. Diese Information brauchte man aber, um ein Medikament zu entwickeln. Als letzten Ausweg hat eine Forschergruppe der University of Washington ein Computerspiel namens "Foldit" entwickelt.

SPIEGEL: Was war Ziel dieses Spiels?

Hesse: Die Spieler sollten im dreidimensionalen Raum Molekülketten falten, und für jede Verschlingung errechnete die Spielsoftware einen Energiewert. Das Ziel des Spiels war, die Struktur mit minimalem Energiewert zu finden. Denn die kommt in der Natur vor.

SPIEGEL: Und hat ein Spieler die Lösung gefunden?

Hesse: Die Forscher riefen die Gaming-Community zu Hilfe, und rund 60.000 Leute haben sich daran beteiligt. Und tatsächlich gelang einem Spieler das, was den Wissenschaftlern in zehn Jahren nicht gelungen war, nach nur drei Wochen. Für die aktuelle Corona-Forschung wird dieses Spiel "Foldit"  von den Forschern aus Washington ebenfalls eingesetzt. Diesmal soll die Struktur des sogenannten Spike-Moleküls gefunden werden. Fast jeder kann sich also an der Corona-Forschung beteiligen, indem er oder sie dieses Spiel spielt.

SPIEGEL: Und bloßes Spielen durch Herumprobieren reicht schon - oder braucht man Vorkenntnisse?

Hesse: Es ist eine Art von Schwarmintelligenz. Wenn ganz viele Menschen irgendetwas machen - und selbst, wenn es nur irgendwas Beliebiges ist -, ist die Chance sehr groß, dass ein paar davon genau das Richtige machen. Im aktuellen Fall werden die Erfolg versprechenden Strukturen, die in dem Spiel gefunden werden, für Laboruntersuchungen verwendet und können zu möglichen Impfstoffen führen.

SPIEGEL: Sie selbst arbeiten gar nicht mit den Corona-Forschern zusammen - wieso beschäftigen Sie deren Rechenprobleme?

Hesse: Erstens hatte ich als Wissenschaftler selbst schon mit sehr rechenintensiven Sachen zu tun. Zum Beispiel habe ich den Bundestagspräsidenten beraten, wie man das Wahlrecht für den Bundestag reformieren könnte - da geht es zum Beispiel um die Neudimensionierung von Wahlkreisen. Schon dafür habe ich mir mehr Rechenleistung gewünscht - und kann nur erahnen, wie es jetzt den Forschern gehen muss, die so viel größere Probleme haben.

SPIEGEL: …und zweitens?

Hesse: Zweitens bin ich auch als Mensch und Mitmensch, der sich infizieren kann, schlicht daran interessiert, dass möglichst schnell ein Impfstoff und ein Medikament gefunden werden.

SPIEGEL: Nun hat nicht jeder in der aktuellen Krise die nötige Zeit und Muße zum Spielen am Computer.

Hesse: Es gibt eine zweite Möglichkeit zu helfen: eine Rechenspende. In Deutschland gibt es unglaubliche Rechenressourcen, verteilt nicht nur über Großrechner der Forschungseinrichtungen, sondern mehr noch über private Laptops, Spielkonsolen und Smartphones. Zusammengenommen gibt das eine gewaltige Kapazität, und die Corona-Forschung ist auch extrem rechenintensiv.

SPIEGEL: Was ist so aufwendig zu berechnen?

Hesse: Auch wenn man die Aminosäuren eines Moleküls kennt, zum Beispiel die des Coronavirus, ist es noch ein weiter Weg dahin, die räumliche Struktur auszurechnen. Selbst die stärksten Supercomputer der Welt bräuchten auf sich allein gestellt Monate dafür. Wenn aber viele Menschen ein bisschen was von der Rechenleistung spenden, die sie selbst zur Verfügung haben, kann das so viel werden, dass es die Leistung der Supercomputer um ein Tausendfaches übersteigt. So könnten manche Berechnungen statt Monate nur noch einige Stunden dauern.

SPIEGEL: Und wie kommt die Leistung der Geräte zu den Forschern?

Hesse: Als Nutzer lädt man sich ein Programm runter, zum Beispiel eine Smartphone-App. Ganz grob gesprochen, funktioniert es so: Das riesige Rechenproblem, das die Forscher haben, wird in viele kleine Häppchen zerlegt. Die App spielt diese Häppchen den einzelnen Spendern zu, und auf deren Geräten werden diese sogenannten Work Units, also Arbeitseinheiten, bearbeitet und danach zu den Forschern zurückgeschickt. Die fügen die vielen Puzzleteilchen dann zu einem Gesamtbild zusammen.

SPIEGEL: Werden die Spender durch diese Rechnerei nicht bei der eigenen Nutzung beeinträchtigt - etwa, weil ihr Gerät langsamer wird?  

Hesse: Man bekommt davon gar nichts mit, weil das Programm nur aktiv ist und auf die Rechenleistung zurückgreift, wenn man sie als Nutzer selbst gerade nicht braucht. Wenn man anfängt, am Computer selbst etwas zu machen, schaltet sich die Software ab. Natürlich kann man sie auch jederzeit selbst ausschalten oder löschen.

SPIEGEL: Wer steckt hinter solchen Programmen?

Hesse: Es gibt verschiedene Projekte von renommierten Forschern und Universitäten in den USA, zum Beispiel Folding@Home  oder Rosetta@home . An deren Corona-Forschung kann man sich auf diesem Weg bereits beteiligen. Ich möchte auch an das Robert Koch-Institut appellieren, zusammen mit einem Rechenzentrum eine App zu entwickeln, sodass man auch der rechenintensiven Corona-Forschung in Deutschland Rechenspenden leisten kann.

SPIEGEL: Wird denn grundsätzlich jede Spende benötigt?

Hesse: Je mehr die Forscher bekommen, desto schneller wird das Ziel der Berechnung erreicht. Das Spendenvolumen variiert ja, und wenn sie einmal gerechnet haben, dann haben sie ein Kontingent erst mal verbraucht. Für anschließende Rechnungen brauchen sie dann mehr.