In wenigen Jahren wird das passieren können. "Wenn es dannbei Ihnen zwischen den Zähnen knirscht, dann muss das nichtSand, sondern dann kann es ein Mikrocomputer sein", sagtRandy Katz, ein hagerer Mann aus Kalifornien, der nach"wilden Ideen und völlig verrückten Ansätzen" Ausschauhält, wenn es gilt, den Computer der Zukunft zu erfinden.

Randy Katz, in dessen Büro sich zu Bergen von Manuskripteneine Schar bunter Steckfiguren und eine Auswahl vonChipstüten gesellen, ist Professor an der amerikanischenElite-Universität Berkeley und Leiter einer Forschergruppe,die sich den Namen "Endeavour Expedition" gab.

Ein Forschungsziel der Computerpioniere: Sie wollen denRechner auf einen Kubikmillimeter schrumpfen lassen ­ dieGröße eines Stecknadelkopfes oder eines mittlerenSandkorns.

"Smart Dust", schlauen Staub, nennen die Forscher, was dain ihren Labors heranreift und am Ende noch weiterverkleinert werden soll (bis auf Maße von 1 mal 0,1Millimeter).

Ganze Wolken dieser Minicomputer, so die Vision, werden dieMenschheit in Zukunft umwabern. Die Winzlinge können sichselbst organisieren, miteinander kommunizieren und Datentransferieren. Außerdem sind sie befähigt, zu rechnen undein alles umspannendes Netzwerk zu bilden: das Omninet ­gerade so, als würde sich das gute alte Internet in einedicke Schicht Nebel verwandeln, die sich über dieZivilisation legt.

Der eloquente Berkeley-Professor ist es gewohnt, auf dierätselnden Blicke seiner Zuhörer zu reagieren, die seinemKonzept nur mühsam folgen können. Zur Illustration hat ersich ein, wie er findet, simples Beispiel zurechtgelegt,wie seine Staubkorn-Prozessoren "schon in wenigen Jahren"zum Einsatz kommen könnten: Katz verspricht seinem Publikumdas Ende von Erkältungen durch Klimaanlagen.

"Sitze ich allein in meinem Büro, pustet die Airconditionzu viel kalte Luft in den Raum. Habe ich Besuch, wird esschnell zu warm", erläutert der Professor. In Zukunft aberwürde schlauer Staub, fein zerstäubt in der Raumluft, mitseinen Sensoren die jeweilige Raumtemperatur und die Zahlder anwesenden Personen erkennen. Die Daten würden an einenZentralrechner übermittelt, der sodann nach den zuvoreingespeicherten Vorlieben der Anwesenden die Klimaanlageeinstellt.

Für die erste Ausbaustufe des geplanten Omninet stehen dieerforderlichen Komponenten schon bereit, versichert Katz."Hochleistungscomputerchips, drahtlose Kommunikation undSensorik ­ alles bereits vorhanden."

Erste Prototypen der miniaturisierten Computergenerationsind bereits entstanden. Sie haben einen Durchmesser vonfünf Millimetern und werden in einem schmucklosenGebäudeklotz gleich nebenan gefertigt, der sinnigerweiseder Architektur alter Großrechner nachempfunden ist. SmartDust verträgt bei seiner Herstellung keinerlei Hausstaub.Deshalb arbeiten Kris Pister, Professor für Informatik, undsein Studententeam im schummrigen Gelblicht einesReinraumes.

Mit einem hauchdünnen Laserstrahl brennen sie dieSchaltkreise ihrer Mikrorechner in funkelndeSiliziumscheiben. Ein ätzendes Säurebad legt anschließenddie Chipstruktur frei. Dann beginnt das schwierigeZusammenfügen der einzelnen Bauteile.

Mit der Ruhe eines Uhrmachers beugt sich Brett Warneke überdie Okulare eines Mikromanipulators, einer Art Werkbank mitintegriertem Mikroskop. Der Doktorand bringtcomputergesteuerte Greifarme in Stellung, die dieEinzelteile des Fünf-Millimeter-Rechners nach und nach insZiel manövrieren. "Ein leitfähiger Epoxid-Kleber hält dieBauteile fest beieinander", sagt Warneke.

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Unter dem Mikroskop wird die Konstruktionsweise desProzessorpartikels sichtbar, "eine Architektur, die vomMangel an Platz und an Energie bestimmt wird", so ProfessorPister. Das Fundament bildet eine rechteckige Batterie, dieim Verhältnis zur eigentlichen Technik an Bord des schlauenShuttles riesig ist.

Die Oberfläche des Stromspeichers wird zur Hälfte von einerSolarzelle bedeckt. Auf der anderen Hälfte klebt das Hirndes schlauen Körnchens, ein Siliziumchip aus eigenerProduktion. Momentan ist seine Leistungsfähigkeit noch argbegrenzt. "Je mehr Rechenoperationen, desto höher derEnergieverbrauch", begründet Warneke die Beschränkung.

Ein anderer Stromfresser ist auf den Chip montiert: dieoptische Sendeeinheit des Staubkorns.

Jedes Megabit, das durch die Luft übertragen wird, kostetEnergie. Um Strom zu sparen, entschied sich dasEndeavour-Team gegen einen Datentransfer mittelsRadiowellen, wie ihn das Mobiltelefon praktiziert."Stattdessen kommunizieren die Partikel überLaserstrahlen", erklärt Pister. Die Ersparnis istbeachtlich: Die Übertragung von einem Megabit benötigtdamit nur noch zehn Mikrojoule pro Sekunde ­ einSechsmillionstel der Energie, die eine 60-Watt-Glühbirne ingleicher Zeit verbraucht.

Das optische Übertragungsprinzip zwischen denMikrocomputern ähnelt demvon Morsezeichen, die sich Schiffe mit einer starken Lampezublinken. Entsprechend dem digitalen Code 0 und 1überträgt der Laser die Zustände "An" und "Aus". Einewinzige Laserdiode auf dem Oberdeck des Partikels sendetdie Lichtsignale aus. Der wird von einem Spiegel in dieRichtung eines zweiten Staubkorns umgelenkt; am Ziel fälltder Lichtblitz auf eine Fotodiode, die ihn wieder in einenelektrischen Impuls umwandelt.

Für den Kontakt der Kommunikationspartikel zur Bodenstationhaben sich die Tüftler aus Berkeley einen weiterenStromspartrick einfallen lassen: Nicht der schlaue Staubmuss einen Laserstrahl losschicken, um eine Botschaft zuversenden, sondern die Bodenstation.

Dafür hat Bryan Atwood, im Team verantwortlich für dieÜbertragungseinheit, einen kubischen Reflektor mitverspiegelten Innenseiten entwickelt, die sich über winzigeScharniere bewegen lassen. "So kann Smart Dust mitminimalem Energieaufwand einen Datenimpuls herstellen",sagt Atwood.

Zur ersten Bewährungsprobe seines Datenspiegels krabbelteAtwood, ein Testmodell unterm Arm, auf das Dach desInstituts. Warneke baute unterdessen auf einemgegenüberliegenden Tennisplatz die Empfangsstation auf."Der Laser konnte tatsächlich eine Verbindung herstellen",berichtet Atwood. Technisch sei es sogar möglich, denStrahl von Berkeley über die San Francisco Bay zu schicken­ 21 Kilometer weit.

Mit Hilfe der Laserkommunikation soll sich in dendezentralen Rechnereinheiten des Smart Dust, nach Art einesTermitenstaates, so etwas wie Gemeinschaftssinn entwickeln.Die Staubkörner unterhalten sich miteinander undorganisieren sich zu einem intelligenten Schwarm. "Auf demComputerchip werden wir dazu eine Software installieren,die aus selbstlernenden Algorithmen besteht", sagtEndeavour-Expeditionsleiter Katz.

Die Forscher wollen dem schlauen Staub nur die wichtigstenLebensfunktionen mit auf den Weg geben: eineStromversorgung, einen Kleinstcomputer, dieKommunikationshardware und die Software zur Verständigung.Alles andere sollen die Siliziumwinzlinge nach dem Willender Programmierer ­ wie der Mensch ­ aus Erfahrungenerlernen, die sie abspeichern, abrufen und untereinanderaustauschen. So passen sie sich allmählich ihrer Umgebungan und können bestimmte Aufgaben übernehmen.

Die Anpassungsfähigkeit des Systems soll mit einerflexiblen Rechnerarchitektur erreicht werden. HerkömmlicheProzessoren besitzen eine starre Struktur, ihreSchaltkreise sind auf dem Chip fest angelegt. KünftigeComputer, so auch der schlaue Staub, sollen dagegen über sogenannte rekonfigurierbare Recheneinheiten verfügen: DieSchaltkreise ähneln einem Schachbrett, bei dem jedeseinzelne Feld aus einer Rechner- und einer Speichereinheitbesteht.

Je nach Anwendung verschalten sich die Denkeinheiten neu,und zwar selbständig, ohne dass ein Computertechniker andem System herumschrauben oder ein Programmierer neueRechenbefehle eingeben müsste. "Der Unterschied zwischenSoftware und Hardware", erklärt Randy Katz, "wird aufhörenzu existieren."

Vorbild für solche Systeme, die sich in Richtung auf eineKünstliche Intelligenz bewegen, muss nach Katz' Meinung dieNatur sein. "Die hochkomplexen Informationsnetzwerke vonmorgen bilden ein elektronisches Ökosystem", sagt derProfessor. Solche anpassungsfähigen, sich selbstorganisierenden Systeme seien wenig anfällig für Fehler undäußerst robust. Winzige Superrechner werden Milliarden vonNetzwerken und lebensähnliche Gemeinschaften bilden. "Diealten Grenzen zwischen Natur und Technik lösen sich auf",sagt Katz.

Erst recht, wenn die schlauen Staubkörner auch noch Beinebekommen. Daran arbeitet in der Pister-Gruppe Richard Yeh.Am Mikromanipulator faltet er aus hauchfeinenSiliziumscheiben kleine Beinchen mit Gelenken. Diese Formvon mikromechanischem Origami erlaubt dem Smart Dust einenseitlichen Gang, "ähnlich dem eines Krebses", so Yeh.

Wie schon beim Internet gibt es an derSmart-Dust-Entwicklung auch ein hohes Interesse derMilitärs. Drei Millionen Mark Fördergelder pumpt dasPentagon in das Berkeley-Projekt. Mit den unauffälligenStaubpartikeln, so die Hoffnung, ließe sich elegantSpionage hinter den feindlichen Linien betreiben; SmartDust könnte gegnerische Panzer aufspüren und dafür sorgen,dass sie lahm gelegt werden.

Das eigentliche Operationsgebiet sieht die Pister-Truppeallerdings im Zivilleben. Schlauer Staub bildet eine nahezuunsichtbare Kommunikationsinfrastruktur. In der Atmosphäreausgesetzt, könnten die Staubpartikel Wetter oder Verkehrbeobachten. Die Computerforscher in Berkeley wollen jedesdenkbare elektronische Gerät mit einem Mikrorechnerausstatten, der Defekte aufspürt, noch bevor sie auftreten,und vorbeugend den Service alarmiert.

Im Wohnraum registrieren die Partikel jede eintretendePerson, stellen Arbeitsgerät, Bürosessel und Klimaanlagepassend ein. Schlauer Staub an den Fingerkuppen erspürt dieBewegung der Hand. "So könnte man, allein indem man dieHand bewegt, Texte schreiben, zeichnen oder Skulpturenformen", plant Kris Pister.

Selbstverständlich könne man dem schlauen Staub auchbefehlen, einen Freund anzurufen, eine Vortragsfolie an dieWand zu werfen oder schnell herauszufinden, wo es noch umMitternacht eine Pizza zu bestellen gibt. Er wird sich aufder Stelle im Omninet umhören.

"Die Zukunft ist eine Welt aus kommunizierenden Maschinen",sagt einer der wichtigsten Vordenker des Silicon Valley,Paul Saffo: "Maschinen werden zum Wohl der Menschen mitMaschinen kommunizieren.Nur noch ein halbes Prozent des Informationsaustauscheswird direkt zwischen Menschen stattfinden."

Am Netzwerk der Zukunft stricken nicht nur Ingenieure undInformatiker in Berkeley. Die großen US-Computerkonzernewie IBM, Microsoft und Sun unterstützen zu gleichen Teilenein nicht minder ehrgeiziges Projekt am MassachusettsInstitute of Technology, das den programmatischen Namen"Oxygen", Sauerstoff, trägt.

Herzstück ist ein technischer Alleskönner namens Handy 21,eine Art Mobiltelefon, das mit einem rekonfigurierbarenComputerchip ausgestattet ist. Damit spricht es unteranderem mehrere Fremdsprachen.

Dem Leiter des Oxygen-Projekts, Michael Dertouzos, mangeltes nicht an Phantasie: "Sie sitzen in Paris und wolleneinen Freund in Amerika anrufen", erzählte er unlängst denstaunenden Teilnehmern einer Computertagung. "Dann sprechenSie einfach ins Handy 21: 'Kontaktiere Joe'."

Alles Weitere erledigt die Maschine: Sie erfährt von einemvirtuellen Diener in Joes Büro, dass er auf einem Meetingin Boston ist, in das sich Handy 21 umgehend einklinkt."Mikrocomputer in den Wänden des BostonerBesprechungszimmers registrieren eine geöffnete Zimmertür.Ein Signal, dass Handy 21 zu Joe durchstellen kann",doziert Dertouzos. Joe kann sich jetzt von seinem eigenenHandy Unterlagen für das Telefonat kommen lassen oder dasGerät bitten, zwei weitere Teilnehmer für eineTelefonkonferenz aufzuspüren.

Oxygen ist überall. Künftige Netzwerke, wie auch immer siedann heißen, werden sich in die Luft verflüchtigt haben.Informationsströme werden nur noch in Datenmenge proKubikmeter gemessen. Die Nachfolger der Internet-Technikwerden ein reges Eigenleben, aber keine Ein- undAusschaltknöpfe besitzen.

Dafür werden die Netzwerke lange Datenschatten werfen. Überjeden Menschen sammeln sie gewaltige Informationsmengen,sei es in Form von Videoaufzeichnungen undBewegungsprofilen oder über sein Konsumverhalten. Diegeistigen Väter der Superkommunikatoren gehören zu jenerSorte amerikanischer Forschungsoptimisten, die das wenigbeunruhigt. Gegen Risiken und Nebenwirkungen haben siestets eine raffinierte Idee. "Parallel zur Entwicklungallumfassender Netzwerke entstehenVerschlüsselungsverfahren, mit denen sensible Daten vorfremdem Zugriff geschützt sein werden", glaubt Katz.

Auch Pister ist ein pragmatischer Typ und denkt an diepraktischen Folgen seiner Erfindung: Nein, weder mit einerdramatischen Zunahme von Atemwegserkrankungen noch mitneuen Formen von Hausstauballergie sei zu rechnen.

"Wer schlauen Staub inhaliert, sollte sich in diesem Punktjedoch keine Sorgen machen", beruhigt Pister seine Zuhörer:"Bei einem Durchmesser von einem Millimeter wird so einPartikel einfach ausgehustet."