Sie sind winzig, bilden ein unsichtbares Netzwerk und überwachen unsere Körperfunktionen und die Umwelt. Sie warnen uns bei Gefahr: Herzpatienten vor Über­anstrengung, Allergiker vor Pollen. Sie analysieren unseren Gemütszustand und erkennen, ob wir fröhlich sind oder deprimiert. Sie sind Schutzengel und Spion zugleich. Was Ängste vor totaler Überwachung wecken kann, spielt sich in der Welt der Nanosensoren ab, der Zukunftsvision von Christofer Hierold.

Der Professor für Mikro- und Nanosys­teme an der ETH Zürich ist Koleiter eines Grossprojekts, das gute Chancen hat, als Flaggschiffprojekt der EU eine Milliarde Euro Fördergeld zu erhalten. Es trägt den vielsagenden Namen «Guardian Angels for a smarter life» (Schutzengel für ein schlaue­res Leben) und baut auf neue ­Möglichkeiten der Nanotechnologie. Die geplanten Sensoren sind deutlich kleiner und sparsamer im Energieverbrauch als heutige Mikrosysteme, die zum Beispiel in Smartphones ermitteln, ob der Nutzer das Gerät waagrecht oder senkrecht hält. Sind die Winzlinge erst einmal realisiert, sollen sie die Umwelt analysieren und Informatio­nen drahtlos an kleinste Recheneinheiten senden.

Selbstversorgende Systeme

«Die Nanosensoren bilden ein intelligentes System und sind als Alltagshilfe gedacht, sie erweitern unsere Sinne», sagt Hierold. Sensoren in Joggingkleidern könnten zum Beispiel die Ozonkonzentration in der Luft messen. Überstiege sie gesundheitsschädigende Werte, würden die Sensoren den Sportler über eine auf seine Brillengläser projizierte Karte umleiten. Oder sie könnten anhand feinster Körpergeräusche Krankheiten diagnostizieren. Denn unsere Knochen, Muskeln und Bänder sind mit ­einer Maschine vergleichbar, die knirscht und ächzt und im Krankheitsfall Misstöne von sich gibt. Und wenn in den Blutbahnen Strömungsgeräusche auftreten, kann das ein Hinweis auf Gefässkrankheiten sein.

Nanosensoren unterscheiden sich von heute verfügbaren Mikromesssystemen in zwei wesentlichen Punkten: der Miniaturisierung und der Energieversorgung. Während heutige Sensoren auf eine Batterie angewiesen sind, sollen sich Nanosenso­ren autonom versorgen. Die Forscher streben Systeme an, die verglichen mit heutigen nur noch einen Tausendstel so viel Energie brauchen. Nanosensoren könnten zum Beispiel Wärmeunterschiede in ihrer Umgebung nutzen, um Strom zu produzieren, oder aus Materialien hergestellt werden, die unter Druck eine winzige elektrische Spannung generieren.

Sensoren im Gehirn

In acht bis zehn Jahren dürften energieautarke Sensoren im Labor verfügbar sein, schätzt Hierold. Damit rücken selbstversorgende Netzwerke in Griffweite: Eine kleine Recheneinheit von der Grösse eines Hemdknopfs empfängt, analysiert und verarbeitet die Daten von mehreren Sensoren. Der unauffällige Rechner könnte mit einem Gesundheitszentrum in Verbindung stehen, wo Ärzte die Daten überwachen. Das Netzwerk würde immer und überall zur Verfügung stehen.

Diese Vorstellung weckt Ängste. Denn die gesammelten Personendaten könnten missbraucht werden. Ein zwiespältiges Gefühl beschleicht einen auch bei der Möglichkeit von Nanosensoren, die emotionale Zustände erfassen. Die analysieren, ob wir traurig oder fröhlich, verängstigt oder zuversichtlich, konzentriert oder abwesend sind. Die Initianten von «Guardian Angels» planen zum Beispiel Sensoren, die Augen- und Körperbewegungen erfassen. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf Wachheit und Befindlichkeit einer Person ziehen.

Nanosensoren könnten sogar direkt ins Gehirn eingeschleust werden und als Vermittler zur Umwelt dienen – eine futuris­tische Anwendung, die im Rahmen von «Guardian Angels» nicht verfolgt werde, betont Hierold. Andere Forschungsgruppen arbeiten jedoch schon daran, Maschinen durch Gedanken zu steuern. Mittels Strömen, die bei Gehirnvorgängen auftreten, könnten Gehbehinderte eines ­Tages Sensoren aktivieren und so einen Rollstuhl bewegen.

Ethik und rigoroser Datenschutz

«Wir wollen keine Mensch-Maschinen-Zwitter oder Cyborgs bauen, sondern Alltagshilfen», sagt Hierold. Er glaubt, dass das Leben dank Nanosensoren bequemer und sicherer wird. Die Technologie könnte an sensiblen Arbeitsplätzen Fehler verhindern, etwa im AKW oder im Operationssaal. Alte Menschen sollen dank digitalen Assistenten autonomer werden. «Es geht um nützliche Technik, nicht um Big Bro­ther», sagt Hierold. Um die Gefahr fehl­geleiteter Entwicklungen ausschliessen zu können, wird das Projekt einen Ethikrat einsetzen, der heikle Punkte unter die ­Lupe nimmt.

Ruth Baumann-Hölzle von Dialog Ethik, einer Zürcher Non-Profit-Organi­sation für Fragen der Ethik im Gesundheitswesen, beschäftigt sich seit Jahren mit der Ambivalenz neuer Technologien. «Ich sehe die positiven Seiten durchaus, aber mich beunruhigt das Manipulationspotential», sagt sie zum Projekt «Guardian Angels». Schutz oder Überwachung, Ermächtigung oder Entmündigung, die Grenzen sind fliessend.

Die Anwendungsmöglichkeiten neuer Technologien werden immer extremer, sind für Laien kaum mehr durchschaubar. «Das erhöht das Spannungsfeld zwischen Nutzen und Gefahren», sagt Baumann-Hölzle. Umso wichtiger sei die Diskussion möglicher Entgleisungen. Dazu gehöre der Schutz der gesammelten Daten, aber auch die Offenlegung von wirtschaftlichen Interessen beteiligter Firmen. Denn die spielten bei der Entwicklung neuer Techniken immer eine Rolle, sagt die Ethikerin.

Dass die «Guardian Angels» Potential für Missbrauch schaffen, anerkennt auch Hierold. Ein rigoroser Datenschutz werde die Anwender aber schützen, verspricht er. Und sie blieben weiterhin selbstbestimmt: «Wer die ‹Guardian Angels› nutzt, kann ­jederzeit aussteigen.» Es werde immer ­einen Schalter geben, mit dem man die Schutz­engel ausschalten könne.