Mini-Urknall, World-Wide-Web und gerechte Versicherungstarife

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1 Mini-Urknall, World-Wide-Web und gerechte Versicherungstarife Grundlagenforschung und Technologietransfer Prof. Dr. Michael Feindt Institut für Experimentelle Kernphysik Universität Karlsruhe Wissenschaftlicher Beirat Phi-T GmbH 1

2 Mini-Urknall, World-Wide-Web und gerechte Versicherungstarife Grundlagenforschung und Technologietransfer Prof. Dr. Michael Feindt Institut für Experimentelle Kernphysik Universität Karlsruhe Wissenschaftlicher Beirat Phi-T GmbH 2

3 Elementarteilchenphysik beschäftigt sich mit den kleinsten Strukturen im Universum Die Welt im Kleinen Rosen ,001 m 1 m km 3

4 Teilchenphysik und Kosmologie Verständnis der Elementarteilchenphysik ist entscheidend für das Verständnis des sehr frühen Universums. Je höher die Energie, desto näher kommen wir an den Urknall heran. Jetzt sind wir bei ca. 0, Sekunden. 4

5 Urknall 5

6 Teilchenphysik- Experimente weltweit - aber konzentriert Fermilab Cornell DESY KEK Brookhaven SLAC CERN 6

7 Deutsches Elektronen-Synchrotron Hadron-Elektron Ring-Anlage HERA DESY Hamburg 7

8 Tevatron am Fermilab (Chicago) CDF D0 Hauptgebäude Uni Karlsruhe Hauptring und Tevatron Injektionsring 8

9 Der LEP - Speicherring am CERN 9

10 Das CERN in Genf: gegründet 1957 ca Angestellte (davon 4 Nobelpreisträger) und 6000 Gäste (incl. Nobelpreisträger) aus 500 Instituten der ganzen Welt Jahresbudget ca CHF (Jeder deutsche Bürger: ca. 2 Euro / Jahr) Stromverbrauch ca MWh/ Jahr LEP: 7 Jahre Bau und 12 Jahre Operation ( ) Zukunftsprojekt LHC im LEP Tunnel, Betrieb ab ca

11 Blick in den Tunnel: 27 km Magnete und Beschleunigungsstrecken Im Strahlrohr: Vakuum besser als im interstellaren Raum 11

12 Magneten von LEP 12

13 Supraleitung: extreme Kühlung notwendig: nur knapp über dem absoluten Nullpunkt (kälter als die kosmische Hintergrundstrahlung) Supraleitende Beschleunigungsstrecke für LEP II 13

14 Zugang zum DELPHI-Experiment 14

15 100 Meter tiefer: DELPHI 15

16 DELPHI Endplatte 16

17 Erzeugung von Teilchen (und Antiteilchen) aus reiner Energie (Mini-Urknall) Teilchen Antiteilchen Energie Licht (Photon) 17

18 18

19 19 OPAL Experiment am LEP

20 Elementare Bestandteile der Materie Quarks: up down Leptonen: charm strange top bottom Bausteine der Materie des heutigen Universums e Elektron Neutrino µ Myon Neutrino τ Tau Neutrino 20

21 Fundamentale Kräfte Gravitation Elektromagnetische Wechselwirkung Starke Wechselwirkung Schwache Wechselwirkung 21

22 Offene Fragen Warum gibt es Masse? Wie erklärt sich das Materie/Antimaterie-Ungleichgewicht im Universum? Was ist die Dunkle Materie? Gibt es eine Urkraft, aus der alle vier Wechselwirkungen hervorgehen? Trotz allen Erfolgs: Es muss noch,,neue Physik jenseits des Standardmodells geben. ==> Zukunftsprojekte: LHC am CERN (im Bau), Electron Linear Collider? Myon-Collider? 22

23 Fortschritt in der Teilchenphysik kleinere Strukturen höhere Energien größere Anlagen extremer technologischer Aufwand hohe Kosten / langandauernde Projekte große Gruppen (LHC Exp.: >2000 Physiker) internationale Zusammenarbeit keine hierarchischen Strukturen Kommunikation in großen Gruppen (wird langsam zum Problem) Effizienz durch extreme Motivation und Begeisterung Spin-Offs: Mehr als nur die Teflon-Pfanne 23

24 Spin-Offs Hadronen-Therapie für ansonsten unbehandelbare Tumore Das World Wide Web Grid-Computing NeuroBayes - Neuronale Bayes sche Statistik für die Wirtschaft

25 Hadronen-Therapie Entwicklung vom CERN initiiert (Prof. Ugo Amaldi) Übliche Strahlentherapie zerstört nicht nur den Tumor, sondern auch das Gewebe davor und dahinter. Hadronen-Strahlung kann auch in der Tiefe sehr genau lokalisiert werden. 25

26 Das World Wide Web Entwicklung am CERN (http-protokoll) Technisches Problem: Kommunikation in großen internationalen Kollaborationen Innerhalb von 10 Jahren: Weltweiter Siegeszug. Heute fast in jedem Haushalt vorhanden 26

27 Das Internet 27

28 Das Internet 28

29 Das Internet 29

30 Das Internet 30

31 Das Internet 31

32 Das Internet 32

33 Das Internet 33

34 Die Zukunft des Internets - das Grid Zukunftsprojekt LHC am CERN Inbetriebnahme riesige Detektoren ATLAS CMS 34

35 Ein LHC-Ereignis (Simulation) 35

36 Datenrate In jedem LHC-Experiment werden pro Sekunde mehr Daten anfallen als heute durch die gesamte Telekommunikation der Welt: 1 PetaByte pro Sekunde -- 1 Millionen CDs pro Sekunde Nach 3-stufigem Online-Filter: 1 PetaByte pro Jahr müssen gespeichert und verteilt werden. Computing-Rechenzeit und Speicherplatz müssen weltweit verteilt werden. Zugänglich wie das Web. 36

37 Grid Computing: Globales Teilen von Speicherplatz und CPU Forschungszentrum Karlsruhe und Universität Karlsruhe spielen wichtige Rolle 37

38 Datenanalyse und statistische Methoden Optimiert durch weltweiten Wettbewerb, aus den begrenzten und teuren Daten möglichst viele neue physikalische Erkenntnisse zu extrahieren. 38

39 Neuronale Netzwerke Neuronale Netzwerke: Selbstlernende Computerverfahren, der Natur nachempfunden Frontal Lobe Motor Cortex Parietal Cortex Temporal Lobe Brain Stem Occipital Lobe Cerebellum 39

40 Neuronale Netzwerke Die Information (das Wissen, die Expertise) steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen 40

41 NeuroBayes Prinzip < NeuroBayes > Teacher: Lernen von komplizierten Zusammenhängen aus bestehenden Datenbanken < NeuroBayes > Expert: Prognosen für unbekannte Daten Signifikanzkontrolle Input Preprocessing Postprocessing Output 41

42 Funktionsweise: Training und Anwendung Historische oder simulierte Daten Datensatz a =... b =... c = t =! NeuroBayes Teacher Aktuelle Daten Expertensystem Expertise Wahrscheinlichkeit, dass Hypothese stimmt (bei Klassifikation) oder Wahrscheinlichkeitsdichte für die gesuchte Grösse t Datensatz a =... b =... c = t =? NeuroBayes Expert f t t 42

43 Erfolg Diese,,künstliche Intelligenz kann viele komplizierte Zusammenhänge besser erkennen als z.b. ihre Autoren selbst. Wenn sie erstmal gefunden sind, sind sie oft auch für den Menschen verständlich und nachvollziehbar. Sehr erfolgreiche Anwendungen in der Physik. Viele Millionen gespart. Viele Analysen erst ermöglicht. 43

44 Erkenntnis Diese Methoden sind nicht nur in der Physik anwendbar 44

45 Ausgründung aus der Universität Karlsruhe ( -seed Programm des BMBF): Technologietransfer Anwendungen von NeuroBayes in der Wirtschaft 45

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47 Anwendungen von NeuroBayes in der Wirtschaft > Industrielle Forschung z.b. Qualitätsklassifizierung, Fertigungskontrolle > Medizin- und Pharma-Forschung z.b. Wirkungen, Nebenwirkungen, Wechselwirkungen von Medikamenten > Banken z.b. Kredit-Scoring (Basel II), Bewertung von Derivaten > Versicherungen z.b. Risikovorhersage, Kündigungswahrscheinlichkeit Voraussetzung: es müssen (historische oder simulierte) Daten vorhanden sein. 47

48 Anwendung für Versicherungen > Vorhersage des Risikos, dass von individuellen Kunden ein Schaden gemeldet wird. > Vorhersage der Kündigungswahrscheinlichkeit individueller Kunden. > Berechnung der Wahrscheinlichkeit, dass es bei einer Schadenmeldung um Versicherungsbetrug handelt. > Entwurf gleichzeitig gerechterer und profitablerer Tarifsysteme. 48

49 Beispiel Kfz-Haftpflicht Schon heute übliche Risikodifferenzierung: Schadenfreiheitsrabatt, Typklasse, Regionalklasse, Kilometerklasse: NeuroBayes-Analyse hat gezeigt: So einfach ist es nicht! Die Mehrheit der Kunden zahlt relativ zu ihrem Risiko zu viel. Man kann das Risiko individuell erheblich genauer vorhersagen: Geschlecht, Alter, Typklasse, Fahrerfahrung, weitere Angaben und insbesondere die Korrelationen zwischen ihnen. 49

50 Nutzen des NeuroBayes-Wissens Einführung eines auf NeuroBayes beruhenden Prämiensystems kann: > Gerechtigkeit schaffen > Gute Kunden binden ( zum großen Teil niedrigere Prämien möglich ) > Bei der Akquise von Neukunden hilfreich sein > Kunden, die ein besonders hohes Risiko eingehen, entweder,,abschrecken oder zur Kasse bitten. Sowohl für die Versicherung als auch für die Mehrheit der Kunden ist ein gerechtes System optimal. Erste Anwender der innovativen Technologie: die Badischen Gemeinde-Versicherungen BGV haben angefangen, ihre neuen Tarife nach diesen Erkenntnissen auszurichten! 50

51 Viel Glück und Erfolg... dem IT-Portal Karlsruhe und den in dem wunderschönen Gebäude residierenden Firmen Albatros Datenservice GmbH ARAG Allgemeine Rechtsschutz-Versicherung AG Bentjen Software GmbH Dr. Dickgießer Assekuranz IAT Versicherungsmakler ec4u IT Solutions AG i.net GmbH IT-Unterstützungskasse e.v. Phi-T Physics Information Technologies GmbH 51

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