Schwierige Materie leicht gezeichnet

Mathematische Gitter sind eine diskrete Untergruppe des euklidischen Vektorraums. Ein algebraisches Konstrukt, das genutzt werden kann, um quantenresistente Verschlüsselungen zu entwickeln. Alles klar? Für Nichtmathematiker ist dieser Satz praktisch nicht zu verstehen. Doch selbst abstrakt anmutende Phänomene wie jene mathematischen Gitter lassen sich anschaulich machen. Wie, das zeigen die Wissenschaftscomics von CASA.

Antreten gegen die Quantencomputer
CASA ist ein Exzellenzcluster an der Ruhr-Universität Bochum, das Kürzel steht für Cyber Security in the Age of Large-Scale Adversaries. Ein internationales Team aus 90 Wissenschaftlern forscht in vier sogenannten Research Hubs zur „Cybersicherheit im Zeitalter mächtiger Gegner“. Mächtige Gegner, das werden in Zukunft Quantencomputer mit enormer Rechenleistung sein, so die Annahme. Diese Supercomputer würden unsere aktuelle IT-Sicherheitsinfrastruktur leicht knacken. Vorausgesetzt, die Quantentechnologie gelangt tatsächlich einmal zur Produktreife.

„IT-Sicherheit wirkt oft trocken und auf viele Menschen einschüchternd“, sagt Annika Gödde, Wissenschaftskommunikatorin bei CASA. Gleichzeitig werde das Thema immer wichtiger, schließlich würden immer wieder sensible Infrastrukturen wie Krankenhäuser oder staatliche Einrichtungen angegriffen. „Um möglichst viele Menschen für dieses Problem zu sensibilisieren, wollten wir unsere Forschung auf spielerische Art in Comics darstellen“, sagt Gödde. Seit 2022 hat CASA zu jedem der vier Research Hubs einen solchen Comic veröffentlicht. Zunächst auf Englisch, die erste deutsche Fassung ist kürzlich erschienen. Die Comics sollen interessierten Laien einen Zugang zu den oft sperrigen Forschungsthemen im Bereich IT-Sicherheit liefern.

Hase und Biber erklären die Welt
Für die Umsetzung arbeitet CASA mit Ellery Studio zusammen. Die Berliner Kreativagentur ist darauf spezialisiert, Wissen in alternativen Darstellungsformen zu vermitteln. „Es war früh klar, dass die Forschungsinhalte in Geschichten erzählt werden und die Hauptfiguren Tiere sein sollen“, sagt Niels Jansen. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Ellery Studio und leistet die Übersetzungsarbeit zwischen den Forschenden und den Illustratoren. In enger Kooperation stimmten beide Seiten Struktur, Optik, Inhalte und Sprache der Comicserie ab.

Es brauche viel Zeit, die richtige inhaltliche Flughöhe zu finden, sagt Hannah Schrage. Sie ist Illustratorin bei Ellery Studio und hat die Skizzen und Bildkompositionen der Comics entworfen. Etwa sechs bis acht Monate Arbeit stecken in einem Comic. „Ich freue mich besonders darüber, dass wir mit dieser Art der Geschichte ein breites Publikum erreichen“, so Schrage. Zusammen mit Niels Jansen hat sie die Geschichten erfunden, in denen etwa Hasen oder Biber durch die Forschungswelt von CASA führen. Aus den Geldvorräten der Zentralbank, die es mit sicheren IT-Systemen zu schützen gilt, werden so im Comic Karottenvorräte, die vor den tierischen Angreifern nicht sicher sind.

Den Cookies auf der Spur
CASAs Research Hub A fokussiert sich auf die „Post-Quantum-Kryptographie“, also auf Verschlüsselungsmethoden, die auch Quantencomputern widerstehen würden. Dabei spielen die eingangs erwähnten mathematischen Gitter eine wichtige Rolle. „Diese zu illustrieren, war unsere größte Herausforderung“, sagt Niels Jansen. In dem zugehörigen Comic folgt der Fuchs Whitfield der Spur frisch gebackener Kekse (Cookies) und lernt auf dem Weg die „Challenges“ kennen, an denen die CASA-Forschenden arbeiten. Sein Name ist eine Hommage an den renommierten Kryptografieexperten Whitfield Diffie – und nur eine von vielen versteckten Anspielungen für Kenner der Materie.

Im Comic erklärt eine CASA-Wissenschaftlerin dem Fuchs, wie man sich ein mathematisches Gitter vorstellen kann: als Maschendrahtzaun nämlich. Die Knoten im Zaun entsprechen dabei Gitterpunkten, die Verbindungen zwischen den Knoten mathematischen Vektoren. Würde man eine bestimmte Verbindung im Zaun mit einem roten Punkt markieren, so die fiktive Forscherin, dann bräuchte der Fuchs eine ganze Weile, um diese zu finden. Wenn man den zweidimensionalen Zaun zu einem dreidimensionalen Gitter erweitert, wird es entsprechend schwieriger. Erhöht man die Anzahl der Dimensionen auf 500, ist es für den kleinen Fuchs unmöglich – und selbst für einen Quantencomputer eine gewaltige Aufgabe.

Innovative Formate der Wissensvermittlung
Mit Vergleichen veranschaulichen die Comicautoren verschiedene Fragestellungen aus der IT-Sicherheitsforschung – etwas Vorwissen vorausgesetzt. „Wir haben dazu viele positive Rückmeldungen bekommen“, sagt Wissenschaftskommunikatorin Annika Gödde. Die originelle und leicht verständliche Aufbereitung der komplexen Themen komme gut an. Auch bei internationalen Konferenzen, zu denen die CASA-Forschenden ihre Comics mitnehmen.

Der Erfolg der CASA-Comics bestätigt einen Trend, den Hannah Schrage bei Kunden von Ellery Studio bemerkt: „Es gibt ein gesteigertes Interesse an alternativen Vermittlungsformaten.“ Auch Niels Jansen, der Zukunftsforscher bei Ellery Studio, sieht viel Potenzial in illustrativen und immersiven Formaten, bei denen die Rezipienten selbst mitgestalten können. Er sagt: „Es gibt eine große Offenheit dafür, Themen nicht in ihrer Schwere, sondern mit einem Augenzwinkern und einem Lächeln zu transportieren, ohne sie zu bagatellisieren.“