Smart Cities: KI für die digitale Transformation
Künstliche Intelligenz (KI) ist in einer weithin digitalisierten Welt in ungefähr allen Fragen eine legitime Antwort: Wie lassen sich Energieverbrauch und -produktion besser managen? Mit künstlicher Intelligenz. Wie lassen sich Mobilitätsprobleme bequem lösen? Mit künstlicher Intelligenz. Wie kann die Produktivität in der Industrie optimiert werden? Mit künstlicher Intelligenz.
Es ist deshalb keine Überraschung, dass KI auch beim Wandel der Städte hin zu echten „Smart Cities“ von zentraler Bedeutung ist. Digitale Anwendungen auf KI-Basis sollen dabei helfen, die wachsenden Städte zu nachhaltigeren, resilienteren und lebenswerteren Orten zu machen.
Städte im Wandel: Better be smart
Fest steht, dass derartige Anwendungen bereits in verschiedenen Lebensbereichen zum Einsatz kommen. Für Maimunah Mohd Sharif, die Exekutivdirektorin des „United Nations Human Settlements Programme“ (UN-Habitat) werden Städte zu Experimentiersälen, in denen die Möglichkeiten neuer Formen künstlicher Intelligenz und automatisierter Prozesse erforscht werden.
Wir stecken also bereits mittendrin im digitalen Wandel der Städte: Die Zukunft hat schon angefangen und KI gehört dazu.
Auf dem Weg zur smarten Stadt
Städte mit lebenden Organismen zu vergleichen, ist keine neue Idee. Aber dies veranschaulicht, worin das Problem vieler Städte weltweit liegt, die ein Smart City-Konzept verfolgen: Es fehlt an ganzheitlichen Strategien, die die komplexen Wechselwirkungen in der Stadt zusammenhängend erfassen. Im „Smart City Strategy Index“ von Roland Berger aus dem Jahr 2019 traf das noch auf 90 Prozent der Städte zu.
Auf der anderen Seite zeigt der IMD Smart City Index, dass „city smartness“ ein großes Thema ist und dementsprechend von vielen Städten vorangetrieben wird. Unternehmen etwa profitieren von Breitbandinternet und High-Speed-Konnektivität.
Für die Einwohner ist Technologie als unmittelbarer Faktor zwar weniger wichtig. Vorteile ergeben sich trotzdem aus den Möglichkeiten, die Digitalisierung und KI für Mobilität, Partizipation, Nachhaltigkeit, Gesundheit, Bildung und die Lebensqualität im Allgemeinen eröffnen:
- Im Stadtverkehr kann KI dabei unterstützen, die Verkehrsflüsse zu optimieren oder auch die Verkehrsrouten von öffentlichen Transportmitteln und anderen Dienstleistern bestmöglich zu gestalten. Die Folge sind weniger Staus und schneller zurückgelegte Wege sowie eine Reduktion umweltschädlicher Emissionen.
- Öffentlichen Behörden hilft KI dabei, den Kundenservice besser auszurichten und Anfragen zuverlässiger zu bearbeiten. Viele standardisierte Verwaltungsabläufe lassen sich automatisieren, wodurch das Personal mehr Zeit gewinnt, Bürger persönliche zu betreuen.
- Die Polizei kann KI einsetzen, um Verbrechen schneller aufzuklären. Umfangreiche Abfragen, die Suche nach versteckten Mustern oder Ähnliches werden deutlich vereinfacht und beschleunigt.
- Im Gesundheitswesen helfen KI-Anwendungen dabei, Diagnosen zu verbessern. Bei der Arzneimittelforschung unterstützt Künstliche Intelligenz die Suche passender Wirkstoffe für bestimmte Behandlungen oder auch bei der individuellen Anpassung von Medikamenten für eine optimale Therapie.
- Bildungsangebote – von Nachhilfe bis zu Lerninhalten an Universitäten – lassen sich mit Hilfe von KI personalisieren. So entstehen individuell passende Unterrichtsstoffe, die das Lernerlebnis verbessern.
Urbane Daten intelligenter nutzen
Welche Rolle spielt künstliche Intelligenz in der Entwicklung von Smart Cities? Laut Forschungen des ESI ThoughtLab eine recht große:
- 66 Prozent von 167 untersuchten Städten in 80 Ländern gaben an, künftig stärker in KI investieren zu wollen,
- 80 Prozent planen dies innerhalb von drei Jahren.
Genutzt werden solche Technologien bereits jetzt. In zwei Dritteln der Städte kommen Digitale Assistenten zum Einsatz, bei Machine Learning liegt die Quote sogar knapp über 70 Prozent.
Der Grund ist einfach: Um Echtzeit-Informationen aus verschiedenen Datenquellen vorausschauend nutzen und in nachhaltige Lösungen für die Menschen übertragen zu können, sind KI und Datenanalyse die Schlüsseltechnologien.
Lebenswertere Städte – mit KI
Philadelphia: Bessere Straßen
In Zusammenarbeit mit einem Start-up konnte der Zustand der Straßen innerhalb von drei Monaten erfasst und ein langfristiger Plan für Ausbesserungen entwickelt werden.
Auf diese Weise können unter anderem die Instandhaltungskosten für den öffentlichen Nahverkehr gesenkt werden – wodurch wiederum die Preise für den Transport nicht erhöht werden müssen.
Cascais: Mehr Effizienz
Im portugiesischen Cascais gehören technologie-basierte Dienste zum Alltag. Was der Stadt fehlte, war ein Gesamtüberblick über die wichtigsten Lebensbereiche wie Gesundheit, Bildung, Energie oder öffentliche Infrastruktur in den 12 Verwaltungsbezirken.
Geändert hat sich das mit Hilfe einer zentralen digitalen Plattform. „C2“ hat unter anderem dabei geholfen, das Abfallsystem effizienter zu gestalten. Basierend auf Echtzeit-Verkehrsdaten und Straßenbedingungen passt das System die Routen der Fahrzeuge an.
Das heißt für mehr Nachhaltigkeit: 180.000 km eingesparte Wege, 350 Tonnen weniger CO2 und eine Kostensenkung von rund 600.000 Euro – pro Jahr.
Wien: Alle Daten überall
Die österreichische Hauptstadt Wien nutzt für ihre digitale Stadtplattform den Context Broker der Europäischen Kommission. Sie soll den Nutzern einfach visuelle Echtzeit-Informationen zu nahezu jedem Bereich des täglichen Lebens zugänglich machen.
Mobilität, Umwelt-Monitoring, Verbesserung der Energieeffizienz und vieles mehr gehört zu den Aufgabengebieten der Plattform. Für alle Bereiche bietet sie visualisierte Informationen und entlastet die Nutzer von der Aufgabe, die gesammelten Datenmengen mühsam nach den gewünschten Details durchsuchen zu müssen.
So sind alle Daten verfügbar, ohne den Überblick zu verlieren.
Innovative Fußgängermodelle mit KI
Deswegen wird an KI-gestützten Lösungen gearbeitet, mit denen sich Bewegungen von Menschenmengen in Echtzeit erfassen lassen, um diese bei Bedarf zu lenken. Das ist etwa eine gute Möglichkeit, um den Gästen lange Wartezeiten bei großen Events wie Musikkonzerten, Festivals oder Sportveranstaltungen zu ersparen.
Grundsätzlich bietet die Verbindung von Videodaten und Crowd-Intelligence-Analysen überall dort Vorteile, wo viele Menschen zusammenkommen. Experten des Forschungszentrums Jülich und der Universität Wuppertal haben derartige Technologien 2022 beim „Fête des Lumières“ in Lyon getestet. In den USA arbeiten Quantum Corporation und WaitTime an „Live-Crowd-Intelligence“-Lösungen.
Mehr Klimaresilienz mit KI
Für die Gestaltung klimaresilienter Städte spielt künstliche Intelligenz ebenfalls eine wichtige Rolle – und das in vielerlei Hinsicht. KI-unterstützte Systeme analysieren zum Beispiel Umweltdaten (Temperaturen, Luftqualität, CO2-Emissionen etc.). Auf dieser Grundlage können Maßnahmen ergriffen werden, um den Beitrag der Städte zum Klimawandel zu minimieren. Das gilt insbesondere durch die Verknüpfung dieser Daten mit intelligenten Lösungen für das Verkehrsmanagement, die Energieversorgung und vieles mehr, das unmittelbare Auswirkungen auf Klima und Umwelt hat.
Solche Systeme helfen gleichzeitig dabei, schnellere und bessere Vorkehrungen gegen die Folgen des Klimawandels zu treffen. Im Katastrophenrisikomanagement (DRM) unterstützt KI Frühwarnsysteme, indem sie Wettertrends überwacht, Muster analysiert und Abweichungen erkennt.
Künstliche Intelligenz ist ein zentraler Faktor, um Städte auch unter veränderten klimatischen Bedingungen zukunftsfähig und lebenswert zu gestalten. In zahlreichen Ländern entstehen neue Lösungen im Rahmen von Modellprojekten und umfassenden Smart City Strategien. Manche davon sind sehr individuell ausgerichtet, andere lassen sich auf weitere Städte und Einsatzszenarien übertragen. Die unterschiedlichsten Anwendungen haben das Potential, die Lebensqualität zu verbessern sowie Innovationen und damit die Wirtschaft voranzutreiben. KI unterstützt die urbanen Regionen dabei, resilient und zukunftsfähig zu werden.
