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Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?
Weltweit steigt die Anzahl der Menschen in urbanen Räumen. Auch in Deutschland leben über 75 Prozent der Bevölkerung in Städten. Das Problem: Urbane Räume sind besonders anfällig für die Auswirkungen des Klimawandels. Hierzu zählen etwa extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen, Hochwasser und Stürme. Zum Schutz und Wohlbefinden der Stadtbevölkerung und zur Sicherung der Wirtschaftsleistung ist es notwendig, diesen Auswirkungen entgegenzuwirken. Hierzu müssen sich urbane Räume künftig an die veränderten Bedingungen infolge des Klimawandels anpassen. Dies stellt unter anderem die „New Urban Agenda“ (NUA) der Vereinten Nationen klar.
Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?
Aufgrund der Komplexität städtischer Systeme kommt den Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) eine besondere Rolle zu. Ziel des Projektes I4C ist ein KI-basiertes 3D-Stadtmodell inklusive Wetter- und Klimavorhersage. Hierzu wird beispielhaft ein präzises Modell der Stadt Freiburg mit Wettervorhersagen und Klimasimulationen kombiniert. Anhand des Modells lassen sich Bevölkerungsgruppen, Bäume und Gebäude erkennen, die gegenüber Hitzebelastung, Hochwasser und Stürmen besonders anfällig sind. In dem hochauflösenden 3D-Modell werden kritische Stellen visualisiert und Risiken identifiziert. Zur Anpassung des Wettervorhersagemodells an die tatsächliche Entwicklung der Atmosphäre sowie zur Vorhersage selbst und zur Ursachenanalyse kommen Methoden des maschinellen Lernens zum Einsatz. Aus den Ergebnissen lassen sich planerische, politische und rechtliche Maßnahmen zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit von Städten an Extremereignisse ableiten. Im Projekt werden zudem ethische und datenschutzrechtliche Aspekte im Umgang mit Künstlicher Intelligenz beachtet.
Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?
Methoden der KI, insbesondere das Deep Learning und die Predictive Analysis, kommen in allen Projektphasen zum Einsatz. I4C hat damit das Potenzial, zahlreiche Innovationen hervorzubringen. Das interdisziplinäre Team zur Realisierung von I4C besteht aus Fachleuten der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, verschiedener Fraunhofer-Institute sowie von Firmen aus dem Bereich Mobile Mapping, Sensorherstellung, Stadtplanung, Energieversorgung und -beratung, Behörden sowie der Stadt Freiburg.
Für die entstehende KI-Toolbox wird eine Open-Source-Lizenzierung angestrebt, an die weitere Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten unmittelbar anknüpfen können. Ziel ist es, Kommunen und Planungsbüros zu befähigen, anhand intuitiver Werkzeuge Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel zu ergreifen.