Millionen Augen und Ohren

In der Stadt der Zukunft organisieren Computer den Alltag. Wie sinnvoll ist das? Intelligente Parkautomaten berechnen den Preis abhängig von der Nachfrage nach Parkplätzen. Elektronische Verkehrsschilder passen Geschwindigkeitsvorgaben Wetter- und Verkehrsverhältnissen an. Öffentliche Mülleimer teilen der Stadtverwaltung mit, wann die Tonne voll ist – und nur dann macht sich das Müllauto auf den Weg, was Kosten spart. Das sind erste Ansätze der vernetzten Stadt der Zukunft, in der fast alle Vorgänge von Computern entschieden werden. Denn im Alltag fallen immer mehr Daten an, auf deren Grundlage sich das Zusammenleben effektiver organisieren lässt. Die Bürger sind schon heute durch ihre Smartphones wandelnde Sensoren: Die Geräte können messen, wer sich mit welcher Geschwindigkeit wo bewegt, sie können Geräusche und Vibrationen registrieren und vieles mehr. All diese Sensoren sollen vernetzt und durch weitere ergänzt werden, fordern Zukunftsforscher. „Wir haben Millionen von Augen und Ohren auf der Straße”, formuliert es Michael Flowers, Chefanalytiker von New York City. Man müsste diese Daten zusammenführen und auswerten, um den Verkehr zu reduzieren, die Luftqualität zu verbessern und Unfälle zu reduzieren, so seine Vision, kurz: „um schneller, sauberer und sicherer zu leben”. In Boston teilt beispielsweise eine App der Stadtverwaltung mit, wenn eine Straße ein Schlagloch hat – ermittelt allein durch die Sensoren von Handys. Erste Ansätze einer solchen Vernetzung gibt es auch in Europa. Vorbild vieler Projekte ist die spanische Stadt Santander, die zum EU-geförderten Smart-City-Labor geworden ist: 12 000 Sensoren installierten Forscher der Universität von Cantabrien in der 180 000-Einwohner-Stadt. Dort „melden sich” freie Parkplätze bei Autofahrern, der Stadtpark gibt im Rathaus Bescheid, wenn die Erde zu trocken ist, und große Kreuzungen schlagen Alarm, wenn Schadstoffe oder Lärm überhand nehmen. Smarte Zusammenarbeit Auch in Deutschland wird im aktuellen Wissenschaftsjahr unter dem Motto „Stadt der Zukunft” viel zum Thema geforscht. Doch hierzulande gibt es keine derart radikale Lösung wie in Santander. In Deutschland sind die Zuständigkeiten bei der Stadtverwaltung meist streng nach Abteilungen getrennt. Deshalb kommt es vor, dass ein Unternehmen ein Loch gräbt, um Wasserrohre zu erneuern – und wenige Monate später der Energieversorger die gleiche Stelle aushebt, um Kabel zu verlegen. „Die Prozesse sind unflexibel, weil jeder nur in seinem Fachgebiet denkt”, sagt Karsten Hunger von der Deutschen Kommission für Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (DKE). Parallel zur technologischen Entwicklung müssen wir lernen, übergreifend zu denken. Smart City heißt auch smarte Zusammenarbeit. Im badischen Wiesloch bei Heidelberg beispielsweise denkt man bei Straßenlaternen an weit mehr als an Beleuchtung. Eine Bürgergenossenschaft will die gesamte Straßenbeleuchtung nicht nur auf LED-Technik umstellen, die 3700 Laternen der Stadt sollen auch automatisch gesteuert und mit Internetanschluss und Sensoren versehen werden. Unter anderem sollen sie dann nachts erkennen, wo und mit welcher Geschwindigkeit sich Menschen auf der Straße bewegen und die Beleuchtung an den Bedarf anpassen. Die Masten fungieren außerdem als Router für ein öffentliches Wlan-Netz. Obwohl der Antrag auf eine Förderung im Rahmen eines EU-Projektes abgelehnt wurde, hält die Stadt an ihren Plänen fest: „Wir rechnen mit einer Kostensenkung bei der Straßenbeleuchtung von 400 000 auf 110 000 Euro pro Jahr”, sagt Oberbürgermeister Franz Schaidhammer. Lokalpolitiker müssen auf die Kosten schauen. „Wenn man etwas mit Sensoren ausstattet, spart man erst einmal wenig”, gibt Hunger zu bedenken. Am Anfang steht die Investition. „Echte Einsparungen zeigen sich erst nach einigen Jahren.” Hier setzt das Projekt „Morgenstadt” der Fraunhofer-Gesellschaft an. Die Forscher haben seit 2011 über 100 Beispiele aus aller Welt analysiert, die als Vorbild für die Stadt der Zukunft dienen können. „Jede Stadt ist anders, jede muss ihren eigenen Weg gehen und passende Lösungen finden”, sagt Alanus von Radecki, Leiter der Morgenstadt-Initiative. Welche Lösungen für Europa taugen, untersuchen die Forscher im Projekt Triangulum an Beispielen in Eindhoven, Stavanger und Manchester. Ein Haupthindernis sind die noch unbekannten Risiken. „Es fehlen Präzedenzfälle dafür, welche Probleme noch kommen können und ob sich bestimmte Konzepte langfristig lohnen.” Die Forscher analysieren das und übertragen mögliche Lösungen auf sogenannte Beobachterstädte, zu denen etwa Leipzig gehört. Die Beobachterstädte verfolgen die Entwicklungen der drei Vorreiter und prüfen mit den Forschern, welche Lösungen für die eigene Situation praktikabel sind. In späteren Projekten sollen sie dann umgesetzt werden. Autarkes Energienetz für Studenten Ein anderes Beispiel ist Manchester: Dort wird ein zentrales studentisches Viertel mit 72 000 Bewohnern mit einem autarken Energienetz ausgestattet. Zudem sollen alle konventionellen Fahrzeuge aus dem Quartier verbannt werden. Nur noch elektrische Fahrzeuge, Fahrräder und die städtische E-Tram dürfen dort verkehren. Ein virtuelles dreidimensionales Modell erlaubt es den Fraunhofer-Forschern derzeit, anhand realer Daten zu simulieren, was geschieht, wenn einzelne Parameter geändert werden, beispielsweise wenn eine Straße gesperrt oder die Energie gedrosselt wird. Auch der Energiebedarf wird virtuell geplant. Nicht benötigte elektrische Energie wird entweder in Batterien gespeichert oder in thermische Energie umgesetzt. „Hier wird erstmalig ein virtuelles Kraftwerk im Quartiermaßstab umgesetzt”, sagt von Radecki. Den gesamten Stadtteil kann man künftig in 24 Stunden vom Netz abkoppeln, ohne dass es zum Blackout kommt – eine wichtige Sicherungsmaßnahme, denn Daten im Internet sind nie ganz sicher. Gerade wenn die Stromversorgung virtuell gesteuert wird und man dabei Daten via Internet verschickt, besteht die Gefahr von Hackerangriffen. Sollten diese die Stromversorgung lahm legen, wird das schnell zum lebensbedrohlichen Risiko – vor allem weil sich ein Krankenhaus im Quartier befindet. Die Menschen davor zu schützen, ist eine der zentralen Herausforderungen, wenn es um das Internet der Dinge geht. Große Projekte wie in Santander sind in Mitteleuropa schwer umzusetzen. Das Problem ist die dichte Bebauung, denn es ist aufwendig, intelligente Systeme in bestehende Strukturen einzubauen. Doch wo in Deutschland neue Quartiere errichtet werden, stehen Smart-City-Konzepte hoch im Kurs. Beispielsweise bei der neuen Hamburger Hafencity, wo die Bewegungen von Menschen, Schiffen, Containern und Fahrzeugen anhand möglichst vieler Daten perfekt aufeinander abgestimmt werden sollen. Zusammen mit dem US-Technologieunternehmen Cisco wollen die Verantwortlichen die Hafencity in eine smarte Stadt verwandeln: Sensoren zeigen dann freie Parkplätze an und schicken die Infos direkt auf die Handys der Autofahrer – abhängig davon, wie viele gerade wo einen Parkplatz suchen. Und Container sollen künftig dank GPS-Sensoren „wissen”, in welcher Reihenfolge sie idealerweise auf welches Schiff verladen werden. Das erhöht die Umschlagmöglichkeiten am Hafen, da mithilfe maschineller Optimierung effizienter gearbeitet und beladen werden kann. 150 Kameras überwachen den Verkehr und sorgen dafür, dass sich Staus künftig verhindern lassen: Fahren die Autos an einer Stelle zu dicht, wird diese Information an ein Verkehrsleitsystem übertragen, das in Echtzeit alternative Routen berechnet und den Verkehr mittels intelligenter Anzeigetafeln entsprechend steuert. Ob diese Daten ausreichen, um jeden Verkehrskollaps in einer Großstadt zu vermeiden, wird die Zukunft zeigen. Bei diesen Daten wird es nicht bleiben: Neben der Hafencity sollen in Hamburg elf weitere Pilotprojekte mit Cisco umgesetzt werden, unter anderem intelligente Straßenlaternen und Ampeln, die über das Internet miteinander verbunden sind. Die Ampeln erhalten Informationen aus den Daten aller verfügbaren Kameras und Sensoren und regeln den Verkehr optimiert, sodass im Durchschnitt alle möglichst rasch ans Ziel kommen und niemand länger als nötig an einer roten Ampel warten muss. Je mehr Daten in ein solches System einfließen, umso eher kann die Lebensqualität der Bürger verbessert werden, hofft der Regierende Bürgermeister Olaf Scholz. Auch in Berlin will Cisco die intelligente Vernetzung vorantreiben: auf dem Euref-Campus – einer früheren Industriebrache, auf der einst der Gasspeicher Schöneberg stand. Dort investiert der US-Konzern 21 Millionen Euro in ein neues Innovationszentrum. Auf dem Campus sollen smarte Prozesse in der Produktion, im Verkehr sowie in der Logistik erforscht und erprobt werden. Berlin erhofft sich dadurch eine Vorreiterrolle in Europa und nicht zuletzt große Chancen durch das Wagniskapital, das Cisco in hiesige Startup-Unternehmen investieren will, um zur Vision der vernetzten Welt beizutragen. Damit will sich Cisco einen Platz auf den Märkten der Zukunft sichern. Bei dem Konzern geht man davon aus, dass sich weltweit in den nächsten Jahrzehnten bis zu 14,4 Billionen Dollar zusätzlich durch das Internet der Dinge erwirtschaften lassen, 700 Milliarden Dollar allein in Deutschland. Den Löwenanteil davon macht die gesteigerte Effizienz aus, mit der die Industrie dank einer intensiven Vernetzung produzieren kann. Der gläserne Bürger ist tabu Aber hierin steckt reichlich Konfliktstoff. Radecki hält die Vision, alles zu vernetzen, für stark industriegetrieben: „Die Städte haben einen anderen Blickwinkel. Bei ihnen geht es darum, wie sich die Lebensqualität der Bürger steigern lässt.” Das sei häufig mit vielen kleinen Projekten direkter möglich – eine spätere Vernetzung natürlich nicht ausgeschlossen. Und es gibt einen weiteren kritischen Punkt: „Die Städte wollen den gläsernen Bürger vermeiden”, sagt Radecki. „Sie werden nur Projekte mit entsprechender Datensicherheit unterstützen.” In der Industrie sei der Trend gegenläufig: „Daten werden als Rohstoff gehandelt.” Wie heikel der Umgang mit Daten ist, zeigt das Thema „ Predictive Policing”. („vorhersagende Polizeiarbeit”), das ebenfalls Teil der Vision einer intelligenten Stadt ist: Dabei werden auf der Grundlage verschiedener Daten – vom Wetter über die Einbruchsstatistik bis hin zu den Bewegungen der Bürger – Verbrechen vorhergesagt und die Polizeipräsenz entsprechend geplant. Sagt die Software aufgrund dieser Daten einen Einbruch in einem Viertel voraus, werden dort Polizisten auf Streife geschickt, um die Straftat möglichst zu verhindern. In München und Nürnberg ist eine Software namens „Precob” bereits im Einsatz, in die aber bislang lediglich Einbruchsdaten einfließen. Datenschützer fürchten, dass solche Programme in Zukunft auch Personendaten nutzen könnten, wie in Teilen der USA bereits üblich. Diese Art der Polizeiarbeit werfe zudem ethische Probleme auf, kritisiert der Informatiker Kavé Salamatian von der französischen Universität Savoie, der sich mit der Ethik von Algorithmen beschäftigt: „Warum sollten zum Beispiel reiche Stadtviertel bevorzugt bewacht werden?” Außerdem besteht bei der vorhersagenden Polizeiarbeit die Gefahr, in eine statistische Falle zu laufen, warnt der französische Informatiker: „Das Risiko, dass eine Person Terrorist ist, sagt nichts konkret über diese Person aus.” Trotzdem muss ein Verdächtiger mit den Konsequenzen leben – beispielsweise überwacht zu werden. Salamatian plädiert deshalb dafür, Informatiker in Themen wie Statistik und soziale Verantwortung besonders zu schulen. Szenarien wie im Film „Minority Report” von Steven Spielberg, in dem Menschen verhaftet werden, bevor sie ein Verbrechen begehen, bleiben also hoffentlich Science-Fiction. • von Eva Wolfangel „Die Angst vor Google, Facebook und der NSA ist irrational” In der Stadt der Zukunft werden immer mehr Entscheidungen auf der Grundlage von Daten getroffen. Macht das unser Leben besser? Diese Frage lässt sich nicht eindimensional beantworten. Denn neben den Gefahren, die von der falschen Verwendung von Daten ausgehen, helfen sie uns, die Lebensqualität zu verbessern. Inwiefern? Seit dem 20. Jahrhundert ist das Stadtleben gesünder als das Landleben. Immer mehr Menschen ziehen in die Städte und haben große Erwartungen an die Lokalpolitiker. Aber diese treffen viele Entscheidungen suboptimal, weil sie zu wenige Fakten kennen. Eine Smart City ist erst einmal nichts anderes als eine Informationsinfrastruktur und vom Grundsatz her etwas Gutes. Wir brauchen sie, um zu wissen, was den Menschen wichtig ist, wo sie sich gerne aufhalten und wohlfühlen. Das ist etwas zutiefst Pragmatisches. Viele Menschen fürchten, dass ihre Daten in falsche Hände geraten. Wie sehen Sie das? Der Zug ist ohnehin abgefahren: Dass ich selbst über meine Daten bestimmen kann, ist eine romantische Vorstellung. Wir müssen weg von dem Wunsch, das Datensammeln zu beeinflussen. Wir können den Prozess nicht aufhalten, aber das ist auch nicht das Hauptproblem. Nach dem NSA-Skandal sehen das aber viele als Problem an. Diese Angst vor Google, Facebook und der NSA ist ein Stück irrational. Ob jemand in der lokalen Gemeinschaft ständig überwacht wird, ist doch viel entscheidender, als ob er von der NSA überwacht wird. Die Konsequenzen fühlt er eher. Was wären die negativen Konsequenzen von Datenmissbrauch in der Smart City? Wer viele Daten aus dem persönlichen Leben von Menschen hat, kann negative Big-Data- Vorhersagen machen – beispielsweise: Dieser Mann weist viele Eigenschaften auf, die ein aggressives Fahrverhalten begünstigen. Er bekommt deshalb keinen Führerschein. Oder: Diese Frau ist eine Nierentransplantation nicht wert, denn der Algorithmus hat berechnet, dass sie die notwendigen Medikamente nicht nehmen wird. Solche Vorhersagen haben drastische Auswirkungen, wenn sie dazu benutzt werden, die Menschen an das System anzupassen statt umgekehrt. Schränken die Entscheidungsprozesse in einer intelligenten Stadt also unsere Freiheit ein? Nein, das muss nicht sein. Es kommt darauf an, wie die Daten verwendet werden. Benutzen wir sie, um unser Leben zu verbessern? Passen wir also das System an den Menschen an? Oder sortieren wir risikobehaftete Menschen aus? Haben wir das denn in der Hand? Wir können das mit nationalen, maximal europaweiten Gesetzen regeln. Denn wichtig ist nicht, wer die Daten hat, sondern welche Entscheidungen eine Gesellschaft mit ihnen treffen will. Das liegt nicht in der Hand von großen Unternehmen in Kalifornien, sondern in der des Bürgermeisters von Hintertupfingen. Kompakt · In der Stadt von morgen wird überschüssige Energie automatisch gespeichert oder in Wärme umgewandelt. · Parkhäuser schicken Autofahrern eine Nachricht, wenn es freie Stellplätze gibt. · Und im Hafen finden Container von selbst den besten Weg zu ihrem Schiff. Mehr zum Thema Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Initiative Wissenschaft im Dialag haben die „Zukunftsstadt” zum Thema des Wissenschaftsjahrs 2015 gekürt. Dazu tourt das Schiff „ MS Wissenschaft” bis Ende September auf verschiedenen Flüssen durch Deutschland und Österreich – und macht in vielen Städten Station. Wer sich für die aktuelle Forschung zum Thema interessiert, kann an Bord kommen und an viele Exponate selbst Hand anlegen. www.ms-wissenschaft.de