Drohnen, die im Rasterquadrat unsere Straßen und Netze abfliegen, Sensoren, die ständig allem, was sich bewegt und austauscht, auf den Puls fühlen, künstliche Intelligenz und „Digital Twins“ zur Schwachstellenerkennung für eine optimale Steuerung … Technologische Innovation verspricht, den komplexen Kreislauf unserer Städte zu kontrollieren, um etwaigen Krisen vorzubeugen. Aber Vorsicht: Innovative Technologien können sich auch als Schwachstelle der Smart City herausstellen. Entdecken Sie dazu die Erläuterungen von Mikhail Chester, Associate Professor an der Arizona State University und Leiter des Metis Center for Infrastructure and Sustainable Engineering.

Die meisten städtischen Infrastrukturen wurden, speziell in den Industrieländern, vor Jahrzehnten bzw. noch früher errichtet. Häufig ist es schwierig, sie zu ändern – oder sogar nur gewisse Teile davon zu erneuern –, da sie eng in das städtische Gefüge eingebettet sind. Kann man sagen, dass die Infrastrukturen der „langsame Teil“ der Stadt sind, vor allem in Zeiten, die eine rasche Anpassung an neue demografische und klimatische Gegebenheiten erfordern?

Mikhail Chester: Das stimmt. Die Herausforderungen stellen sich in alten und neuen Städten völlig unterschiedlich dar. Städtische Infrastrukturen sind ja von Natur aus starre Einrichtungen. Generell werden sie für eine lange Standzeit ausgelegt und basieren auf ökologischen, klimatischen und sozioökonomischen Annahmen für die gesamte Zeitspanne.

Sehr häufig sind sie ein Produkt der Standardpraxis etablierter Einrichtungen und Ergebnis einer Stadt- und Wirtschaftspolitik, die dem Status quo die Hand reicht. Die doppelte Herausforderung besteht darin, ein physisches System agiler und flexibler zu gestalten und dasselbe auch in puncto Institutionen, Politik und Finanzierungsmechanismen zu bewerkstelligen.

Vernetzte Sensoren und daraus resultierende Datenmengen, IT-Modelle und Algorithmen zu deren Optimierung: Die Digitalisierung rückt bei Infrastrukturbetreibern und deren Partnern immer stärker in den Vordergrund – eine digitale Schicht, die die physischen (meist unterirdischen) Infrastrukturschichten überlagert. Der digitale Sektor entwickelt sich jedoch ständig weiter und diese digitale Schicht ist mit einem Wort sehr viel kurzlebiger (Obsoleszenz, Takt der Systempflege). Beschleunigt sich dadurch auch die Zykluszeit der Infrastrukturen?

Mikhail Chester: Bei der Verbindung von digitaler Technologie mit der physischen Dimension der Infrastrukturen gibt es in der Tat unterschiedliche Zeithorizonte. Die Frage, wie diese Zeitschienen „richtig“ integriert werden, ist offen. Mit meinem Team arbeiten wir im Übrigen daran.

Eines ist klar. Die zunehmende Einbindung von Informations- und Kommunikationstechnologien schafft neue Kapazitäten. Fakt ist auch, dass wir von „Smart Technologies“ erwarten, dass sie sich rasch weiterentwickeln. Das Tempo der Integration dieser Technologien in unsere physischen Infrastrukturen nimmt zu, daher müssen wir auch prüfen, welche Entwicklung für den physischen Bestand selbst erforderlich ist.

Der schiere Umfang und die Rigidität der Bestandssysteme sind jedoch so groß, dass eine rasche, tief greifende Veränderung der Infrastrukturen wenig wahrscheinlich ist. Meines Erachtens wird die Komplexität der Infrastrukturen zunehmen. Es wird auf Dauer ein Nebeneinander zwischen physischem „Lowtech“-Bestand mit sehr langer Standzeit und kurzlebigen „Hightech“-Systemen geben.

Fernüberwachung, KI-Empfehlungen … Besteht bei zunehmendem Einsatz digitaler Verfahren nicht die Gefahr, dass in der Wartung das menschliche Wissen in Bezug auf den tatsächlichen Infrastrukturbestand nicht mehr in Anspruch genommen wird, die Infrastrukturen immer mehr aus den Augen und dadurch die Kenntnis der örtlichen Verhältnisse verloren gehen?

Mikhail Chester: Bei Planung und Bestandsmanagement von Infrastrukturen geht es meiner Meinung nach weniger um die Kompetenzen, die mit den digitalen Technologien zu verknüpfen sind, als um die Frage, dem Bedarf gerecht zu werden. 

Es werden heute Systeme in Umgebungen mit einem immer höheren Maß an Ungewissheiten installiert, noch dazu im Auftrag von Stakeholdern mit gegebenenfalls unterschiedlichen Erwartungen an die jeweiligen Infrastrukturen.

Bei Schulungen liegt der Schwerpunkt zugegebenermaßen weiterhin auf der Fähigkeit, die betriebliche Leistung der installierten Systeme zu optimieren. Allerdings ist auch darauf hinzuweisen, dass sich mit zunehmender Systemkomplexität unsere Fähigkeit verringert, das Verhalten bei Auftreten einer Störung wirklich zu verstehen. Dazu leistet auch die Digitalisierung ihren Beitrag. Sensoren und Big Data informieren uns zwar über alle Vorfälle, andererseits erhöht sich dadurch aber auch die Komplexität und das System wird anfälliger. Cybersecurity ist hier ein besonders wunder Punkt.

Ein Artikel unseres Partners Usbek & Rica

10/07/2019