Neben der Nutzung alternativer Krafstoffe gilt es im Rahmen der Klimaziele vor allem Treibhausgase einzusparen. Dabei kann eine KI wertvolle Dienste leisten. Für Klimaforscher sind KI-basierte Lösungen ebenfalls interessant – beispielsweise für Simulationen, zur Berechnung von Szenarien und für die Entwicklung von Modellen oder auch zur Optimierung von industriellen und anderen Prozessen.
Von künstlicher Intelligenz ist die Rede, wenn Computer fähig sind, menschenähnlich zu agieren. Vor allem kann eine künstliche Intelligenz aber Eines: Lernen. Das Lernen (Machine Learning) ist ein wichtiger Teilbereich künstlicher Intelligenz. Aus dem Gelernten lassen sich dann Entscheidungen und Maßnahmen ableiten. Eine KI kann von Menschen angelernt werden oder auch selbsttätig auf die Suche nach Mustern, Gruppen von Daten oder anderen Auffälligkeiten gehen. Auch eine Mischform ist möglich. Der Einsatz einer Künstlichen ‚Intelligenz‘ bietet sich beispielsweise dann an, wenn die Datenmengen für uns Menschen zu groß sind, um ein klares Muster erkennen zu können oder Regeln daraus ableiten zu können. So kann eine KI beispielsweise Versicherungsbetrugsfälle sehr viel besser identifizieren, als das ein von Menschen programmierter Algorithmus kann. Wer schon einmal vom Deep Learning gehört hat: Das ist ein Teilbereich des Machine Learnings, bei dem künstliche neuronale Netze verwendet werden.
Hierbei kann künstliche Intelligenz helfen
Klimaforschung
Eine KI kann viel mehr Daten ‚durchforsten‘ und Zusammenhänge erkennen, als ein Mensch. In der Klimaforschung kann das wertvolle Beiträge liefern: Welche Einflussfaktoren spielen in welchem Ausmaß eine Rolle? Gibt es Zusammenhänge, die wir noch nicht erkannt haben? Wie können wir Einfluss nehmen? Gibt es noch bessere Vorhersagemöglichkeiten? Können vorhandene Modelle verbessert werden? Bei all diesen Fragestellungen ist der Einsatz von KI sinnvoll und möglich. Die EU beispielsweise hat sich im Rahmen des Projektes Destination Earth der ESA (European Space Agency) zum Ziel gesetzt, unsere Erde als Modell abbilden zu können. Die Daten sollen helfen, menschliche Einflüsse auf die Erde besser zu verstehen und auch um Prognosen und Zukunftsmodelle zu erstellen. Anwendungen dieser Art sind übrigens sehr energieintensiv und benötigen eine Abwägung zwischen Nutzen und Energieeinsatz.
Erkennung von Umweltkatastrophen oder anderen Auffälligkeiten
Eine künstliche Intelligenz ist in der Lage automatisiert Ökosysteme zu überwachen. So könnte sie beispielsweise das Aufkommen von Ölteppichen schnell erkennen und melden. Oder sie könnte die Daten von Wildtierkameras auswerten – welche Arten kommen vor und wie verändert sich das Vorkommen? Beim Projekt Smart Fishing (Institut Ostseefischerei) werden beispielsweise Fischnetze mit KI-gestützer Bilderkennung eingesetzt. Das System ist noch nicht vollständig entwickelt – schreitet aber voran. Unerwünschte Beifänge können damit vermieden werden, der Fischbestand kann erfasst werden und das Verständnis für den Lebensraum Ostsee kann damit verbessert werden.
Die Erkennung von Auffälligkeiten in Ökosystemen, das Auswerten von Messdaten wie Wasserstände, Wasserqualität, Bodenqualität und anderem kann mit Hilfe der KI zu neuen Erkenntnissen führen, aus denen sich auch geeignete Maßnahmen ableiten lassen – beispielsweise verschiedene Frühwarnsysteme oder auch ein frühzeitiges Eingreifen.
In einer hochtechnisierten Zukunftsvision wäre etwa die Erkennung von Wald- oder Flächenbränden mit Hilfe von KI flächendeckend im Einsatz. Die Abgrenzung und Unterscheidung von Rauchentwicklungen beispielsweise durch industrielle Anlagen oder Kraftwerke lässt sich mit Hilfe des Machine Learnings bewältigen. Beim Erkennen eines unerwünschten Waldbrandes könnte die künstliche Intelligenz auch gleich einen Löscheinsatz mit Hilfe von autonom fliegenden Drohnen oder anderen Flugkörpern auf den Weg bringen und so eine Ausbreitung verhindern.
Optimierung der Energiewirtschaft
Mit Hilfe von Simulationen und Prognosen unter Einbezug verschiedenster Daten (Jahreszeit, Wetter, üblicher Energiebedarf und anderes) kann eine KI die Energiewirtschaft deutlich optimieren. Dabei geht es im Wesentlichen darum, Energie am richtigen Ort und zur richtigen Zeit zur Verfügung zu stellen und dabei grüne Energie möglichst optimal einzusetzen, ohne die Stabilität des Stromnetzes zu gefährden.
Optimierte Kreislaufwirtschaft
Unsere Konsumgewohnheiten sind nur allzu häufig nicht sonderlich klimafreundlich. Wir kaufen Dinge und allzu oft werden sie sogar entsorgt, bevor sie jemals genutzt wurden. Neben privaten Haushalten tragen aber auch Hersteller und Händler zum Müllproblem bei, denn Überproduktionen – unverkaufte Ware – wird oft sogar im neuen Zustand einfach entsorgt.
Künstliche Intelligenz kann hierbei helfen: Bei der Kalkulation von Bedarfen, also Verkaufsprognosen und einer bedarfsgerechteren Herstellung, beim Sortieren von Abfällen und bei einer umweltgerechten Entsorgung. Herausragendes Beispiel hierfür ist das Unternehmen SmarterX aus den USA, das neben der Optimierung von Lieferketten dabei hilft, den gewerblichen Abfall im Handel stark zu reduzieren. Eine KI-basierte Einordnung von Müll in unterschiedliche Kategorien und Vorschläge für die weitere Verwendung sind eine große Stärke des Systems. So landen viele Produkte nicht mehr einfach auf einer Deponie, sondern können recycelt oder anderweitig verkauft oder auch gespendet werden. Wertvolle Rohstoffe gehen auf diese Weise nicht mehr einfach auf einer Deponie verloren. Beim besten Weg für eine klimafreundliche Entsorgung hilft bei SmarterX die KI. Dabei spart der Einzelhandel auch noch Entsorgungskosten.
Industrie 4.0 ökologisch denken
Unter dem Begriff Industrie 4.0 wird die Digitalisierung und Vernetzung industrieller Abläufe verstanden. Mit Hilfe intelligenter Software sollen Produktionsprozesse verbessert werden, Ausschuss verringert werden oder auch mehr Flexibilität erreicht werden. Auch die Logistik – also Lagerwirtschaft und Transportwesen – sind hier mit einbezogen.
Bereits beim Produktdesign beginnt die Frage nach der Nachhaltigkeit. Eingesetzte Materialien, die Verarbeitung dieser Materialien, der Transport hin zum Handel und zum Endkunden sowie die spätere Entsorgung spielen dabei eine Rolle. Eine KI kann dabei helfen, den gesamten Ablauf zu optimieren und so bedarfsgerechter und ressourcenschonender zu agieren.
Künstliche Intelligenz in der Land- und Fortwirtschaft
Präzisionslandwirtschaft heisst das Stichwort für den Einsatz von künstlicher Intelligenz in diesem Bereich. KI-gesteuerte Roboter können unerwünschte Pflanzen auf einem Feld entfernen, sie können den Befall mit Schädlingen oder Pflanzenkrankheiten frühzeitig erkennen und ganz gezielt bekämpfen statt großflächiger Verteilung von Pestiziden. Weltweit arbeiten Forscher an der Entwicklung von Roboterbienen, die die Bestäubung von Pflanzen sicher stellen sollen und um den Insekten- und Bienensterben zu begegnen.
Neben bereits vorhandenen Anwendungsfällen und Forschungsarbeiten ist Vieles denkbar: Bodenqualitätsmessungen, die Segmentierung vorhandener Waldflächen oder auch intelligente Bewässerungssysteme können auch in schwierigen Zeiten für hinreichende Ernteerträge sorgen, ohne dabei unnötig Ressourcen zu verschwenden. Ein Beispiel für den landwirtschaftlichen Einsatz künstlicher Intelligenz findet sich sich etwa in der App Waterfox des Unternehmens heliopas, die beim Bewässern hilfreich ist und bereits erfolgreich in der Landwirtschaft eingesetzt wird.
Illegalen Raubbau an der Natur aufdecken
Illegaler Raubbau an der Natur kann mit Hilfe von KI ebenfalls gut überwacht und aufgedeckt werden. So wurde etwa von Forschern ein Artikel im Magazin Nature veröffentlicht, der die Auswertung von Satellitendaten mit Hilfe einer KI zum Inhalt hat.
Deutlich erkennbar wird, dass illegale Fischerei sehr viel stärker verbreitet ist, als gedacht. Satte 75 % der Boote entgehen den öffentlichen Ortungssystemen. Hier geht es zum Beitrag im Magazin Nature. Die KI kann mit Hilfe der Daten Hotspots in Abhängigkeit von Jahreszeiten und anderen Faktoren vorhersagen, um effizienter gegen illegale Fischerei vorzugehen. Ähnliche Vorgehensweisen sind auch für illegale Abholzung und andere Szenarien denkbar.
Klimafreundlicheres Transport- und Verkehrswesen
Vermeidung von Staus auf Straßen ist mit der die Analyse von Echtzeit-Verkehrsdaten möglich – Fahrzeuge können auf weniger überlastete Straßen umgeleitet werden; Fahrzeit und den Kraftstoffverbrauch werden damit verringert. Städte wie etwa Taipeh haben solche Systeme für das Verkehrsmanagement bereits im Einsatz.
Die Optimierung von Zuladungen in LKWs, die Optimierung von Verkehrsrouten für den Transport von Gütern oder auch intelligente Lagertechnik können helfen, schonend mit unseren Ressourcen umzugehen.
Grenzen und Hürden
Der Einsatz von KI macht Hoffnung auf technische Lösungen, die Verbesserungen mit sich bringen. Diese alleine können aber den Klimawandel nicht aufhalten oder den Ausstoß von Treibhausgasen genügend reduzieren, um Klimaziele zu erreichen. Die künstliche Intelligenz ist aber ein wesentlicher Faktor, der seinen Beitrag leisten kann und auch jetzt schon wertvolle Erkenntnisse und Möglichkeiten schafft.
Grenzen sind dem Ganzen dort gesetzt, wo es um die Nutzung privater Daten geht. So ist es beispielsweise nicht ohne Weiteres mit ethischen Maßstäben vereinbar, die Stromverbrauchsdaten privater Haushalte zu verwenden und dabei Rückschlüsse auf einzelne Personen ziehen zu können. Auch komplexe Anwendungen und Einsatzgebiete haben derzeit Grenzen – es kommt zu Fehlern, die sich in Form von Fehlerquoten zeigen. Sind diese zu hoch, dann sind entsprechende Anwendungen noch nicht einsatzbereit.
Die Europäische Kommission hat sieben Anforderungen an eine vertrauenswürdige KI veröffentlicht: Technische Robustheit, Transparenz und der Schutz der Privatsphäre gehören mit zu den Leitlinien. Erst im Dezember 2023 erzielten das Europäische Parlament und der Rat der EU eine politische Einigung über das KI-Gesetz (auch AI-Act), das den Einsatz künstlicher Intelligenz regulieren soll und beispielsweise hochriskante KI-Anwendungen verbietet. Neue Gesetzte allerdings schaffen Unsicherheit, denn deren genaue Auslegung bleibt den Gerichten überlassen.
Was uns also genau erwarten wird und inwieweit viele denkbare Einsatzgebiete für den Klimaschutz letztlich wirklich im gesetzlichen Rahmen in der EU machbar sind, bleibt abzuwarten. Spannend ist und bleibt die Entwicklung in jedem Fall – auch für den Klimaschutz, Artenschutz und andere wichtige Einsatzgebiete.
