Smarte Technologie gegen den Klimawandel - 15 Fakten über Künstliche Intelligenz - Heinrich-Böll ...
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Smarte Technologie gegen den Klimawandel 15 Fakten über Künstliche Intelligenz
Inhalt
Fakt Seite
Vorwort 4
01 – Was ist Künstliche Intelligenz? 6–7
02 – Wie kann KI gegen den Klimawandel wirken? 8–9
03 – Wie können Klimaschutz und KI zusammenkommen? 10 – 11
04 – Wie kann KI in der Forschung eingesetzt werden? 12 – 13
05 – Wie hilft KI bei der Energiewende? 14 – 15
06 – K ann KI den Ressourcenverbrauch senken? 16 – 17
07 – W ie funktioniert eine Industrie 4.0? 18 – 19
08 – W ie kann KI Verkehr und Mobilität verändern? 20 – 21
09 – Was bringt KI in der Landwirtschaft? 22 – 23
10 – Gäbe es durch KI mehr Ernährungssicherheit? 24 – 25
11 – W ie kann KI die Waldwirtschaft verändern? 26 – 27
12 – W ie kann KI der Artenvielfalt nutzen? 28 – 29
13 – Warum muss die Digitalwirtschaft den Klimaschutz mitdenken? 30 – 31
14 – W ie ist KI gestaltet, der wir vertrauen können? 32 – 33
15 – W ie sähe eine klimaschützende KI-Politik aus? 34 – 35
Verweise 36 – 38
Impressum 39Vorwort
Vorwort
Im Kampf gegen die Klimakrise gibt es neue Hoffnung: Immer mehr Wis-
senschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen Szenarien auf, in denen
Maschinelles Lernen Strategien zum Klimaschutz und zur Anpassung an
den Klimawandel unterstützen könnte – zum Beispiel im Energiesektor, in
der Güterproduktion, in der Land- und Forstwirtschaft oder im Katastro-
phenschutz. So kann Künstliche Intelligenz helfen, die Ernährungssicher-
heit zu steigern und Ressourcen in der Landwirtschaft und der industriel-
len Produktion effizienter zu nutzen, aber auch wissenschaftliche
Experimente und damit die Entwicklung sauberer Technologien zu
beschleunigen. Ob der Einsatz von Künstlicher Intelligenz Ressourcenver-
brauch und Emissionen zu senken vermag, anstatt sie noch weiter in die
Höhe zu treiben, wird von klugen politischen Strategien, gesetzlichen
Rahmenbedingungen und Anreizen abhängen.
Häufig werden Digitalisierung und Klimaschutz noch getrennt von
einander betrachtet. In der Debatte um die Einsatzmöglichkeiten von
Künstlicher Intelligenz für den Klimaschutz ist es jedoch wichtig zu ver-
stehen, welche Chancen und Herausforderungen mit der Technologie ver-
bunden sind und wie ihre Entwicklung und Anwendung politisch gestaltet
werden sollte. Mit diesem Heft hoffen wir daher, das Interesse an Künst-
licher Intelligenz zu wecken und ein besseres Verständnis für ihre Mög-
lichkeiten im Kampf gegen den Klimawandel zu vermitteln.
Vérane Meyer
Referentin für Digitale Ordnungspolitik, Heinrich-Böll-Stiftung
415 Fakten über Künstliche Intelligenz
Fakt 01 – Was ist Künstliche Intelligenz? Künstliche Intelligenz löst in vielen Bereichen eigenständig komplexe Aufgaben, indem sie Aspekte intelligenten Verhaltens nachahmt. Suchmaschinen unterstützen uns dabei, Infor- starke KI könnte, ähnlich wie wir Menschen, mationen zu finden. Navigations-Apps lotsen unterschiedliche Aufgaben bewältigen oder uns von einem Ort zum nächsten. Die Autokor- würde Probleme besser lösen als wir. Dieses rektur verbessert unsere Fehler in Textnach- Bild kennen wir aus Science-Fiction-Filmen. richten. Ohne dass wir es immer bemerken, In der Realität existiert solche KI nicht, und sind Anwendungen der Künstlichen Intelligenz ihre Entwicklung steht vor zahlreichen und (KI) Teil unseres Alltags geworden. Sie hel- in absehbarer Zeit nicht zu bewältigenden fen uns, konkrete Probleme zu lösen. Herausforderungen.ä 2 Künstliche Intelligenz ist ein Sammelbegriff Zurzeit dominieren Verfahren des Maschi- für einen Teilbereich der Informatik. Dieser nellen Lernens in der KI-Entwicklung. Dabei Bereich beschäftigt sich damit, wie Software werden einem Lernsystem Datensätze zur bestimmte Aufgaben selbstständig erledigen Verfügung gestellt. Das System sucht in den kann. Die Bezeichnung «Intelligenz» ist hier- Daten nach statistischen Zusammenhängen. bei umstritten.ä 1 Sie spielt darauf an, dass Daraus leitet es ein Ergebnissystem ab, das KI-Software ein Problem bzw. eine Aufga- die Regeln festlegt, nach denen neue Daten be ohne Eingriffe von Menschen löst. Damit in eine Lösung verwandelt werden. Die neuen KI-Systeme das leisten können, sind sie auf Daten dienen häufig dazu, die Problemlösung Vorgaben von Menschen angewiesen. laufend zu optimieren. ä3 So «lernt» Bilderken- KI-Systeme können immer nur ein bestimm- nungssoftware beispielsweise durch sehr viele tes Problem lösen. Übersetzungssoftware Bilder gesunder und trockener Bäume, wann kann beispielsweise keine Sportmeldungen ein Baum zu vertrocknen droht. Maschinelles verfassen. Eine Suchmaschine kann nicht Lernen setzt also voraus, dass eine entspre- navigieren. Deshalb werden solche Systeme chende Qualität und Menge an Daten sowie häufig als «schwache KI» bezeichnet. Eine hohe Rechenleistungen verfügbar sind.ä 4 6
Trainerin Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Zielvorgaben Trainingsdaten
künstliche
neuronale
Netze
Durch immer Die KI bildet
neue (Trainings-) Muster anhand
Daten werden der vorgegebe-
die künstlichen nen Regeln und
neuronalen Netze Muster Trainingsdaten
laufend angepasst (Input und erwar-
und so verbessert. teter Output).
Algorithmen
Wie funktioniert Maschinelles Lernen?
KI lernt mithilfe von Daten und den Zielvorgaben, die man für sie festlegt.
Daraus leitet die KI-Anwendung Muster und Algorithmen ab, die sie dann im Einsatz nutzt.
Quelle: Medienportal der Siemens Stiftung: Künstliche Intelligenz – Wie funktioniert Maschinelles Lernen? 2019,
online unter: https://medienportal.siemens-stiftung.org/view/112351Fakt 02 – Wie kann KI gegen den Klimawandel wirken? KI kann die Forschung zum Klimawandel voranbringen und dabei helfen, Energie und Ressourcen einzusparen. Der Klima- und der digitale Wandel zählen zu beispielsweise den Energie- und Ressourcen- den prägendsten Veränderungen der letzten verbrauch in der Industrieproduktion verrin- Jahrzehnte und der Gegenwart. Sie werden gern. Das geschieht, indem Software hilft, unser Leben auch in Zukunft stark beeinflus- Fertigungsprozesse zu optimieren. Dadurch sen.ä 5 Diese Entwicklungen existieren nicht sinkt der Energieverbrauch, oder Verarbei- unabhängig voneinander. Vielmehr bestehen tungsfehler werden seltener, was den Aus- Zusammenhänge, die positive und negative schuss verringert. Auswirkungen auf unsere Gesellschaft und Darüber hinaus unterstützen KI-Systeme unsere Lebensräume haben. bei der direkten Auseinandersetzung mit In Verbindung mit KI-Anwendungen ist ihr dem Klimawandel: Zum einen erkennen sie hoher Energieverbrauch häufig ein Thema. in historischen Daten Muster, die Menschen Gegenwärtig benötigen Informations- und allein nicht finden können. Das hilft bei- Kommunikationstechnologien insgesamt et- spielsweise dabei, Früherkennungssysteme wa 1 Prozent des weltweiten Strombedarfs. für Klimaveränderungen zu entwickeln. Zum Schätzungen zufolge kann sich der Verbrauch anderen ist es durch KI-Anwendungen mög- bis 2030 auf 20 Prozent erhöhen.ä 6 Ob sich lich, Klimamodelle so nachzubilden, dass sie dieser Stromverbrauch deutlich auf das Klima weniger Rechenleistung und damit Energie auswirkt, hängt vor allem davon ab, wie der benötigen.ä 7 Das hilft der Forschung, den Ver- benötigte Strom gewonnen wird. Erneuerba- lauf des Klimawandels, seine Auswirkungen re Energien helfen, einen negativen Effekt und den Einfluss von Gegenmaßnahmen zu auf das Klima bedeutend zu verringern. simulieren. Daraus lassen sich Erkenntnisse Zugleich ist vielfach die Rede von großen ableiten, die der Politik als Entscheidungs- Potenzialen, die KI innewohnen – auch grundlage dienen können. beim Klimaschutz. KI-Anwendungen können 8
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Citizen Auffälligkeiten
Science erkennen
Tierfallenbilder
klassifizieren Schutz vor
Ausfällen
Umwelt- Belastbare
Messwertanalyse bewusstsein Infrastruktur Anfälligkeit
bewerten
Zielgerichtete
Luftbildauswertung Nachrüstung
Gesellschaftliche
Anpassung Geflüchtete
schützen
Lebens-
Epidemische grundlagen
Risiken sichern
vermessen
Krisenfestigkeit Soziale Systeme Öffentliche
Gesundheit
Diagnosen
ermöglichen Mit Lebens-
mittel-
unsicherheit
Katastrophen- umgehen
karten Lebens-
kommentieren mittelbedarf
vorher-
Lebensmittel- sagen
Alarmmeldungen versorgung
liefern überwachen
Mithilfe von KI dem Klimawandel begegnen
Die Herausforderungen, die durch den Klimawandel entstehen, lassen sich
strategisch angehen. KI-Systeme, die Maschinelles Lernen nutzen, können uns
dabei in vier Bereichen unterstützen.
Quelle: Rolnick, David et al.: Tackling Climate Change with Machine Learning. 2019, S. 41, online unter: https://arxiv.org/pdf/1906.05433.pdfFakt 03 – Wie können Klimaschutz und KI zusammenkommen? Damit die KI-Entwicklung den Menschen und dem Planeten nutzt, müssen wir KI und Klimaschutz zusammendenken. Das Wissenschaftsmagazin Nature veröffent- Es kann auch die Technologieentwicklung ge- lichte im Januar 2020 eine Studie, die die winnen, wenn klimaschützende KI verstärkt Verbindung von KI und Klimaschutz betrach- gefördert wird, da vermehrt finanzielle Mit- tet. Sie analysierte die Rolle der KI, um die tel in die Weiterentwicklung der Technolo- Ziele für eine nachhaltige Entwicklung zu gie fließen. Die beiden Themen sinnvoll zu erreichen, auf die sich die Vereinten Natio- verzahnen, hat zudem Modellcharakter: Es nen 2015 geeinigt haben. Die Studie stellte können Vorgehensweisen etabliert werden, fest: KI kann vor allem im Bereich der Um- die sich auf andere gesellschaftliche Heraus- welt dazu beitragen, die definierten Ziele zu forderungen übertragen lassen.ä 11 Dazu zählt erreichen: beispielsweise Ölverschmutzungen etwa die Sicherung von Menschenrechten im in den Meeren aufspüren.ä 8 digitalen Wandel.ä 12 KI und Klimaschutz werden aber bisher Für viele Menschen wird der Klimawandel kaum gemeinsam gedacht. So gibt es ver- erst greifbar, wenn die Folgen unmittelbar zu hältnismäßig wenige Fördermittel für sehen oder zu spüren sind. Das ist jedoch zu klimaschützende oder klimafreundliche spät, um vorbeugende Maßnahmen zu treffen. KI-Entwicklungen.ä 9Jedoch zeichnet sich Deshalb ist es wichtig, die Veränderungen des in der politischen Debatte eine Kehrtwende Klimas und den Zusammenhang zum eigenen ab. So erforscht das vom Bundesumwelt- Handeln für möglichst viele verständlich zu ministerium geförderte Projekt «Circular machen. Auch dabei können KI-Systeme hel- Textile Intelligence», wie KI-Software da- fen. So ist es beispielsweise möglich, mithilfe bei helfen kann, genutzte Kleidung in den von KI-Software die Nachhaltigkeit von Pro- Produktionskreislauf zurückzuführen, statt dukten zu bewerten und diese für die Kon- sie wegzuwerfen.ä 10 sumierenden nachvollziehbar zu machen.ä 13 10
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
befähigen
hemmen
4
1
Klimaschutz
9
3
Leben unter Wasser
12
4
Leben an Land
Mögliche Einflüsse von KI auf Maßnahmen der UN-Nachhaltigkeitsziele 2030
KI-Systeme können im Bereich Umwelt dazu beitragen, Ziele der Vereinten Nationen
zum Klimaschutz und dem Schutz des Lebens an Land und im Wasser zu erreichen.
Quelle: Vinuesa, Ricardo et al.: The role of artificial intelligence in achieving the Sustainable Development Goals. In: Nature Communication
11, 233, 2020, S. 4, online unter: https://doi.org/10.1038/s41467-019-14108-yFakt 04 – Wie kann KI in der Forschung eingesetzt werden? Die Forschung bringt neue KI-Methoden hervor, die Software effizienter machen und Anwendungen für den Klimaschutz ermöglichen. Die Veränderungen, die der menschenge- weltweit, u.a. mit Satelliten- und Drohnenbil- machte Klimawandel mit sich bringt, sind dern. Mithilfe mehrerer KI-Verfahren erkennt weltweit erkennbar. Geplante Maßnahmen die Software, wie sich Flächen durch Rodun- sollen klimaschädliche Treibhausgasemissio gen oder Brände verändern, und berechnet, nen reduzieren, Ökosysteme schützen und wo Entwaldungen drohen. Forschende der Anpassungen an die Klimaveränderungen Hochschule ETH Zürich unterstützen das ermöglichen. Dabei kommen immer häufi- Projekt. ger KI-Methoden zum Einsatz. Um den Nutzen solcher KI-Anwendungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für den Klimaschutz beurteilen zu können, entwickeln beispielsweise KI-Anwendungen, muss man auch ihren Energie- und Res- damit wir bei Katastrophen gezielter handeln sourcenverbrauch in den Blick nehmen. können. Das Deutsche Forschungszentrum Es gibt mittlerweile Forschungsvorhaben, für Künstliche Intelligenz arbeitet an einem die sich darauf spezialisieren, sogenannte Verfahren, das Daten aus Satellitenbildern «grüne KI» zu entwickeln. Ihr Ziel ist es, mit Daten aus sozialen Medien kombiniert, aufwendige Rechenprozesse effizienter zu um Naturkatastrophen früh zu erkennen und gestalten, indem etwa Trainingsprozesse ihre Entwicklungen abzuschätzen. Das Ziel: übertragen werden können, sodass ähnliche Einsatzkräfte mit Informationen versorgen, Systeme nicht immer wieder neu unter gro- damit sie rechtzeitig eingreifen können.ä 14 ßem Energieaufwand «angelernt» werden An zahlreichen KI-Modellprojekten sind For- müssen.ä 15 Forschungsvorhaben setzen sich schungseinrichtungen beteiligt. So will das derzeit damit auseinander, wie KI-Verfahren Projekt «OpenSurface» Veränderungen bei verbessert und neue Methoden entwickelt der Landnutzung schnell erkennen und be- werden können. Gesellschaftliche Auswir- werten. Die Plattform arbeitet mit Daten zur kungen, rechtliche, ökologische und ethische Bodenbedeckung aus verschiedenen Quellen Fragen sollten dabei eine Rolle spielen.ä 16 12
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Simulation der
Aus
Wolkenphysik
Satellitendaten
lernen
Bodennutzung
klassifizieren
Stürme
Feindaten für verfolgen
Vorhersagen
LAND
Reflexions- N EE
vermögen S CH
von Eis Ozean-
IS
verstehen vermischungen
SE
simulieren
RE
EE
M
EIS
MEER
KI bei Vorhersagen zum Klima
Maschinelles Lernen unterstützt die Klimaforschung dabei, Vorhersagen
zum Klima zu erstellen, indem Satellitendaten ausgewertet werden.
Quelle: Rolnick, David et al.: Tackling Climate Change with Machine Learning. 2019, S. 36, online unter: https://arxiv.org/pdf/1906.05433.pdfFakt 05 – Wie hilft KI bei der Energiewende? KI kann dazu beitragen, den Energiemarkt umzugestalten und Energie nachhaltig zu nutzen. KI kann dabei helfen, den Energieverbrauch einsparen, als sie verbrauchen. Derzeit fehlt zu senken und klimaschädliche Emissionen zu es im öffentlichen Strom- und Versorgungsnetz verringern. Entsprechende Technologien un- noch an Sensoren, um die notwendigen Daten terstützen beispielsweise bei der Aufgabe, die zu erfassen und zu verarbeiten, damit mithilfe Stromversorgung bedarfsgerecht, dezentral von KI eine energieeffiziente Stromversor- und damit flexibel zu gestalten. So analysiert gung realisiert werden kann.ä 18 KI-Software den bestehenden Energiebedarf Eine weitere Herausforderung stellt der Da- und -verbrauch und kombiniert diese Werte tenschutz dar. Daten über private Haushalte mit anderen Informationen wie Wetterdaten, sind sehr persönlich. Deshalb bedarf es recht- um daraus Prognosen abzuleiten. Das ermög- licher Vorgaben, welche Daten wie für die licht es, die Energienachfrage an das Angebot Energieversorgung erhoben, genutzt und ver- anzupassen: Wärmepumpen und Kühlsysteme arbeitet werden dürfen. Um persönliche Daten springen etwa genau dann an, wenn günsti- zu schützen, können Verfahren der Anonymi- ger Strom aus erneuerbaren Energien zur sierung eingesetzt werden. Dann sind keine Verfügung steht. Dieses Vorgehen ist im Zu- Rückschlüsse auf Personen möglich.ä 19 sammenhang mit der Energiewende, also der Die Energiewende ist eine gewaltige Heraus- Umstellung von fossilen auf erneuerbare Ener- forderung. KI-Anwendungen ermöglichen Si- gien, besonders bedeutsam. Energie, die aus mulationen, Prognosen und Steuerungen, die Wind oder Sonne gewonnen wird, lässt sich dazu beitragen können, den komplexen Ener- nicht jederzeit gleichermaßen erzeugen. KI giemarkt nachvollziehbar und verständlich zu kann helfen, diesen Nachteil auszugleichen.ä 17 machen. Das wiederum vereinfacht es, diesen Damit sich das tatsächlich positiv auf das Kli- Markt den Klimaschutzzielen entsprechend ma auswirkt, ist es wichtig, zu überprüfen und umzugestalten. abzuwägen, ob KI-Verfahren mehr Energie 14
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Flexiblen Energie-
verbrauch durch
variable Tarife und
intelligente
Messsysteme dort,
wo sinnvoll, fördern.
Netzmanagement
dezentral, wo möglich,
und zentral, wo
nötig, ausgestalten. Nur wirklich
notwendige Daten
erheben, übermitteln
und speichern.
Versorgungssicherheit,
größtmögliche Resilienz
und regionalen
Energieausgleich auf
dezentraler
Ebene sicherstellen.
Energiewende nachhaltig und digital gestalten
Bei der Energiewende können digitale Technologien wie KI sinnvoll eingesetzt werden,
um widerstandsfähige, dezentrale und sichere Energiesysteme zu ermöglichen.
Quelle: Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH:
Wie kann die nachhaltige Digitalisierung der Energiewende aussehen? O. D., online unter:
https://www.nachhaltige-digitalisierung.de/fileadmin/digitale_transformation/Publikationen/Infografik_Energiewende_und_Digitalisierung.jpgFakt 06 – Kann KI den Ressourcenverbrauch senken? KI kann dabei helfen, Ressourcen einzusparen und Recycling zu verbessern. KI-Systeme funktionieren nur mithilfe von Re- nehmen etwas, benutzen es und werfen es chen- und Speicherkapazitäten. Dafür ist ne- anschließend weg. Um die endlichen Ressour- ben Software auch Hardware nötig wie Server cen der Erde ausreichend zu schonen, ist es oder Computer. Ihre Herstellung und Nutzung notwendig, dieses Prinzip aufzubrechen. Das verbraucht Energie und Ressourcen.ä 20 Damit bedeutet vor allem einen Übergang in eine tragen auch KI-Systeme dazu bei, endliche Kreislaufwirtschaft, damit weniger Rohstoffe Ressourcen unserer Erde zu verbrauchen. und Produkte im Abfall landen. Derzeit ist die Allerdings können KI-Anwendungen dabei Entsorgung häufig der kostengünstigste Weg, helfen, Gebäude und Maschinen in der Indus- um mit Überproduktionen, Ausschuss oder trie optimal zu steuern sowie Infrastrukturen Mangelware umzugehen. Dass es auch anders möglichst wirksam zu nutzen. Ein Beispiel geht, zeigt das Beispiel des US-amerikanischen dafür sind Systeme zur Schadensanalyse: Sie Unternehmens Smarter Sorting. Es bietet eine dokumentieren die Fehler an Produkten, die KI-basierte Plattform an, die dem Einzelhandel reklamiert werden, und werten die gesammel- beispielsweise vorschlägt, wie er nicht verkauf- ten Daten hinsichtlich wiederkehrender Mus- te Waren und reklamierte Artikel spenden kann ter aus. So können Fehlerquellen entdeckt und oder wie sie zu recyceln sind.ä 22 Schäden vermieden werden. Solche Verfahren Eine andere Möglichkeit besteht darin, die führen dazu, dass der Ressourcenverbrauch Ressourcen, die in weggeworfenen Produkten sinkt. Damit das auch tatsächlich der Fall ist, verwendet wurden, zurück in den Herstellungs- dürfen die eingesparten Ressourcen nicht in kreislauf neuer Produkte zu führen. Das gilt neue konsumtreibende Wertschöpfungsprozes- auch für Elektroschrott, der seltene Rohstoffe se investiert werden.ä 21 enthält. Hierbei können speziell dafür entwi- Solche KI-Optimierungssysteme verändern ckelte lernende Systeme helfen – beispiels- aber nicht die Art, wie wir produzieren und weise, indem sie Rohstoffe identifizieren, um konsumieren. Es bleibt bei dem Prinzip: Wir Abfälle möglichst sortenrein zu trennen.ä 23 16
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Geschlossene &
transparente
Produktionskreisläufe
Reparierbarkeit erhöhen Recyclingquoten
wird durch Zugang zu
Ersatzteilen und
reparaturrelevanten
Informationen erleichtert
Öffentliche & freie
Quellcodes
verlängern Software-
nutzung und damit Transparente
Nutzungsdauer der Geräte Lieferketten
für menschenwürdige
Arbeitsbedingungen,
faire Löhne
Energie- & ressourcen-
sparsame Software
reduziert Hardware und
Übertragungskapazitäten
Absolute Energie- &
Ressourcensparsamkeit
der Hardware durch längere
Nutzung & multifunktionale Geräte
Modulares
Produktdesign
und austauschbare
Komponenten verlängern
Gesamtnutzungsdauer
Datensparsamkeit Freie & Open-Source-Software
kann Energieverbrauch für längere Kompatibilität & Autonomie
bei Netzwerken und der Nutzenden bei älteren Geräten
Recherchen reduzieren mit neuen Softwareversionen
Ressourcensparsame Hardware und Software
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Software und Hardware so herzustellen und zu nutzen,
dass dabei weniger Ressourcen verbraucht werden und nachhaltige Produkte entstehen.
Quelle: Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH: Gestaltungsoptionen für nachhaltige Hard- und Software. O. D., online unter:
https://www.nachhaltige-digitalisierung.de/fileadmin/digitale_transformation/Publikationen/Nachhaltige_Hard_und_Software.jpgFakt 07 – Wie funktioniert eine Industrie 4.0? Die Industrie 4.0 birgt ökologische Potenziale, doch bislang wird sie zu wachstumsorientiert gedacht. Die produzierende Industrie setzt seit Das bedeutet, dass neue Technologien vor al- Jahren vermehrt Informations- und Kom- lem dabei unterstützen, Produktionskosten zu munikationstechnologien ein. Diese Techno- senken und Einsparungen in die Herstellung logien unterstützen Produktion, Logistik und neuer Produkte zu stecken. Damit KI-Syste- Kundenbetreuung.ä 24 me in diesem Bereich einen Nutzen für den Vernetzungen dieser Art, die über entspre- Klimaschutz haben, ist es notwendig, dass chende KI-Anwendungen, Speicherplätze Unternehmen die Einsparungen in Umwelt- für Daten und Hardware verfügen, erfasst technologien investieren.ä 27 der Begriff «Industrie 4.0». Dabei steuern Darüber hinaus eignen sich KI-basierte Si- und überwachen Menschen die Produktion mulationen dafür, die Umweltfolgen einer an zentralen Stellen. Sie erhalten Hinweise, Produkteinführung besser einzuschätzen. welche Maschinen sie wann warten müssen. Sie können zudem ähnliche Materialien oder Notwendige Bauteilbestellungen erfolgen au- Produkte vorschlagen, falls sich die Um- tomatisiert. KI-Systeme tragen in diesen Pro- weltbelastungen als zu hoch erweisen. Um zessen dazu bei, die Produktion zu optimieren die dafür notwendigen Daten erzeugen und oder Lieferketten zu straffen. Entsprechende austauschen zu können, müssen die unter- Software erfasst und analysiert beispielsweise schiedlichen Beteiligten bereit sein, zusam- den Verbrauch von Materialien, um die An- menzuarbeiten und sich abzustimmen.ä 28 lieferungen zu verbessern. Dadurch sinkt die Die Maßnahmen der Industrie 4.0 en- Zahl der Transporte, so dass Unternehmen den bislang an den jeweiligen Unterneh- Energie und Ressourcen einsparen.ä 25 mensgrenzen mit ihren Zulieferern und In solchen Optimierungen liegen Potenziale Kundendiensten. Doch die eingesetzten für den Klimaschutz. Denn die produzierende KI-Technologien könnten Daten produkt- und Industrie mit ihrer Logistik gilt als Hauptver- produktionsbezogen über alle Prozesse einer ursacherin des weltweiten Treibhausgasaus- Branche hinweg verknüpfen und auswerten. stoßes.ä 26 Die Industrie 4.0 wird bislang So könnten Energie und Ressourcen über hauptsächlich betriebswirtschaftlich gesehen. diese Grenzen hinweg eingespart werden.ä 29 18
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Design
Beschaffung
3D-Druck
Auf Fertigung
treibhaus-
gasarme
Bessere Optionen
Werkstoffe & hinweisen
Katalysatoren
schaffen Vertrieb
Fabriken für
die Nutzung Voraus- Treibhausgas-
Lieferketten von schauende emissionen
optimieren Erneuerbaren Instand- finden
optimieren haltung Routen und
Versand
optimieren &
Heizen und Überbestände
Qualität Lernfähige vermeiden
Kühlen
verbessern Kontrolle
rationalisieren
Transport
von
verderblichen
Waren
reduzieren
KI-Systeme in der Produktion
Von der Gestaltung bis zur Auslieferung von Produkten – KI-Systeme können in
verschiedenen Bereichen dazu beitragen, die CO2-Emissionen zu reduzieren.
Quelle: Rolnick, David et al.: Tackling Climate Change with Machine Learning. 2019, S. 26, online unter: https://arxiv.org/pdf/1906.05433.pdfFakt 08 – Wie kann KI Verkehr und Mobilität verändern? KI kann das Verkehrsaufkommen verringern und klimaschonende Alternativen attraktiver machen. Als wohlhabende Gesellschaft setzen wir und den Verkehr insgesamt zu verringern. Die voraus, dass wir uns eigenständig, aktiv und zu Land, Luft oder Wasser zurückgelegten zügig von einem Ort zum nächsten bewegen Kilometer können reduziert werden, indem können. Dafür sind aber umfassende Ver- KI-Systeme Routen oder Auslastung eines kehrssysteme notwendig. Weltweit führen sie Transportmittels optimieren. Eine weitere zu hohen Treibhausgasemissionen: Etwa ein Möglichkeit liegt darin, den Energiebedarf Viertel des energiebedingten CO2-Austoßes der Fahrzeuge zu reduzieren. So helfen ist dem Verkehrssektor zuzurechnen.ä 30 KI-Verfahren beim Fahrzeugdesign. Sie tra- Im Zusammenhang mit dem autonomen gen durch Simulationen dazu bei, die Aerody- Fahren diskutiert die Öffentlichkeit schon namik von Fahrzeugen zu verbessern.ä 33 länger neue Möglichkeiten für den Klima- Um die Klimaziele zu erreichen, ist es zusätz- schutz. Der autonom fließende Verkehr wird lich notwendig, vorrangig Verkehrsmittel zu häufig als energieeffizienter dargestellt, nutzen, die weniger Kohlenstoff ausstoßen. weil durch den Austausch und die Analyse Das bedeutet, den Autoverkehr durch öffent- von Daten beispielsweise weniger Staus liche Verkehrsangebote einzudämmen und entstehen.ä 31 Diese Formen der Optimierung den Güterverkehr vermehrt auf die Schiene könnten aber auch dazu führen, dass noch zu verlagern. Dafür muss die Bahn attrakti- mehr Fahrzeuge am Verkehr teilnehmen und ver werden. Das Schweizer Bahnunternehmen sich der Treibhausgasausstoß dadurch sogar SBB erprobt beispielsweise mithilfe staatli- erhöht statt verringert.ä 32 Derzeit sind diese cher Förderungen KI-Methoden, um das be- Technologien nicht weit genug entwickelt, stehende Schienennetz optimal auszulasten. um effizient und klimafreundlich eingesetzt KI-Systeme kontrollieren und korrigieren werden zu können. laufend Fahrpläne oder schlagen Lösungsva- Weitere KI-Anwendungen im Verkehrssek- rianten bei unvorhergesehenen Störungen vor. tor können dazu beitragen, Fortbewegung Dadurch können Kosten gesenkt werden, und und Transport klimafreundlicher zu gestalten der Zugverkehr wird pünktlicher.ä 34 20
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Fracht Passagierin
Effiziente Fahrzeuge
Verkehrsauf-
kommen reduzieren . Effizienzorientierte Gestaltung
. Erkennung von Belastungsmängeln
. Datenauswertung
. 3D-Druck
. Fernerkundung
. autonome Fahrzeuge
. Vorhersagen
. Sammelladungen
. Transportalternativen
Alternative Treibstoffe
Forschung und
Entwicklung (F&E)
Verkehrsverlagerung
. Konsumentscheidungen Elektrofahrzeuge
. Koordinierung der Verkehrsträger . Lademuster
. Neugewichtung der . Gebührenplanung
Fahrradmitbenutzung . Staumanagement
. Vorausschauende Wartung . Batterie-Energiemanagement
. Durchsetzung von Vorschriften . Batterie-F&E
Weniger Treibhausgase im Verkehr
KI-Verfahren können zahlreiche Maßnahmen unterstützen, die den Ausstoß von Treibhaus-
gasen im Personen- wie Frachtverkehr reduzieren.
Quelle: Rolnick, David et al.: Tackling Climate Change with Machine Learning. 2019, S. 14, online unter: https://arxiv.org/pdf/1906.05433.pdfFakt 09 – Was bringt KI in der Landwirtschaft? KI-Technologien können zu einer ökologischeren Landwirtschaft beitragen. In der Landwirtschaft kommen zunehmend 90 Prozent zu reduzieren. Dabei kommen Technologien zum Einsatz, die die Arbeit op- Roboter zum Einsatz, die über Sensoren und timieren und die Kosten senken sollen. Diese Kameras verfügen. KI-Verfahren analysieren sogenannte Präzisionslandwirtschaft arbeitet die darüber erfassten Daten etwa zum Ausse- mit verschiedenen KI-Anwendungen und birgt hen der Pflanzen und unterscheiden so Kultur- Chancen für den Klimaschutz. pflanzen von Unkraut. Letzteres entfernt der Rund 14 Prozent der Treibhausgasemissi- Roboter gezielt auf dem Feld.ä 36 onen gehen auf die Landwirtschaft zurück. Ähnlich wie bei der Industrie 4.0 werden die Um Flächen landwirtschaftlich zu nutzen, Potenziale von KI-Systemen in der Landwirt- werden Bäume gefällt, wodurch der darin schaft bislang stärker aus wirtschaftlicher gebundene Kohlenstoff in die Atmosphäre Sicht vorangetrieben als aus ökologischer. gelangt. Auch die Bearbeitung des Bodens Einige wenige Agrarunternehmen bestimmen setzt CO2 frei. Gleichzeitig entziehen ihm die den Markt der Präzisionslandwirtschaft. Land- Anbaumethoden Nährstoffe. Durch den Ein- wirtschaftliche Betriebe sind daher zuneh- satz der Düngemittel entsteht zudem das sehr mend abhängig von diesen Unternehmen.ä 37 klimaschädliche Lachgas. Darüber hinaus be- Ein politischer Rahmen, der offene Struktu- lasten eingesetzte Pestizide die Umwelt und ren zum Datenaustausch ermöglicht, könn- führen zum Sterben wichtiger Insekten für te den Betrieben auch dabei helfen, mit den die Bestäubung.ä 35 Folgen des Klimawandels umzugehen. Denn Mithilfe von KI kann Nahrung auf kleinerem Dürreperioden oder Hochwasser nehmen zu, Raum, mit höheren Erträgen und weniger Pflanzenkrankheiten und Schädlinge breiten Pflanzen- und Insektenschutzmitteln produ- sich stärker aus. KI-gestützte Datenanalysen ziert werden. Verfahren der KI-gestützten von Satelliten- und Luftbildern sowie Daten Präzisionslandwirtschaft tragen beispielswei- der Betriebe können Werkzeuge sein, Erntebe- se dazu bei, den Einsatz von Pflanzenschutz- dingungen und -erträge besser zu analysieren mitteln in Monokulturen wie Mais um bis zu und Ernteausfällen vorzubeugen.ä 38 22
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Bestäubung
von Hand
Flächen in den
Niederlanden
unter Glas, in Hektar
48.000
Pflanzen pro Hektar
2 Sekunden Roboterbiene 120 Auberginen
Zeit pro Pflanze
20.000 Euro
20.000 Euro 320 Erdbeeren
pro Hektar & Saison
510 Gurken
35 Wochen Saison 20.000 Euro pro Jahr
kostet ein Hektar 1.220 Paprika
9,20€ / Stunde Lohn
alle 3 Tage Bestäubung von Hand 1.670 Tomaten
Bestäubungen im Gewächshaus,
haben niederländische
Maschinenbaufachleute
ausgerechnet.
Also darf jede
Roboterbiene jährlich
so viel kosten, bei
gleicher Produktivität.
Roboterbienen in Gewächshäusern
In niederländischen Gewächshäusern kommen Roboterbienen, die unter anderem
mithilfe von KI-Verfahren funktionieren, bereits erfolgreich zum Einsatz und
steigern die Effizienz. Es wird an Möglichkeiten geforscht, die Technologie auch
im Freien zu nutzen, um Bestäubungen und damit Ernten zu sichern.
Quelle: Heinrich-Böll-Stiftung et al.: Insektenatlas 2020. Daten und Fakten über Nütz- und Schädlinge in der Landwirtschaft. 2020, S. 45,
online unter: https://www.boell.de/sites/default/files/2020-02/insektenatlas_2020_II.pdf?dimension1=ds_insektenatlasFakt 10 – Gäbe es durch KI mehr Ernährungssicherheit? KI hilft, die Landwirtschaft an die veränderten Klimabedingungen anzupassen. Das Recht auf Nahrung und Trinkwasser zählt verändertes Klima anfälliger sind. Solche An- zu unseren Existenzrechten. Durch den Klima- wendungen sind über Smartphones nutzbar, wandel sinkt die Artenvielfalt, die Ökosysteme mit denen die betroffene Pflanze fotografiert verschleißen und Naturkatastrophen nehmen wird. Bilderkennungssoftware gleicht das zu. Deshalb ist das Recht auf Wasser und Nah- Bild mit vorhandenen Daten ab, um Informa- rung für viele Menschen in Gefahr – nämlich tionen zur Krankheit und ihrer Behandlung für die zwei bis drei Milliarden Menschen, die anzuzeigen. Die Apps können Praktiken fern- unmittelbar von der Natur leben.ä 39 Zugleich ab der chemischen Schädlingsbekämpfung wächst die Weltbevölkerung stetig weiter. Bis vorschlagen und haben somit auch einen öko- 2050 leben Schätzungen zufolge rund zehn logischen Nutzen.ä 42 Milliarden Menschen auf der Erde. Dürrepe- Aufgrund zunehmender Dürreperioden müssen rioden und Ernteausfälle aufgrund des Kli- weltweit Bauernhöfe ihre Felder verstärkt be- mawandels betreffen vor allem die ärmere wässern. Mithilfe geeigneter KI-Verfahren und Bevölkerung.ä 40 Satellitenbilder ist es möglich, Wasser einzu- KI kann ein geeignetes Werkzeug sein, um die sparen: Analysen von Daten zum Zustand der Ernährungssicherheit zu steigern. Sie kann Böden, der Pflanzen und zum Wetter erlauben angewendet werden, um große Mengen von es, Pflanzen gezielter zu bewässern.ä 43 Satelliten- und Luftbildern zu analysieren. Damit KI-Software zur Ernährungssicherheit Damit können Erntebedingungen und land- beitragen kann, sind neben Maßnahmen zum wirtschaftliche Erträge besser überwacht und Datenschutz vor allem lizenzoffene Lösungen Ernteausfälle reduziert werden.ä 41 erstrebenswert. Dadurch können mehr Men- Außerdem kann KI-Software kleinbäuerli- schen weltweit die Anwendungen nutzen, und chen Betrieben helfen, Landwirtschaft unter sie lassen sich einfacher an unterschiedliche veränderten Bedingungen zu betreiben. Da- Bedürfnisse und Umstände anpassen. Viele für kommen beispielsweise Apps infrage, die Länder Afrikas beteiligen sich bereits an Pro- über Bilderkennungsverfahren Schädlinge jekten für offene Softwarelösungen.ä 44 an Nutzpflanzen identifizieren, die durch ein 24
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Klimawandel
Verschlechterung der
Bodenqualität
Erhöhte Empfindlichkeit
gegenüber Klimastress
Stärkere Nutzung natürlicher
Rückläufige
Ressourcen und Flächen
landwirtschaftliche
Produktivität und
Einkommen
Klimawandel, Landnutzung und sozioökonomische Bedingungen
Zwischen den Veränderungen des Klimawandels, der Landnutzung sowie den sozialen und
wirtschaftlichen Bedingungen von Menschen bestehen Wechselwirkungen. Um die Er-
nährungssicherheit zu verbessern, müssen diese Zusammenhänge berücksichtigt werden.
Quelle: Olsson, Lennart / Barbosa, Humberto et al.: Land Degredation. In: Climate Change and Land: An IPCC Special Report on climate chan-
ge, desertification, land degradation … 2019, S. 379, online unter: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/4/2019/11/07_Chapter-4.pdfFakt 11 – Wie kann KI die Waldwirtschaft verändern? KI kann helfen, Wälder ökologisch zu bewirtschaften und neue Bäume zu pflanzen. Die Wälder auf unserem Planeten sind durch Während kleinere Feuer zu den natürlichen den Klimawandel bedroht: Bäume sterben Zyklen eines Waldes gehören, zerstören aufgrund extremer Hitze, Dürreperioden, Großbrände alle Bäume und die biologische Starkregen und Schädlingsbefall. Doch nur Vielfalt. KI-Verfahren können durch die Ana- intakte Wälder können große Mengen CO2 lyse von Daten zu Dürreperioden, Wetterla- speichern. KI-Verfahren können helfen, gegen gen und Satellitenbildern gefährdete Gebiete das Waldsterben vorzugehen. In einem Pro- ermitteln und Brandverläufe prognostizieren. jekt des Deutschen Forschungszentrums für Das ermöglicht der Feuerwehr eine bessere Künstliche Intelligenz werten KI-Verfahren Einschätzung, wann sie ein Feuer löschen Satellitenbilder aus, um den Chlorophyll-Ge- und wie sie dabei sinnvoll vorgehen muss. halt der Blätter zu ermitteln. Das lässt Rück- Zugleich reduziert das die CO2-Emissionen, schlüsse auf die Gesundheit der Bäume zu.ä 45 die durch Waldbrände entstehen.ä 47 Ein weiteres Beispiel ist das Projekt «Future- In der Forstwirtschaft kann KI auch die Effi- Forst», das das Bundesumweltministerium zienz steigern: KI-Software hilft den Forst- fördert. Es sammelt Daten zu den Baumar- ämtern zu entscheiden, wann sie ernten, dün- ten in Waldgebieten, zu deren Vitalität, zur gen und wo sie aufforsten sollen. Die Logistik Beschaffenheit des Bodens, zum Schädlings- und der Transport können in der Forstwirt- befall sowie Klimadaten. KI-Verfahren werten schaft durch KI-Systeme kostengünstiger die Informationen aus und vergleichen, welche gestaltet werden. Das hat allerdings nur Baumarten und -gruppen widerstandfähiger dann einen positiven Effekt auf das Klima, sind. Daraus werden Szenarien abgeleitet, die wenn sich die Menge des geernteten Holzes dabei helfen sollen, den Wald nachhaltig zu dadurch nicht erhöht. Vielmehr gilt es, das schützen und umzugestalten.ä 46 eingesparte Geld in ökologische Maßnahmen Auch große Brände gefährden die Wälder. wie die Aufforstung zu investieren.ä 48 26
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Fernerfassung
von Emissionen
Schätzung des
Kohlenstoffbestands
Präzisions-
landwirtschaft Automatisierte
Aufforstung
Wald
Ackerland
Waldbrände
bewältigen
Überwachung
Abholzung
von Moorgebieten
reduzieren
Moorgebiete
Einsatz von KI für klimafreundlichere Landnutzung
Satellitenbilder und KI-Verfahren, die mit Maschinellem Lernen arbeiten, helfen dabei,
den Treibhausgasausstoß durch verschiedene Arten der Landnutzung abzuschätzen.
Sie kommen außerdem zum Einsatz, um den Zustand der Wälder und Moore zu über-
wachen und sie zu schützen.
Quelle: Rolnick, David et al.: Tackling Climate Change with Machine Learning. 2019, S. 30, online unter: https://arxiv.org/pdf/1906.05433.pdfFakt 12 – Wie kann KI der Artenvielfalt nutzen? KI-Systeme können dabei helfen, biologische Systeme zu überwachen und zu schützen. Vitale Wälder und Meere sind auf funktio- Bürgern und das Wissen aus der Forschung nierende Ökosysteme angewiesen. In diesen miteinander kombinieren. Die Nutzerinnen Systemen spielt die Artenvielfalt eine wich- und Nutzer einer US-amerikanischen Anwen- tige Rolle. Alle Arten übernehmen bestimmte dung können etwa Fotos von Pflanzen und Aufgaben und bilden gemeinsam ein funktions- Tieren auf eine Plattform hochladen. Die Com- fähiges Ganzes. Verschwinden Arten, gerät ein munity bestimmt, um welche Arten es sich auf solches System ins Wanken. Expertinnen und den Fotos handelt. So entstehen kategorisierte Experten schätzen, dass der Klimawandel der- Daten, die dabei helfen, einen Algorithmus zu zeit zu einem Artensterben von etwa 30 Pro- trainieren. Er bestimmt später selbstständig zent der Tier- und Pflanzenarten beiträgt.ä 49 Arten auf Fotos. Solche Formen der «Citi- Um dem Artensterben entgegenzuwirken, ist zen Science» werden in Zusammenhang mit es wichtig, die Ökosysteme zu überwachen und KI-Bilderkennungsverfahren im Artenschutz ihre Funktionsweise zu verstehen. Bestimmte öfter genutzt.ä 51 Dadurch stehen der Wissen- KI-Systeme können die dafür notwendigen schaft für ihre Arbeit sehr viel umfangreichere Daten erheben, sie analysieren und dadurch Datengrundlagen zur Verfügung. neue Erkenntnisse vermitteln. So ersetzen Auch die Ökosysteme der Meere sind massiv Foto- und Videoaufnahmen von installierten durch den Klimawandel bedroht. Ihr Gleichge- Kameras sowie Satellitenbilder einen Teil der wicht ist wichtig, um das Klima zu regulieren. Beobachtungen vor Ort und verhelfen zu neuen Allerdings verändert der Temperaturanstieg Daten. Bilderkennungsverfahren unterstützen das Artenvorkommen in den Meeren stark. deren Auswertung wie das Zählen von Bäumen Fischarten verschwinden, Korallen sind stark und Tieren oder das Bestimmen von Arten. An- gefährdet.ä 52 Um die Meeresökosysteme zu sonsten aufwendige Artenzählungen erfolgen überwachen, werden auch Roboter entwickelt, damit teilautomatisiert.ä 50 die KI-Software nutzen. Sie erheben automa- Ein Beispiel hierfür sind Apps und Plattfor- tisiert Informationen über große oder schwer men, die Informationen von Bürgerinnen und zugängliche Gebiete.ä 53 28
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Unteraktivierte
Roboterkopf Hände
. nachgiebige Finger
. haptische Erkennung
Roboterarme
Synthetischer Schaum
. für den Auftrieb
Weitwinkelkamera
Elektronikgehäuse . Navigation
. Umweltkartierung
. PCs
. Stromverteilung
. Richtungsabtastung Schubdüsen
Batterie Drucksensor
. Höhenabtastung
Aufbau und Funktionen eines Forschungsroboters für Korallenriffe
Im Jahr 2015 entstand der Prototyp des Meeresroboters Ocean One Rov für die Er-
forschung der Biosysteme des Meeres – vor allem der Korallenriffe. Er arbeitet
unter anderem mit KI-Verfahren, die bei der Datenerhebung und -auswertung helfen.
Quelle: Murphy, David: Deep sea coral reefs more accessible with touch-sensitive underwater robotic platform. 2015, online unter:
https://www.kaust.edu.sa/en/news/robotic-diver-expands-underwater-researchFakt 13 – Warum muss die Digitalwirtschaft den Klimaschutz mitdenken? KI-Technologien können den Klimaschutz bereichern, sofern die Digitalwirtschaft ökologische Aspekte stärker berücksichtigt. Bei allen KI-Entwicklungen und -Einsätzen Energien nutzen, fällt die Ökobilanz besser aus. muss die Ökobilanz der KI-Systeme selbst Fragen danach, ob Hardware-Komponenten stärker in den Mittelpunkt rücken. In die effizient gestaltet sind und ob sich defekte Bilanz zählt der Energie- und Ressourcen- Einzelteile austauschen oder recyceln lassen, verbrauch hinein, aber auch der Nutzen, spielen auch eine Rolle.ä 55 den die Systeme haben. Eine KI-Software, Nicht zuletzt beeinflussen «Rebound-Ef- die Schiffsrouten optimiert, kann die Fahr- fekte» die Ökobilanz einer KI-Anwendung. ten verbessern, so dass die Schiffe weniger Damit sind negative Folgen für das Klima Treibstoff verbrauchen. Für das Anlernen der gemeint, die durch im Kern klimafreundliche Software mit umfangreichen Datenmengen Anwendungen entstehen. Wenn KI-Systeme sind aber große Speicher- und Rechenkapa- etwa Energie einsparen, dies aber dazu führt, zitäten notwendig. Sie verbrauchen Energie, dass die Firmen mehr Waren produzieren, Ressourcen und erhöhen den CO2-Ausstoß. Ob handelt es sich um einen Rebound-Effekt. In- die Software für den Schiffsverkehr eher zum vestiert das Unternehmen die Einsparungen Klimawandel oder zum Klimaschutz beiträgt, in klimaschützende Maßnahmen, tritt dieser hängt davon ab, ob die Treibstoffeinsparun- Effekt weitgehend nicht auf.ä 56 gen größer sind als die benötigte Energie für Bei der Digitalisierung in vielen wirtschaft- die Systementwicklung. Je mehr Reedereien lichen Bereichen haben ökologische Fragen das System einsetzen, desto mehr Treibstoff bislang kaum eine Bedeutung. Die Politik wird eingespart und desto positiver fällt die kann das ändern. Sie muss Anreize schaffen, Ökobilanz des Systems aus.ä 54 damit die Ökobilanz von KI-Anwendungen Darüber hinaus ist es bedeutsam, welche Hard- stärker berücksichtigt wird. KI-Förderungen, ware, Software und Cloud-Anbieter bei der die Aspekte der Nachhaltigkeit vorsehen, Entwicklung und im Einsatz genutzt werden. können dazu beitragen, dass mehr klima- Handelt es sich um Anbieter, die erneuerbare schützende KI-Innovationen entstehen.ä 57 30
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
ökonomischer Zuwachs durch KI in Milliarden €
10
KI-Markt in Europa
5
2019 2020 2021 2022 Jahr
KI-Markt in Europa
Laut Prognosen soll der europäische Markt für KI bis 2022 auf 10 Milliarden Euro
angewachsen sein.
Quelle: Jungblut, Sarah-Indra et al.: Künstliche Intelligenz. Können wir mit Rechenleistung unseren Planeten retten? 2020,
online unter: https://reset.org/app/uploads/2020/09/RESET_KI_Infografik-1.pdfFakt 14 – Wie ist KI gestaltet, der wir vertrauen können? Um Vertrauen in die KI zu schaffen, müssen wir uns auch mit ihren möglichen negativen Folgen auseinandersetzen. Durch ethische Abwägungen kann man uner- bringen kann. Dieses Vorgehen schützt vor wünschte Auswirkungen von KI-Entwicklungen Missbrauch. einschätzen und möglicherweise verhindern.ä 58 Darüber hinaus fordert die AI HLEG, dass das Um solche Überlegungen stärker in die Ent- Vorgehen der Systeme sowie ihre Auswirkun- wicklung und den Einsatz von KI zu inte gen transparent sind. Nutzerinnen und Nutzer grieren, hat die High-Level Expert Group on müssen nachvollziehen können, wie eine Soft- Artificial Intelligence (AI HLEG) der Euro- ware funktioniert und welche Auswirkungen päischen Kommission im Jahr 2019 sieben ihr Einsatz hat. Im Zusammenhang mit kli- Anforderungen an eine vertrauenswürdige KI maschützender KI kann das bedeuten, dass veröffentlicht. Sie gelten auch für klimaschüt- man erfährt, wie klimaschädlich KI-Systeme zende Anwendungen und tragen dazu bei, dass sind.ä 60 Welchen CO2-Ausstoß verursachen KI-Systeme ökologischer gestaltet werden. beispielsweise unsere Suchanfragen oder das Eine der Anforderungen ist, sichere Sys- Scrollen durch unsere Social-Media-News- teme zu schaffen, in denen die verwende- feeds? Entsprechende Informationen erlauben ten Daten geschützt sind. Rückschlüsse auf bewusstere Entscheidungen – vor allem dann, Personen und ihre Lebensumstände dürfen wenn sie direkt beim Kauf oder Einsatz der nicht möglich sein.ä 59 KI-Anwendungen, die Systeme angezeigt werden. etwa Informationen über unsere Mobilität Bei ethischen Abwägungen steht nicht nur nutzen, verarbeiten Bewegungsdaten. Diese die Anwendung selbst im Mittelpunkt, son- Daten lassen wiederum Rückschlüsse auf dern der gesamte Prozess der Entwicklung Gewohnheiten zu. Daher gelten sie als sen- und des Einsatzes einer KI. Es gilt auch Ant- sibel und müssen sicher sein. Das bedeutet, worten auf die Frage zu finden, wie wir KI so dass die Daten so verarbeitet werden, dass gestalten, dass sie mit unserem Ressourcen- niemand sie mit uns als Person in Verbindung verbrauch zu vereinbaren ist.ä 61 32
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
Vorrang menschlichen Handelns
und menschlicher Aufsicht
Rechenschaftspflicht Technische Robustheit
und Sicherheit
Bewertung
Kontinuierliche
und Zugriff
Bewertung
kontinuierlich
und Anpassung
während
des
desKI-Systems
gesamten
während
Lebenszyklus
des gesamten
des
Lebenszyklus
KI-Systems
Datenschutz und
Datenqualitätsmangement
Soziales und ökologisches
Wohlergehen
Vielfalt, Fairness, keine Transparenz
Diskriminierung
Anforderungen an vertrauenswürdige KI
Die unabhängige Expertengruppe AI HLEG der Europäischen Kommission nennt sieben
Anforderungen, die KI erfüllen muss, damit sie als vertrauenswürdig gelten kann.
Quelle: Europäische Kommission/High-Level Expert Group on Artificial Intelligence: Ethics Guidelines for Trustworthy AI. 2019, S. 15, online
unter: https://www.europarl.europa.eu/cmsdata/196377/AI%20HLEG_Ethics%20Guidelines%20for%20Trustworthy%20AI.pdfFakt 15 – Wie sähe eine klimaschützende KI-Politik aus? Die Politik kann Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft einen Rahmen vorgeben, durch den klimaschützende KI-Innovationen entstehen. KI kann den Klimaschutz unterstützen. Un- nicht mehrfach stattfinden. Das spart enor- sere gegenwärtigen effizienz- und zugleich me Speicher- und Rechenkapazitäten, ver- wachstumsgetriebenen Wirtschaftssysteme braucht weniger Ressourcen und mindert die bereiten aber weder den Weg hin zu KI-Ent- CO2-Emissionen. Zugleich kann die Qualität wicklungen, die möglichst klimafreundlich der Entwicklungen sogar steigen.ä 63 sind, noch zu solchen, die den Klimaschutz Das Ziel, KI-Entwicklung ökologischer zu ge- aktiv vorantreiben. Ökologische KI braucht stalten und zugleich KI-Innovationen zu för- einen politischen Rahmen. dern, die dem Klimaschutz dienen, findet sich Für die Wirtschaft können das steuerpoliti- auch in immer mehr staatlichen Strategien. sche Maßnahmen sein. Eine Besteuerung des Seit 2018 gibt es den Plan, gemeinwohlori- CO2-Ausstoßes führt dazu, dass Unternehmen entierte und verantwortungsvolle KI-Tech- eine gesteigerte Produktivität und die damit nologien zu fördern.ä 64 Darauf baute das freigesetzten Mittel eher in ökologische Bundesumweltministerium im Sommer 2021 Maßnahmen investieren. Und entsprechen- mit einem Fünf-Punkte-Programm «Künstli- de Anreize beim Konsum können zu klima- che Intelligenz für Umwelt und Klima» auf. freundlicheren Kaufentscheidungen führen.ä 62 In diesem Rahmen fördert es KI-Projekte mit Zudem sind politische Maßnahmen notwen- Modellcharakter für den Klimaschutz.ä 65 dig, die ressourcenschonende Entwicklungen Da der Klimawandel und die Digitalisierung anstoßen. Ein sinnvolles Vorgehen wäre, of- mitsamt der KI-Entwicklung weltweit unser fene Datenstrukturen zu schaffen, die von Leben und unseren Planeten verändern, soll- Forschung, Zivilgesellschaft und Wirtschaft ten wir diese Themen nicht nur gemeinsam gemeinsam genutzt werden können. Of- erörtern, sondern auch länderübergreifend fene oder gemeinsame Strukturen führen politisch gestalten. dazu, dass Speicherung und Verarbeitung 34
Böll.Fakten Künstliche Intelligenz
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Individuum Politi Regierung
k und Gesetzgebung
Politis
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Planetare Grenzen
Wechselwirkungen bei der KI-Entwicklung
Zwischen Technologien, Staaten und Gesellschaften bestehen zahlreiche Wechsel-
wirkungen. Die Normen und Regeln, die Regierungen vorgeben, beeinflussen die Gestaltung
und Nutzung von Technologien. Damit wirken sie sich auf unser aller Leben aus.
Quelle: Vinuesa, Ricardo et al.: The role of artificial intelligence in achieving the Sustainable Development Goals. In: Nature Communication
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Ebd.
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