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#TechTide Hannover: KI kann früher vor Harz-Hochwasser warnen

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Bereits im Juni 2019 war die TU Claus­thal als erste Uni­versität zum „digitalen Ort Nieder­sachsen“ gekürt worden. Darum kamen Pascal Goymann und Dipl-Hdl. Diana Hoff­meister zur TechTide in Hannover, um dort einen KI-Proto­typen aus den silver­Labs vor­zustellen – und um für Förder­mittel zu werben.

Das Vernetzungs-, Karriere- und Innovationslabor silverLabs ist am Institute for Software and Systems Enigneering der TU Clausthal angesiedelt. Das Projekt bringt interessierte Schüler und Studenten fächerübergreifend mit Unternehmen aus der Region zusammen und begleitet konkrete Ideen bis zur Umsetzung; aus Firmenperspektive ist vor allem interessant, dass die silverLabs junge IT-Fachkräfte im deutschen Norden binden. Diana Hoffmeister leitet das Projekt, Fachinformatiker Pascal Goymann ist dort wissenschaftlicher Mitarbeiter.

Im Rahmen TechTide stellte er einen erstaunlich fähigen KI-Prototypen vor: Anhand von relativ überschaubaren, öffentlich zugänglichen Daten zu Niederschlägen, Abflussmengen, Pegelständen und von Wetterstationen kann künstliche Intelligenz bereits in diesem Proof-of-Concept-Stadium die Hochwasserprognose im Harz deutlich verbessern. Zuletzt hat das schwere Hochwasser im Sommer 2017 gezeigt, dass „Hochwasservorhersagen für die dort betroffenen Kommunen nur schwer möglich und Vorwarnzeiten auf lokaler Ebene sehr kurz“ sind, wie der Niedersächsische Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) in seinem Bericht notiert. Goymann hat durch seinen Prototyp mit künstlicher Intelligenz bereits bewiesen, dass sich die kritischen Vorwarnzeiten damit von 20 Minuten auf bis zu vier Stunden ausdehnen lassen.

Jede Minute davon bedeutet einen besseren Bevölkerungsschutz: „In den gewonnenen 3,5 Stunden könnten also künftig Barrieren errichtet werden, Sandsäcke platziert oder ‚einfach nur‘ Menschen in Sicherheit gebracht werden. 3,5 Stunden sind in einer Krise eine Ewigkeit“, schreibt Dr. Oliver Junk, Oberbürgermeister von Goslar und Präsident des Harzklubs, in einem aktuellen Zwischenruf. Darin beklagt er, was auch Hoffmeister und Goymann befremdet: dass die KI-Hochwasser­prognose keine Fördermittel findet. Beim Bundes­umwelt­ministerium „ist das Thema KI noch nicht so weit verbreitet“, sagt die silverLabs-Leiterin. Dort glaube man nicht recht, dass künstliche Intelligenz mit derart überschaubaren Daten etwas Sinnvolles zustande bringen könne. Die „klassischen Fördertöpfe, die eine KI füttern“, finden das Frühwarn­system dagegen nicht innovativ genug. Dort gilt das genaue Gegenteil als Argument: Man wisse ja schon, das solche Prognosen funktionieren. Diana Hoffmeister formuliert es höflich:

„Tatsächlich haben wir die Schwierigkeit im Moment, den passenden Fördertopf zu finden, wo wir ein solches innovatives Studenten­projekt tatsächlich ausrollen können.“

Bei Oliver Junk klingt das so:

„Wenn künstliche auf jahrzehntelange Ministeriums-Intelligenz trifft, dann gewinnt wohl noch der Papierstapel.“

So bekommt der Begriff „erklärbare künstliche Intelligenz“ eine ganz neue Bedeutung. Gemeint ist mit Explainable AI eigentlich, dass wir bei maschinellem Lernen meist nicht sagen können, wie das System zu einem Ergebnis gelangt ist. Wir können „Dinge nicht erklären, die eine KI macht oder die mit einer KI auf einmal prognostiziert werden können“, erklärt Diana Hoffmeister. „Wir wissen im Moment nur, dass das Netz Zusammenhänge findet, die wir als Menschen in so komplexen Themenbereichen gar nicht mehr erkennen.“ Das ist beispielsweise für die Fehlersuche in der Fertigung ein durchaus praktisches Problem, wie Pascal Goymann etwa beim Forum Künstliche Intelligenz 2019 dargelegt hat.

Für die TU Clausthal heißt „erklärbare KI“ nun aber, dass die junge Digitalisierungs­schmiede politischen Entscheidungs­trägern und den Verwaltungs­zuständigkeiten irgendwie erklären muss, dass KI-gestützte Hochwasser­prognosen sinnvoll sind. Die Feuerwehren im Harz verstehen das auf Anhieb. Noch im Juli 2019 hatte Niedersachsens Wissenschafts­minister Björn Thümler anlässlich der Vorstellung des neuen Studiengangs Digital Technologies für das KI-Hochwasser­schutz­projekt deutliches Interesse gezeigt und Unterstützung angeboten. Gebraucht werden in einer ersten Phase vor allem Mittel für zusätzliche Messstellen, sodass sich die Datenbasis weiter verbessern lässt.

Das wissenschaftliche Paper „Flood Prediction through Artificial Neural Networks“ von Pascal Goymann, Dirk Herrling und Institutsdirektor Prof. Dr. Andreas Rausch (er lieferte auf der TechTide übrigens auch den Bericht zum Thema „Digitale Technologien – noch ein Ressourcenfresser mehr?“) ist im Berichtsband zur Adaptive 11/2019 erschienen.

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