KI und Klimaforschung: IBM und NASA kündigen Kooperation an

Wie werden sich Hitzewellen auf Ernteerträge auswirken oder welche Auswirkungen haben Waldbrände auf die Luftqualität? Diese und weitere Fragen sollen in Zukunft durch künstliche Intelligenz und eine Zusammenarbeit der NASA und IBM einfacher beantwortet werden können.

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✨ AI Kontextualisierung

1972 erhielt die Menschheit einen Einblick, der sonst nur Astronaut:innen vorbehalten war. Damals entstand das erste detaillierte Foto der Erde aus dem Weltall. Bekannt ist es unter dem Namen “Blue Marble”, und aufgenommen wurde es von Astronauten der NASA. „Wir sind so weit gereist, um den Mond zu erforschen, und das Wichtigste ist, dass wir die Erde entdeckt haben“, sagte damals der Astronaut William Anders.

Kooperation für die Klimaforschung

Heute gibt es weit mehr Aufnahmen des Planeten. Mit Stand Dezember 2022 befinden sich laut European Space Agency insgesamt 9800 Satelliten im All. Um diese Datenmengen für die Klimaforschung zu nutzen, braucht es Analysen. Künstliche Intelligenz (KI) kann dabei eine wichtige Rolle spielen. Laut Harald Rieder, Klimaforscher an der Universität für Bodenkultur, spielt KI in der Klimaforschung zunehmend eine Rolle. Im momentanen Forschungsbetrieb seien KI-Methoden aber nur eine von vielen Analysetechniken und unterschiedlich weit verbreitet. Eine breitere Anwendung von KI sei aber absehbar.

Anfang Februar gaben IBM und die NASA bekannt, im Bereich der Klimaforschung zusammenzuarbeiten. Im Rahmen der gemeinsamen Arbeit wird die KI-Grundlagen-Modell-Technologie zum ersten Mal auf die Satellitendaten der NASA angewandt, was eine Reihe von neuen Projekten ermöglichen und die Klimaforschung voranbringen soll. Die Zusammenarbeit sei wichtig, denn laut NASA könne der Aufbau dieser Modelle nicht von kleinen Teams bewältigt werden. Man brauche dafür verschiedene Perspektiven, Fähigkeiten und Ressourcen.

“Generell ist es zu begrüßen, wenn Forschungseinrichtungen und der Privatsektor kooperieren, um Methodiken und Anwendungsfelder weiterzuentwickeln. Wichtig ist, dass die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse auch breit verfügbar gemacht werden. Sollte aus solchen Bestrebungen allerdings eine Monopolstellung erwachsen, wäre dies kritisch zu sehen“, erklärt Rieder.

Grundlagen Modelle in der Klimaforschung

Die Berge an Daten und die zunehmende Komplexität von KI stellen Forscher:innen vor Herausforderungen. NASA Wissenschafter:innen gaben an, bisher für jeden Datensatz ein neues Modell erstellen zu müssen. Das sei jetzt anders: Da IBM Grundlagen-Modelle für die Anwendung von maschinellem Lernen nutzt. Grundlagen-Modelle finden in großen Datenbergen, auch ohne Anweisung, die zugrunde liegende Struktur.

Ein weiteres Problem war bisher ein Mangel an Trainingsdaten. Zum Beispiel mussten Bäume oder Pflanzen auf Satellitendaten vorab von Expert:innen identifiziert und bestimmt werden, bevor die künstliche Intelligenz davon lernen konnte. Grundlagen-Modelle können aber auch Rohdaten nutzen, wodurch Zeit eingespart wird. Nach ausgiebigem Training kann die Technologie so auch völlig neue Fragen beantworten und Aufgaben lösen. Damit ist der Algorithmus vielfach einsetzbar.

Künstliche Intelligenz ermöglicht Umsetzung einer Vielfalt an Projekten

Geplant sind mehrere Projekte. Das IBM Geo-Intelligence Basismodell wird mit Rohdaten der NASA trainiert, die Landbedeckungs- und Landnutzungsänderungen aufzeichnen. Mit der Technologie von IBM können die Daten nicht nur sortiert, sondern auch analysiert und große Datensätze nach neuen Erkenntnissen durchsucht werden. Mögliche Einsatzgebiete sind die geographischen Auswirkungen von Naturkatastrophen, herauszufinden wo Wälder abgeholzt werden oder potentielle Lebensräume von Wildtieren zu identifizieren. Das Ziel sei, die Reaktion auf klimabezogene Probleme zu beschleunigen.

Ein weiteres angekündigtes Projekt, ähnelt technologisch ChatGPT. Konkret soll eine Art Suchmaschine für wissenschaftliche Literatur entstehen. Im Gegensatz zu anderen Tools sollen die Antworten der künstlichen Intelligenz mit Zitaten und direkten Links zu den Forschungsarbeiten versehen werden. Wissenschafter:innen der NASA kündigten an, dass die Technologie bereits Mitte 2023 einsatzbereit sein könnte. Verfügbar sollen die Anwendungen nicht nur für Wissenschafter:innen sein, sondern auch für politische Entscheidungsträger:innen und die Öffentlichkeit. Des Weiteren wurde angekündigt, die Technologie auch für Wetter- und Klimavorhersagen zu nutzen.

Auch wenn künstliche Intelligenz zu Fortschritten in der Klimaforschung führen kann, ist die kritische Betrachtung der Technologie essentiell. “Wichtig ist im Kontext Klimaschutz aber auch festzuhalten, dass KI Methoden durch den Energieverbrauch durchaus einen hohen Carbon Footprint aufweisen und daher die Auswahl der KI Anwendungsfelder sehr gut ausgewählt werden muss”, so Rieder.

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„Wir wollen Lust auf Zukunft machen, zeigen, dass KMU bereit sind für die Transformation und sie dabei an der Hand nehmen“, sagt Florian Moosbeckhofer im brutkasten-Talk. Gemeinsam mit Marie-Therese Barth hat er nun in Wien das Unternehmen We Are Unicorns gegründet. Die beiden arbeiteten zuvor knapp sieben Jahre lang in der Wirtschaftskammer zusammen – unter anderem an der „Innovation Map“. Aus dieser gemeinsamen Zeit kenne man die Bedürfnisse der kleinen und mittleren Unternehmen genau, sagt Barth.

„Ziellosigkeit“ als Ausgangslage

Und heimische Betriebe würden aktuell massiv unter Druck stehen. Die Energiewende, der Fachkräftemangel und die rasche Digitalisierung würden den Geschäftsalltag tiefgreifend verändern. Den Unternehmen fehlt dabei für weitreichende Strategieprozesse nach Erfahrung von Barth oft schlichtweg die Zeit. „Viele KMU suchen nach Wegen zur Zukunftsgestaltung und stehen dabei häufig vor einer gewissen Ziellosigkeit“, erklärt die Co-Gründerin. „Sie wissen, sie müssen etwas tun, wissen aber nicht, wie sie anfangen sollen“.

„Innovationsabteilung as a Service“

Genau diese Lücke möchte We Are Unicorns mit dem sogenannten Future Radar schließen, dessen Oberfläche optisch an die genannte „Innovation Map“ erinnert. Das kostenfreie digitale Werkzeug soll den Betrieben 55 handfeste Chancen für den eigenen unternehmerischen Erfolg aufzeigen. „Es ist ein Zukunftsradar, das sehr klar und greifbar konkrete Chancen zeigt, die KMU direkt ergreifen können“, betont Moosbeckhofer. Ein eigens entwickelter KI-Assistent ergänzt das Programm. Dieser Helfer ordnet relevante Themen ein und leitet daraus konkrete nächste Schritte für das jeweilige Unternehmen ab. Das Gründerteam versteht sich dabei als unmittelbare, zusätzliche Ressource für die Betriebe. „Wir fungieren ein bisschen als Innovationsabteilung as a Service“, beschreibt Barth den Ansatz. „Wir kommen in den Betrieb und arbeiten gemeinsam mit dem Team, denn jedes Unternehmen ist selbst Experte in der eigenen Branche“.

Verbindung mit Startups als wichtiger Baustein

Besondere Gelegenheiten für derartige Innovationen entstehen nach Beobachtung des Gründer:innen-Duos bei Betriebsübergaben. Tausende Familienunternehmen stehen in den kommenden Jahren vor einer solchen Nachfolgesituation. „Das sind oft Fenster, die sich im betrieblichen Ablauf öffnen, um Dinge neu zu denken“, schildert Moosbeckhofer seine Erfahrungen aus der Beratungspraxis. Das Team sieht hier hohes Potenzial in einer gezielten Zusammenarbeit mit Startups. Junge Technologieunternehmen bringen nach Überzeugung von Moosbeckhofer häufig völlig neue Lösungen mit. Die etablierten Betriebe bieten den Startups im Gegenzug Verbindlichkeit und Marktzugang. „Für Startups sind KMU extrem gut, weil sie Traktion am Markt und eine hohe Verbindlichkeit haben“, führt Moosbeckhofer aus.

„Wieder positive Narrative nach vorne holen“

Dieser Weg in die Zukunft gelingt für alle Akteur:innen nach Ansicht der Gründer:innen am besten mit einer positiven Grundeinstellung. „Destruktives Jammern“ löse eine negative Spirale aus und bremse die Gestaltungskraft, meint Barth. Sie verweist dabei auf Erkenntnisse aus der Hirnforschung, wonach Jammern einen ähnlichen Effekt im Gehirn auslöse wie eine Sucht. „Wir müssen schauen, dass wir wieder positive Narrative nach vorne holen“, fordert sie daher. Es brauche einen bewussten Perspektivenwechsel. „Unsere Zukunft ist positiv und wir können stolz darauf sein“.

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