16.02.2023

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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(c) Adobestock/dizamel

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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Ein Mann in Accra sitzt in einer Garage und repariert einen alten Computer (c) refurbed
Schrotthändler Fuseini Yakubu arbeitet im informellen Sektor von Accra. (c) refurbed

Ein Blick auf Ghanas Hauptstadt Accra. Im sogenannten „informellen Sektor“ der E-Waste-Verarbeitung liegt Agbogbloshie, eine der größten Elektromüllhalden der Welt. Hier werden Berge an Elektroteilen gesammelt, sortiert, repariert und weiterverarbeitet. Das ist die Einstiegszene der neuen refurbed-Doku „fixed“.

Brennende Müllberge im globalen Süden sind Bilder, die uns in Europa bekannt sind und unser Narrativ über Elektroschrott prägen. Während kaputte Geräte in Europa sehr schnell als Müll betrachtet werden, was die Wegwerfgesellschaft ankurbelt, hat sich in Ghana durch den E-Müll eine formelle wie auch informelle Reparatur- und Recyclingwirtschaft entwickelt.

Um die unterschiedliche Wahrnehmung von E-Waste aufzuzeigen, hat ein Team rund um refurbed-Co-Founder Kilian Kaminski im April die erste eigene Doku „fixed – Accras Antwort auf Europas Elektroschrott“ vor Ort in Ghana gedreht.

Elektroschrott als Krise, aber auch als Ressource

„In den letzten Jahren drehten sich Gespräche rund um Nachhaltigkeit oft um CO2-Emissionen, und das ist auch wichtig. Aber im Hintergrund brodelt eine weitere Krise, die ständig wächst: der Elektroschrott. Dazu gehören Berge von ausrangiertem Elektroschrott, giftige Umgebungen und Gemeinschaften, die für Konsumgewohnheiten bezahlen müssen, die sie selbst gar nicht verursacht haben“, hält Kaminski in seinen Begrüßungsworten bei der Präsentation der Dokumentation fest.

Gleichzeitig hat der E-Schrott eine innovative Reparaturkultur in Ghana entwickelt. Dr. Michael Osei Asibey, Experte für Umweltpolitik an der ghanaischen KNUST-Universität, forscht seit Jahren intensiv zum Recyclingsektor und plädiert im Film für ein radikales Umdenken. Seine prägnante Formel „Waste is a resource in the wrong place“ (Abfall ist eine Ressource am falschen Ort) bringt das Kernanliegen der Dokumentation auf den Punkt: Elektronik darf kein kurzlebiges Wegwerfprodukt sein. Vielmehr müssen wir ausgediente Geräte als wertvolle Materiallager begreifen, die dauerhaft in einem Kreislaufsystem gehalten werden.

Co-Founder von refurbed Kilian Kaminski (r.) bei den Dreharbeiten in Ghana. (c) refurbed

Vielschichtige Blockaden der Kreislaufwirtschaft

Politische, wirtschaftliche, aber auch gesellschaftliche Blockaden verhindern in Europa die Umsetzung von flächendeckenden Kreislaufwirtschaften. Kaminski sieht Blockaden in der Politik vor allem darin, dass der Fokus meist auf kurzfristigen Themen liegt. „Man konnte das gut im März 2020 beobachten, als Covid kam. Plötzlich waren Nachhaltigkeit und die Kreislaufwirtschaft nicht mehr die wichtigen Themen. Das Thema Nachhaltigkeit wird immer als ein Zukunftsproblem behandelt, obwohl es eigentlich ein aktuelles Problem ist, weil wir jetzt dagegen vorgehen müssen“, so der Co-Founder von refurbed.

Unternehmen seien gefragt, auf langlebige Produkte zu setzen. Die Praxis der künstlichen Obsoleszenz – also das bewusste Kaputtgehen von Geräten für schnellere Upgrades – sollte nicht weiter gefördert werden.

„Und als Privatpersonen sollten wir wirklich überdenken: Was und wie konsumieren wir? Behalten wir vielleicht ein Produkt länger? Geben wir alte Produkte weiter? Also einfach ein Verständnis zu entwickeln, dass der Wert des Gerätes viel höher ist, als wir eigentlich denken. Es geht nicht nur um den finanziellen Wert. Die Rohstoffe, die in den Produkten sind, haben einen sehr langen Lebenszyklus und kommen oftmals aus der gesamten Welt zurück zu einem Ort.“

Durch die Dokumentation soll ein differenzierteres Bild von E-Waste geschaffen werden. (c) refurbed

Kreislaufwirtschaft als Thema für Startups

Im Thema Kreislaufwirtschaft stecke für Startups und Jungunternehmen laut Kaminski gerade sehr viel Potenzial. Es sei nur eine Frage der Zeit, wann die Wirtschaft den Fokus auf diese Themen lege. „Wir stehen mit der Kreislaufwirtschaft ganz am Anfang. Und ich glaube, jetzt kann man vor allem die großen Unternehmen speziell mit Geschäftsmodellen, die die Kreislaufwirtschaft im Herzen haben, viel mehr challengen, als mit Geschäftsmodellen, die einfach dasselbe machen, wie es seit 100 Jahren gemacht wurde. Und das beinhaltet ja am Ende des Tages ganz viele Nachhaltigkeitsthemen, egal ob es Energie oder Rohstoffe sind.“

Auf die Frage, welches Problem Kaminski heute als Startup lösen würde, antwortet er: „Ich würde nach wie vor den E-Waste bekämpfen.“

Über refurbed

Ziel des 2017 von Peter Windischhofer, Kilian Kaminski und Jürgen Riedl in Wien gegründeten Unternehmens refurbed ist es, den Konsum in ganz Europa dauerhaft zu verändern. Mittlerweile ist das Scaleup in 24 europäischen Ländern aktiv und zählt zu den führenden Online-Marktplätzen für generalüberholte Produkte.

Die ganze Dokumentation von refurbed wurde gestern auf YouTube veröffentlicht und vorab präsentiert.

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