Projekte

Mit Maschinen die Zukunft der Städte planen: Künstliche Intelligenz und Stadtentwicklung

Beschreibung

Künstliche Intelligenz (KI) wird das tägliche Leben der Menschen, die Funktionsweise der Wirtschaft und die Art und Weise, wie politische Entscheidungen getroffen werden, voraussichtlich grundlegend verändern (u.a. Güles/Schweitzer 2021; Pellegrin et al. 2021). KI bezieht sich hierbei auf Systeme, die intelligentes Verhalten zeigen, indem sie ihre Umgebung analysieren und – mit einem gewissen Grad an Autonomie – Maßnahmen ergreifen, um bestimmte Ziele zu erreichen. Der Schlüssel dazu ist „maschinelles Lernen“, welches auf der Basis von Massendaten – Big Data – verknüpft mit automatisierten statistischen Methoden in der Lage ist, Muster zu erkennen, Modelle zu erfassen und zu erlernen (dies gilt insbesondere für „Deep Learning“ als Teilbereich des „maschinellen Lernens“, bei dem künstliche neuronale Netzwerke anhand riesiger Datenmengen lernen) (Libbe 2023; Liyanage et al. 2022).[1]

Der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) kann im städtischen Kontext dazu beitragen, große Datenmengen schnell und effizient zu kategorisieren und zu analysieren sowie die Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner zu verbessern, ihre Teilhabe zu stärken und die kommunale Verwaltung effizienter zu machen (u.a. Güles/Schweitzer 2021; Pellegrin et al. 2021; Sabri/Witte 2023; Wendt/Swarat 2021). So können planerische und politische Entscheidungsprozesse auf Basis von digitalen Zwillingen (inkl. der Integration von Geodaten und Echtzeitdaten zu Verkehrsentwicklung, CO2-Emissionen etc.) und verschiedenen Anwendungen (z.B. AR-Visualisierungen) verbessert und Lock-in-Effekte sowie Pfadabhängigkeiten bisheriger Entwicklungen durch innovative Ideen und Ansätze überwunden werden. Durch den Einsatz von KI und verschiedener Anwendungen wäre es möglich, „was-wäre-wenn“-Szenarien für nachhaltige, lebenswerte und produktive Städte zu entwickeln – z.B. Analysen, Modelle und Simulationen mit Bezug auf Klimaschutz und Stadtentwicklung, um dann Veränderungen in der realen Stadt aufzuzeigen, umzusetzen und mit Blick auf die Wirkungen zu bewerten (u.a. Caprari 2022; Demski et al. 2020; Guckenbiehl et al. 2021). Damit werden nicht nur die Entscheidungsgrundlagen für Planer*innen und Politiker*innen verbessert; die Analysen und Szenarien bzw. Simulationen können darüber hinaus dazu beitragen, Bürger*innen besser in Planungsprozesse einzubeziehen.

Im Bereich der Stadtplanung werden KI-Technologen und -Systeme aber noch nicht in großem Umfang eingesetzt, obwohl KI häufig Teil von Smart-City-Strategien sind und als wichtige Voraussetzung für die Entwicklung unserer Städte in der Zukunft gelten. Eine Ursache dafür ist, dass die verschiedenen Datensätze auf kommunaler Ebene i.d.R. nicht miteinander verknüpft sind, so dass potenzielle Zusammenhänge bei komplexen Fragestellungen der Quartiers- bzw. Stadtentwicklung oft nicht erkannt werden. Darüber hinaus fehlen häufig die erforderlichen technischen Voraussetzungen (Hardware, Software etc.) und Kenntnisse (Wissen und Qualifikationen bei den Planer*innen etc.). Hier setzt das F-Projekt an. Ziel ist es, Chancen und Risiken, Voraussetzungen und Auswirkungen von KI auf Stadtentwicklung zu untersuchen und neue Anforderungen für Planer*innen zu identifizieren. Im Einzelnen soll das F-Projektes folgende Zielsetzungen bzw. Fragestellungen verfolgen

• Wie schätzen Planer*innen und Wissenschaftler*innen die Herausforderungen einer KI-basierten Stadtentwicklung ein? Welche Chancen und Risiken werden hier gesehen? Wofür bzw. in welchen Bereichen wird KI zurzeit (und perspektivisch) eingesetzt?
   
• Welche Rolle spielt der lokale (baulich-räumliche, regulative, normative und/oder kognitive) Kontext bei der Umsetzung/Implementierung einer KI-basierten Stadtentwicklung? Inwieweit werden mit KI-Systemen realweltliche Prozesse abgebildet und inwieweit erzeugt KI neue Realitäten?
   
• Welche Daten liegen überhaupt vor, was ist in bzw. über KI darstellbar und was nicht? Inwiefern erzeugen die eingesetzten Daten, Modelle und Algorithmen Unsichtbarkeiten und Ausgrenzungen?
   
• Inwiefern fühlen sich Planer*innen für eine KI-basierte Stadtentwicklung vorbereitet bzw. welche Voraussetzungen müssen in den Städten und Verwaltungen erfüllt sein, um eine KI-basierte Entwicklung erfolgreich umsetzen zu können? Mit welchen Beharrungstendenzen und Widerständen ist hier zu rechnen?
   
• Wie verändert eine KI-basierte Stadtentwicklung das Verständnis von Stadt- und Regionalplanung? Welche Fähigkeiten und Kompetenzen sind hierfür erforderlich?

Dafür werden im Rahmen der Bearbeitungszeit folgende methodische Teilschritte/Teilziele anstrebt (die Teilschritte können selbstverständlich von den Teilnehmer*innen modifiziert und/oder ergänzt werden):

• Ermittlung und Bewertung der Chancen und Risiken, Anwendungsmöglichkeiten, Voraussetzungen und Auswirkungen von KI auf Stadtentwicklung durch Literaturanalysen etc. (WiSe 2023/24)
   
• Betrachtung von 3-4 Städten zur Untersuchung des lokalen Kontextes und der Rolle von Planer*innen (wo bzw. wie wird KI eingesetzt, Beziehungen zwischen KI und gebautem Raum, Beziehungen zwischen KI und Planer*innen Soziologie bzw. Gesellschaft) auf Basis von Ortsbegehungen, Test der KI-Anwendungen vor Ort sowie Interviews mit ausgewählten Experten vor Ort (WiSe 2023/24)
   
• Vertiefung der gewonnenen Erkenntnisse durch die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung einer Delphi-Umfrage mit bis zu 60-70 ausgewählten Expert*innen (aus Forschung und Praxis) zu Chancen und Risiken von KI auf Stadtentwicklung, zur Bedeutung des lokalen Kontextes und der Rolle (und Ausbildung) von Planer*innen) (WiSe 2023/24 und SoSe 2024)
   
• Entwicklung von Szenarien, die unterschiedliche Zukünfte für den Einsatz von KI in Stadtplanung und -entwicklung aufzeigen (SoSe 2024)
   
• Aufbereitung der Ergebnisse in Form einer Veröffentlichung (SRPaper o.ä.) und über digitale Medien (z.B. Erklärvideos, „storytelling-websites“, Blogs o.ä.) (SoSe 2024)

Die Veranstaltung ist in Kooperation mit Student*innen des MA Studiengangs der Fakultät Sozialwissenschaften im Rahmen der Forschungswerkstatt „Technografie“ unter Leitung von Prof. Dr. Cornelius Schubert konzipiert; ein regelmäßiger und intensiver Austausch zwischen beiden Studienprojekten ist über die komplette Bearbeitungszeit vorgesehen. Für die Bearbeitung der einzelnen Teilschritte kann das F-Projekt auch die Infrastrukturen und Kenntnisse des HyLeC (Hybrid Learning Centers) der TU Dortmund nutzen. Zudem sind Synergien zu „F06 - Wir planen digital – aber wie planen wir Digitales?“ von Jun.-Prof. Dr. René Westerholt zu erwarten. Der Fokus in F09 liegt aber weniger auf der digitalen Modellierung und Reflexion von Raum, sondern eher auf der Anwendung und Nutzung von KI für Planung und Planungsprozesse

Lehr­ver­an­stal­tung im LSF

Be­treu­ung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Othengrafen