Welches Betriebssystem ist für Smart Cities erforderlich?

All-Inclusive-Pakete für Smart Cities

Die Zahl der Städte, die sich digitalisieren, wächst beständig. Die Frage, welches "Betriebssystem" dafür geeignet ist, treibt nicht nur Stadtverwaltungen um. Firmen wie Cisco oder Huawei bieten Komplettlösungen an. Aus Sicht der Unternehmen geht es um eine reibungslos funktionierende Plattform. Eine Plattform, auf der Software-Entwicklungen möglich sind. Bürgernähe wird in den Pressemeldungen beschworen. Die Wege zu Dokumenten, zu Behörden sollen vereinfacht und beschleunigt werden. Doch müssen ICT-Unternehmen auch verdienen. Allein zum Gemeinwohl bieten sie ihre Lösungen nicht an. Das Digitalzugangspaket aus einer Hand birgt also Vor- und Nachteile.

Die Menge an Daten und erhältlichen Informationen wird in einem Intelligent Operation Center (IOC) verarbeitet und an die Stellen transportiert, die ein rasches Update des Status-Quo benötigen. Die Kanäle müssen gegen Cyberangriffe von Außen geschützt werden. Wichtig ist somit ein sicheres Netzwerk.

Wenn das IOC als Zentrale entworfen wird, die nicht nur virtuell, sondern physikalisch vorhanden ist, dann muss auch dieses Zentrum gegen Einnahmen von Außen geschützt werden. Ein rezentes Beispiel ist die Real-Verfilmung des Anime-Klassikers "Ghost in the Shell". Dort existiert eine mobile Zentrale, die jedoch im Vergleich zu den Modellen auf der Smart City Expo weitaus militärischer ausgerüstet ist.

Smart City Expo (7 Bilder)

Smart City Expo: Connected Bus. Bild: Dominik Irtenkauf

In der Zentrale arbeiten Experten an der Dokumentation der Serviceleistungen. Plan ist, viele Abläufe zu automatisieren, da eine große Datenmenge selbstverständlich durch einen Rechner schneller und präziser analysiert werden kann. Menschen überwachen die Datenanalyse und sie geben die Anweisungen, was letztlich mit den gesammelten Informationen geschehen soll.

Verbrechensbekämpfung ist eine wesentliche Komponente der Plattform: Nur Safe Cities werden zu Smart Cities. Solche Szenarien wurden in SF-Literatur bereits projiziert: Man denke an den "Minority Report" von Philip K. Dick. In "Robocop" übernimmt ein technologisch aufgerüsteter Supercop die Komplettüberwachung einer Zukunftsstadt. In solchen Zusammenhängen fällt natürlich immer auch der Name "1984" von George Orwell, beinahe wie ein Totschlaghammer. Sicher sollte man die Konsequenzen nicht unterschätzen. Der Unterschied in Mitteleuropa ist der, dass sich die Unternehmen für Datengewinn mehr interessieren als staatliche Stellen. Eine größere Gefahr wird von einem Systemzwang ausgehen, dass zum Beispiel ein bestimmtes Anwenderprogramm exklusiv verteilt wird. Sind dann Alternativen möglich?

Eine kluge Firma wird ein System installieren, das anschlussfähig an Neuentwicklungen ist, auch von fremden Partnern. Aber da spielt wiederum die Sicherheitsfrage eine Rolle: Welchem Innovationslabor kann der Provider vertrauen? Können sich nicht kriminelle oder umstürzlerische Kräfte durch solche Offenheit einschleusen?

Weitere Fragen schließen sich an: Wie offen ist eine Smart City-Plattform? Können sich Bürger an der "Programmierung" der Stadt beteiligen? Im Großraum Dijon scheinbar schon. Die Smart-City-Initiative dort hat folgendes vor:

  • to improve coordination of services and personnel (road maintenance, waste collection),
  • to manage equipment […] more efficiently,
  • to enhance security in urban areas and enable more effective crisis management via the use of new, high-performance digital technology
  • to provide new, digital services to the public and promote local participatory democracy
  • to enhance the appeal of the region by developing the digital economy.

Die Verantwortlichen nennen das IOC nun "Connected Control Centre" (Abk. CCC). Die Funktionalität ist dieselbe, ein- und ausgehende Datenströme werden hier gebündelt und gesteuert.

Die Überlegung, durch das erhöhte Datenaufkommen eine Stadt besser erkenn- und steuerbar zu machen, führt zu einer Aufbruchstimmung unter Verantwortlichen. In Barcelona wurden auf der Smart City Expo Mitte November PPPs (Public-Private-Partnerships) in den Fokus gerückt. Das Motto "Empower Cities. Empower Citizens" zielt auf einen verantwortlichen Umgang mit Datensätzen. Das ist jedoch erstmal nur ein Wunsch, der in der Realität umgesetzt werden muss.

Einleuchtend für User in einer Stadt sind Technologien für den infrastrukturellen Einsatz, wie z.B. das Predict-System, das in Frankreich Gemeinden mit Sensoren für Hochwassergefahr ausrüstet. Die E-Mobilität oder Stromverbrauchsdisplays im Home-Computer sind weitere Technologien, die Daten erheben, auswerten und für Entscheidungen nutzbar machen. Eine intelligente Straßenbeleuchtung oder öffentliche Mülleimer, die den Müllstand melden, sind weitere Verbesserungen des öffentlichen Raums. Wie es um die Datenrechte und -freiheiten steht, wird damit noch nicht beantwortet.

Ethik im Datenstrom

Die öffentliche Überwachung in Großstädten nimmt zu. Im öffentlichen Raum zeichnen Kameras die Bewegung auf. Es sollen nur die "Verbrecher" verfolgt werden und wer ohne Schuld ist, hat nichts zu befürchten. Gespräche mit einigen Firmen auf dem Messegelände zeigen zudem, dass die ethische Verantwortung an die Kunden übertragen wird. Auf der Expo gewinnt zum Beispiel die saudi-arabische Hafenstadt Yanbu den Data and Technology Award. Der Award wird vor Ort überreicht; ausgezeichnet sollen bereits laufende Projekte werden, die einen effizienten Umgang mit Daten und Technologie aufweisen.

Die Erinnerung an den Blogger Raif Badawi, der für das Posten liberaler Beiträge auf seinem Blog eine drakonische Haftstrafe von 10 Jahren und 1000 Peitschenhieben in Saudi-Arabien erhält, ist noch relativ frisch. 50 der Peitschenhiebe hat er bereits erhalten.

Heißt das, Straßen zu beleuchten, ist weniger problematisch als Blog-Einträge zu verfassen? Was passiert, wenn ein Blogger Gedanken zur Gleichberechtigung von Mann und Frau ausformuliert oder die "Religionslosigkeit" des Staates im Sinne der Trennung von Kirche und Staat fordert? Er nutzt dasselbe WiFi-Netzwerk wie die städtische Müllabfuhr. Letztere überprüft mit dem Netz den Stand der aktuellen Entsorgung. Badawi "überprüft" den Stand der aktuellen Gesellschaftsentwicklung. Es wird mit verschieden Maß gemessen, so scheint es. Wäre in Yanbu Platz für die Verbreitung solcher Gedanken über Digitalnetzwerke?

Das Angebot einer Open Source-Software mit entsprechender Infrastruktur hebt eine Stadt auf die nächste Stufe. Voraussetzung sind Elektrizität, technologische Anschlussfähigkeit und eine schnelle Internetverbindung.

Im Gegensatz zu den technologischen Mindestanforderungen herrscht über ethische und soziale Standards nach wie vor Uneinigkeit. Bürger zu stärken wird groß geschrieben. Die Umsetzung erfordert nicht nur Know-how. Ohne politischen Willen wird es kaum eine Koordination geben.

Die Meinungsfreiheit, die durch Digitaltechnologien schneller noch verbreitet werden kann, erfährt in manchen Ländern Grenzen. Die Technologie wird von den ICT-Unternehmen als angeblich wertfrei angeboten. In die Gesetze des Landes mische sich ein Global Player der Kommunikationstechnologie nicht ein. Jeder Bürger eines Landes kenne die Gesetze und müsse sich daran halten. Soziale und ökonomische Gründe für Gesetzesverstoß werden ausgeblendet.

Wenn die Gesetze die Ungleichbehandlung der Frauen zur Folge haben oder die Diskriminierung von Andersgläubigen, dann widersprechen die gesetzlichen Rahmenbedingungen den Menschenrechten. Fremde Technologie einzukaufen, wird für ein autoritatives Regime leichter, als die Freiheiten zu akzeptieren, die mit der Installation dieser Datentechnologie auftreten.

Netzwerkgedanke

Ein intelligentes Netzwerk könnte von sich selbst lernen und sich dadurch stets verbessern. Ein Gedanke, den Huawei mit ihrem Konzept des Zentralnervensystems verfolgen. Die Synapsen nehmen die Reize auf und leiten sie ans Hirn weiter, also an das Information Operation Center. Dieses koordiniert das Zentrum mit der Peripherie.

Diese Metaphorik kennt man bereits aus der Cyberpunk-Literatur: Eine Stadt wird zum lebenden Wesen, durchaus angreifbar, aber auch zur Verteidigung und Resilienz fähig. Ein Wesen, das aus den eigenen Fehlern lernen kann und sich verbessern. Wie die Geschichte zeigt, eine der effizientesten Wege der Selbstoptimierung.

Die Herausforderung, angesichts drohender Ressourcenengpässe und fortschreitenden Klimawandels, nachhaltige Energie- und Entsorgungssysteme zu installieren, scheitert nicht selten am Geldmangel.

Ein Grund, warum Großunternehmen in diese Lücke vorrücken, ist, dass sie durch ihre umfangreiche Manpower ud den finanziellen und technologischen Ressourcen relativ preiswerte Dienstleistungen anbieten können. Eine Großstadt mit Lösungen in Energieeffizienz, Umweltschutz, Wasserver- und -entsorgung, Verkehrsplanung und -lenkung, Gesundheitswesen, effiziente Verwaltung, Kommunikation und Bürgerbeteiligung zu versorgen, fordert größere Teams. Ein Konzern mit einer hohen Wirtschaftsleistung im Jahr kann mit eigenen Teams anders planen als viele kleinere Labors und Start-Up-Enterprises. Die Start-Ups haben im Vergleich zu den Global Players weniger Personal, Finanzen und Lobby. Zur Finanzierung wichtiger Innovationen müssen sie sich an die großen Unternehmen wenden oder aber alternative Finanzierungsoptionen ausloten. Manches Angebot der Konzerne mag ein Start-Up schnell in ein Forschungslab des Konzerns umwandeln.

Vielleicht ist es letztlich Geschmackssache, ob man eine Stadt durch ein Komplettpaket oder viele kleine Laboratorien versmarten möchte. Vielleicht …

Generallösung: Vor- und Nachteile

Was geschieht, wenn die "Plattform für Alles & Alle" gehackt und so das Intelligent Operation Center still gelegt wird? Schadsoftware kann über das weit verzweigte Netzwerk verbreitet werden. Eine ganze Stadt versinkt im Blackout, Datenklau inklusive. Metropolen werden erpressbar. Ein Horrorszenario für die Stadtregierungen und Behörden.

Im Februar dieses Jahres wurde das Lukaskrankenhaus in Neuss von Hackern angegriffen. Um sensible Patientendaten zu schützen, wurde das gesamte System heruntergefahren. Mit hohen Kosten und auch Auswirkungen auf den Klinikbetrieb. Das Krankenhaus ist besonders stolz, Vorreiter in der Digitalisierung zu sein: Ärzte nutzen iPads, um Patienten die neuesten Untersuchungsergebnisse zu präsentieren. Vom Rettungswagen werden bereits telemetrische Daten in die Notaufnahme übermittelt - ein Viertel weniger Notfallpatienten sterben seitdem. Die Liste ließ sich noch fortführen. Die Sicherheitsarchitektur jedoch lässt zu wünschen übrig. Cyberkriminelle können nicht nur hochsensible Daten für Erpressungen beschaffen, sondern auch den Krankenhausbetrieb unterbrechen. Lebensgefahr für die zu behandelnden Patienten.

Auf der Smart City Expo wurde die medizinische Behandlung über Digitalkontakt vorgestellt. Der User schließt sich mit einem Blutdruck- und Blutzuckersensor an die Cloud an und die Daten werden an den entsprechenden Arzt übermittelt. Dies soll Wege einsparen. Für gebrechliche und alte Menschen ist dies sicher von Vorteil; für junge Menschen, denen eine Fahrradfahrt gesundheitlich nicht schadet, mag es eine Einladung zur Bequemlichkeit sein.

Wenn die Stadtbeleuchtung auch über das Netzwerk geregelt wird, wäre es denkbar, dass sich Bankräuber, Einbrecher oder Terroristen Zugang zum Programm verschaffen könnten, um die Laternen in den Straßen und öffentlichen Plätzen nach gewünschter Zeit und Ort abzuschalten. Wenn es keine Möglichkeit der manuellen Re-Aktivierung gibt, haben die kriminell Aktiven ziemlich freie Bahn.

Manche Positionen scheinen schwerer zu vereinen oder vielleicht sind diese Meinungen längst Vergangenheit? Kameraüberwachung im öffentlichen Raum gehört zum Beispiel inzwischen zum City-Alltag. Auf der Expo stellte Stefan Alfredsson die Installation von Kameras an Tankstellen auf dem Stadtgebiet von Detroit vor, die Kriminalitätsrate ist deutlich gesunken. Ein deutscher Mitarbeiter der Deutschen Telekom Austria stellt im Anschluss die Frage, wie die Datensicherheit gewährleistet sei, weil doch auch "unguilty persons" gefilmt werden. Der Mitarbeiter von Axis Communications antwortet: "Das ist nicht unsere Aufgabe. Wir halten uns an die Gesetze der Länder, in der unsere Kunden den Service von Axis in Anspruch nehmen." Unschuldige Menschen, die gefilmt werden, haben wohl kaum das Gesetz im Parlament verabschiedet. Eine existierende Gesetzgebung nimmt nicht die eigene ethische Entscheidung ab.

Das Angebot einer Open-Source-Software mit entsprechender Infrastruktur hebt eine Stadt auf die nächste Stufe. Voraussetzung ist Elektrizität, technologische Anschlussfähigkeit und eine schnelle flächendeckende Internetverbindung, um die stellenweise speicherplatzfressenden Programme und Leistungen durchführen zu können. Bevölkerungskreise, die leicht von der Entwicklung abgehängt werden können, wie einkommensschwache Familien, Behinderte und Senioren, sollen in Projekte integriert werden. (Dr. Victor Pineda setzt sich z.B. als Präsident von World Enabled und als Vize-Vorstand von Persons with Disabilities für behindertengerechte Smart Cities ein.)

Smart-City-Konzepte sprechen letztlich die User mit Zugang zu den Technologien an. Ein Digitalsystem für die Stadt würde einige Teile der Gesellschaft durch deren altersbedingte Ferne zur Digitalkultur ausschließen. Andererseits sind sie längst in die Digitalkanäle integriert: die Chips auf den Krankenkassenkarten, die Umstellung des Fernsehens auf Only-Digital-TV, der Anruf bei Kundenhotlines, die alle mit PC arbeiten, die ihre Daten aus dem Netzwerk holen.

Zukunft bereits jetzt!

Was einst Zukunftsvision war - überall ein unerschöpfliches Reservoir menschlichen Wissens anzapfen zu können -, ist längst Realität. Die Überall-Verfügbarkeit des Internets führt zu neuen Kulturtechniken. Die Städte werden sich daher auch ändern. Die Ströme, die eine Stadt durchfließen - damit sind selbstverständlich nicht die klassischen Stadtgründungsgründe wie Flüsse und Meere gemeint -, können in Echtzeit abgebildet werden. Große Datenmengen werden täglich ausgetauscht - Daten, die den Zustand einer Stadt abbilden, ihn verändern, aber auch Daten mit anderem Inhalt, die aber auf dem Gebiet einer Stadt ausgetauscht werden. Sie nehmen die Infrastruktur der Stadt in Anspruch. Sie nähren sich von der Energie, im Idealfall tragen sie einen Teil zum energetischen Haushalt der Smart City bei.

Die Idee eines Zentralnervensystems beinhaltet auch die Verletzlichkeit eines biologischen Wesens. Ein Mensch kann krank werden, ein ZNS kann sich entzünden, überreizt werden oder absterben. Huawei, das sein Angebot mit dem Nervensystem verglichen hat, besitzt auch Frühwarnsysteme, die eine solche Verletzung verhindern. Eine Cloud, in der die Datenmengen archiviert werden können und die entsprechend nach außen geschützt sind. Dennoch vorsichtig zu sein, erweist sich als vernünftig.

Derzeit macht eine Videoclipserie von HP Druckern auf den Videoportalen auf sich aufmerksam. Über das Internet der Dinge (IoT) schleicht sich ein Hacker mit Überschuss an krimineller Energie ins Büro eines Finanzunternehmens, das ungesicherte Drucker und Kopiergeräte nutzt. Es scheint unglaublich leicht. HP lässt sich den Clip einiges kosten: Hollywood-Star Christian Slater verkörpert den Hacker mit verheißungsvollem Pseudonym "The Wolf".

Verbindungsfähige Gegenstände stehen in vielen Arztpraxen oder sonstigen öffentlichen Gebäuden. Wichtige Daten, vor allem vertrauliche Werte und Infos, können über schlecht oder nicht gesicherte Geräte, die mit dem Internet kommunizieren, illegal beschafft werden. Die verdeckten Bots und Viren zu identifizieren steht im Interesse der Smart City. Die Plattformmodule, die von Firmen wie Cisco, Deutsche Telekom, Huawei und anderen angeboten werden, laufen im Hintergrund ab. Im Informationszentrum laufen die Ströme zusammen.

Die Firmen träumen mit den Verantwortlichen der Stadtregierungen von selbst lernenden Systemen, d.h. eine Künstliche Intelligenz kann in Zukunft die eingehenden Informationen nach Dringlichkeit einordnen und Eingänge aus verschiedenen Stadtgebieten und Themen zueinander bringen.

Im Idealfall beteiligen sich Bürger einer Smart City an der KI-Cloud. In Ländern, deren Regierungen Probleme mit der Meinungs- und Pressefreiheit, zudem mit Menschenrechten haben, wird die Digitaltechnologie reine Kosmetik bleiben, denn Technik ohne den Menschen ist Selbstzweck. Davon profitieren nur eine Klientel und die Lieferanten. Als Gegenmodell wird der Begriff der Circular oder Shared Economy eingeführt: Menschen tauschen sich über das Internet über Angebot und Nachfrage aus; Geräte des täglichen Gebrauchs werden gemeinsam genutzt, über digitale Kanäle kann die Verfügbarkeit ermittelt werden. Vor allem das Car-Sharing ist von diesen Modellen sehr bekannt. Diese Plattform bleibt offen und variabel.

Bislang zeigt sich eine Teillösung, das heißt nur bestimmte Bereiche sind digitalisiert. Energie und Mobilität sind zwei der wichtigen Säulen. Dabei handelt es sich um klassische Aufgabenfelder von Städten. Diese Felder sind für die Versorgung der Bevölkerung essentiell. Die Allvernetzung zwischen Wohnungen, Behörden, Straßen und Unterwasserkanälen steht noch vor großen Herausforderungen. Städte rüsten langsam Stück für Stück auf neue Technologien um. Alte und neue Infrastruktur müssen zusammen gebracht werden. Ein Wassernetzwerk mag tief im Untergrund liegen. Die Ausbesserung der alten Getriebe für das digitale Zeitalter kann mitunter viel Zeit und Geld kosten.

Wie die Zusammenarbeit mit einem Unternehmen gestaltet wird, ob eine Komplettlösung oder viele kleine Start-Up-Economies den gemeinsamen Gedanken tragen, hängt von der Politik der Stadt ab, die smart werden möchte. Auch wie weit und überhaupt sie sich an welche Partner binden möchte. Klar wird dabei: Smart ist vor allem der Anfang …

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