Künstliche Intelligenz in der Verwaltung

Künstliche Intelligenz (KI) ist das Schlagwort der Zeit. Hinter jedem Algorithmus wird eine KI vermutet, wahre Wunderdinge soll sie vollbringen. Sie begegnet uns bei der Google-Suche und in den Chatbots - etwa von Banken und Energieversorgern. Diese Entwicklung wird und soll auch vor Behörden und Kommunen nicht Halt machen. Wie kann man Künstliche Intelligenz in der Verwaltung nutzbringend anwenden? Die Anwendungsmöglichkeiten sind schon jetzt enorm vielfältig. Ein Überblick.

Was bedeutet Künstliche Intelligenz, was ist darunter zu verstehen? Dazu gibt es viele unterschiedliche Auffassungen, aber über eines ist  man sich einig: Es gibt keine allgemeingültige Definition von künstlicher Intelligenz (KI), die von allen Seiten genutzt wird, so wie auch die menschliche Intelligenz sich einer endgültigen, allgemein anerkannten Definition entzieht.

Grundsätzlich geht es bei KI um eine Technologie, die maschinelles Lernen anwendet und nicht auf die in der Programmierung vorgegebenen Pfade beschränkt ist. Die Forschung unterteilt KI in eine „starke“ und eine „schwache“ KI.

„Starke“ KI

Die „starke“ KI ahmt die intellektuellen Fähigkeiten des Menschen nach und ist in der Lage, strategische Entscheidungen autonom zu treffen. Sie überträgt ihre Erfahrungen und das Gelernte auf andere Bereiche und entwickelt sich unabhängig von der Programmierung weiter. Das kennen wir aus zahlreichen Science-Fiction Filmen und Büchern, denken wir nur an „Hal 9000“ aus „Odyssee im Weltraum“ oder „Jarvis“, der Iron Man bei seinen Avenger-Abenteuern unterstützt. Das ist (bisher) eben genau das, Science-Fiction.

„Schwache“ KI

Die „schwache“ KI nutzt maschinelles Lernen, Algorithmen und große Mengen an Trainingsdaten, um Lösungswege zu finden und Vorhersagen zu treffen. Mit ihr lassen sich operative Aufgaben schneller bewältigen und redundante Vorgänge delegieren. Diese Art der KI ist vielerorts bereits in der Anwendung und wird in Zukunft immer häufiger zum Einsatz kommen.

Auch hier spricht man von unterschiedlichen Modellen, zum Beispiel der generativen KI. Dabei werden auf Basis von vorhandenen Daten neue Inhalte erzeugt. Am bekanntesten ist wahrscheinlich das Sprachmodell Chat-GPT, ein Large-Language-Modell (LLM) (siehe Infokasten nächste Seite), das mittlerweile neben Texten auch Bilder, Videos und Töne kreieren kann. Dazu gibt man seine Fragestellung oder Anforderung als sogenannten „Prompt“ der KI-Anwendung vor, die daraufhin Lösungsvorschläge kreiert.

Exkurs: „Schwache“ KI-Systeme im Detail

1. Deduktionssysteme, maschinelles Beweisen: Ableitung (Deduktion) formaler Aussagen aus logischen Ausdrücken, Systeme zum Beweis der Korrektheit von Hardware und Software;
2. Wissensbasierte Systeme: Methoden zur Modellierung und Erhebung von Wissen; Software zur Simulation menschlichen Expertenwissens und Unterstützung von Experten (ehemals: „Expertensysteme“); zum Teil auch verbunden mit Psychologie und Kognitionswissenschaften;
3. Musteranalyse und Mustererkennung: induktive Analyseverfahren allgemein, insbesondere auch maschinelles Lernen;
4. Robotik: autonome Steuerung von Robotik-Systemen, d.h. autonome Systeme;
5. Intelligente multimodale Mensch-Maschine-Interaktion: Analyse und „Verstehen“ von Sprache (in Verbindung mit Linguistik), Bildern, Gestik und anderen Formen menschlicher Interaktion.

(Quelle: KI-Strategie der Bundesregierung)

Diskriminative KI hingegen nutzt die vorhandenen Daten, um sie nach einer Analyse entsprechend den Anforderungen der Nutzenden neu auszugeben. Die KI benötigt zur Auswertung der Daten deutlich weniger Zeit als der Mensch und kann so als unterstützende Technologie eingesetzt werden. Anwendungen sind hier etwa Modellierungen für den Städtebau oder die Auswertung und Aufbereitung von Archivmaterial.

Bereits Ende 2018 hat die Bundesregierung eine KI-Strategie beschlossen. Die Strategie der Bundesregierung nimmt die Lösung von Anwendungsproblemen in den Fokus, gestützt auf die „schwache“ KI.

In den zwölf ausgewiesenen Handlungsfeldern werden Förderprogramme, Initiativen und Kooperationen gestartet, um „Artificial Intelligence (AI) made in Germany“ zu einem weltweit anerkannten Gütesiegel zu machen. Ein Ziel ist es dabei, Künstliche Intelligenz für hoheitliche Aufgaben zu nutzen und Kompetenzen in der Verwaltung anzupassen. Hier reichen die Anwendungsbereiche von IT-Sicherheit über Krisenfrüherkennung, den Aufbau eines Digitalen Zwillings über Wettervorhersagemodelle, Anwendungen in der amtlichen Statistik bis hin zur Krisenbewältigung.

Exkurs: Digitaler Zwilling

Ein Digitaler Zwilling ist ein dreidimensionales virtuelles Modell eines realen Objekts. Mithilfe des Modells können durch planerische Simulationen möglichst exakte Voraussagen für die Entwicklung des Objekts getroffen werden. Im Falle einer Stadt oder einer Region kann ein Zwilling helfen, stadtplanerische Entscheidungen zu treffen oder Vorsorgemaßnahmen frühzeitig zu realisieren.

Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz kann zum Beispiel die Erkennung von Viren verbessert werden und somit COVID-19-Krankheitsverläufe effizienter vorausgesagt werden.

Nicht zuletzt ist mit der Plattform „Analysis and Information Systems“ (PLAIN) für die geschützte Bearbeitung von Big Data (siehe Infokasten) und KI-Problemen ein Standard geschaffen worden, der als Informationsgrundlage für politische Entscheidungen zur Sicherheit beitragen kann.

Exkurs: Big Data

Big Data beschreibt eine Masse an Daten, die zu groß, zu komplex ist, sich zu schnell ändert, um ohne Hilfe von Technologie ausgewertet werden zu können. Diese Massendaten, die aus verschiedenen Quellen wie Apps, elektronischer Kommunikation, Tracking stammen, werden analysiert, um Vorhersagen zu treffen oder Prozesse zu verbessern.

Die einzelnen Bundesländer haben sich dazu ebenfalls positioniert, sei es mit einer Digital-Strategie, einer KIStrategie oder einem Zentrum für Künstliche Intelligenz, wie zum Beispiel in Nordrhein-Westfalen, Mecklenburg-Vorpommern oder im Saarland.

Baden-Württemberg nennt es den Masterplan für die Transformation der Verwaltung. Es werden verschiedene Transformationspiloten getestet, und wenn sich ein Ansatz bewährt, soll er für die gesamte Landesverwaltung empfohlen werden.

Ein Beispiel ist die Text-Assistenz „F13“ des Innovationslabors Baden-Württemberg (InnoLab_bw). Der Prototyp beherrscht vier Funktionen: Zusammenfassen, einen Vermerk aus Kabinettsvorlagen erstellen, in den Dokumenten der Verwaltung recherchieren und verschiedene Texte und Dokumente in einen Fließtext zusammenführen. Das Interesse ist auch über die Ländergrenze von Baden-Württemberg enorm.

Die Notwendigkeit zur Transformation sehen die politischen Entscheiderinnen und Entscheider ebenso wie die Verwaltungen. Die dringende Frage des Fachkräftemangels in der Zukunft und auch schon in der Gegenwart, die zunehmende Komplexität der Aufgaben, die Herausforderungen des Klimawandels, der Wunsch nach mehr Beteiligung der Bürgerinnen und Bürger an den Geschicken ihrer Kommune, auch um Politikverdrossenheit und Unzufriedenheit entgegenzuwirken – all das sind Themen, die unter anderem mithilfe von Künstlicher Intelligenz angegangen werden.

Zusammenarbeit mit innovativen Unternehmen

Die Anwendungen und Systeme, die auf Künstlicher Intelligenz basieren, werden größtenteils nicht von der öffentlichen Hand entwickelt. Hierzu bedarf es der Zusammenarbeit mit innovativen Unternehmen, gerade auch mit Startups, die solche Lösungen anbieten.

Dazu gibt es bereits eine Reihe ausgezeichneter Beispiele: Das Stadtarchiv Heilbronn nutzt eine KI-Plattform, um die mehr als eine Million verwahrten Fotos automatisch zu indexieren und zu digitalisieren. Die Stadt Bremen hat einen Digitalen Zwilling entworfen, mit dem eine 3DKarte online der Öffentlichkeit zur Verfügung steht. Gleichzeitig dient das Modell als Planungsmodul, in dem neue stadtplanerische Entwürfe direkt in das Stadtmodell integriert werden können, inklusive verschiedener Messfunktionen, Schattenwurfsimulation und so weiter.

In Erlangen wurde ein smartes Sensornetz platziert, bei dem Feuchte- und Temperatursensoren zum Einsatz kommen. Zusammen mit installierten Wetterstationen kann die notwendige Bewässerung des Stadtgrüns geplant werden und einem Absterben entgegengewirkt werden.

Mehr dieser Beispiele finden Sie auf dem KOINNOvationsplatz im Marktplatz der Innovationen und in unseren Praxisbeispielen.

Dies ist ein Beitrag aus dem KOINNOmagazin 02/23, das den Fokus "Künstliche Intelligenz in Stadt und Land" hat. Das KOINNOmagazin können Sie kostenfrei hier herunterladen.