Stadt der Zukunft
Mehr Menschen, mehr Daten
Foto: GanJun/Imaginechina/Corbis
Forscher sind auf der Suche nach Konzepten für die Stadt der Zukunft. Wie bewegen wir uns fort? Wie kaufen wir ein, und wie wird unser Leben sicherer? Ein Werkstattbericht aus China, wo Wissenschaftler vor allem auf kluges Datenmanagement setzen.
Das Gerät sieht aus wie eine normale Gemüsewaage. Doch im Innern verbirgt sich ein Computer, der beim Kauf von Karotten, Broccoli oder Spinat deren Herkunft in Form eines Streifencodes ausdruckt. Ist das Gemüse verdorben oder belastet, kann der Käufer damit den Ursprung der Ware bis zum Hersteller zurückverfolgen. Etwa 100 Supermärkte in der zentralchinesischen Millionenstadt Wuhan haben diese Geräte bereits installiert, sagt Li Huimin, Vize- Präsidentin der Pekinger Firma GCKS. Gemeinsam mit einer Pekinger Universität hat das Unternehmen die spezielle Waage entwickelt. „So viele Menschen in China sorgen sich heute um die Sicherheit der Lebensmittel“, sagt Li. Die vielen Skandale um Verunreinigungen haben die Verbraucher verunsichert. Wenn sich nun dank der Waage die Sünder aufspüren lassen, soll das abschreckend wirken.
Die Firma GCKS entwickelt viele solcher Produkte, mit denen sie Städte in sogenannte Smart Cities umwandeln will. Ihr Portfolio reicht von Cloud-Plattformen für die riesigen Datenberge der Stadtverwaltungen über öffentliche WiFi-Stationen bis zur digitalen Steuerung von Straßenlaternen. Smart City – der Begriff bedeutet allerdings mehr als nur die Digitalisierung einzelner Teilbereiche in einer Stadt: Ziel ist eine Integration aller Datenströme. Die aus verschiedenen Quellen gewonnenen Datenberge – genannt „Big Data“ – werden in neue Anwendungen umgepackt, um bessere Leistungen der Städte für ihre Bürger aufzubauen. Dazu gehören etwa „Open Data“, also der freie Zugang zu Behördendaten, aber auch intelligente Stromnetze und Verkehrslösungen.
Smart Cities sind in den vergangenen Jahren auch für Forscher auf der ganzen Welt zu einem wichtigen Thema geworden: Der ungebremste Zuzug in die Großstädte stellt die Wissenschaft vor ungeahnte Herausforderungen etwa beim Aufbau der passenden Infrastruktur und ausreichenden Versorgung oder der Entwicklung innovativer Wohn- und Arbeitskonzepte. „Im Jahr 1975 waren lediglich 38 Prozent aller Menschen Stadtbewohner. Seit 2008 lebt mehr als die Hälfte der Menschheit in Städten, voraussichtlich im Jahr 2030 werden es zwei Drittel sein“, heißt es beim Forschungsprojekt Future Megacities, das das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung initiiert hat.
Die Firma GCKS entwickelt viele solcher Produkte, mit denen sie Städte in sogenannte Smart Cities umwandeln will. Ihr Portfolio reicht von Cloud-Plattformen für die riesigen Datenberge der Stadtverwaltungen über öffentliche WiFi-Stationen bis zur digitalen Steuerung von Straßenlaternen. Smart City – der Begriff bedeutet allerdings mehr als nur die Digitalisierung einzelner Teilbereiche in einer Stadt: Ziel ist eine Integration aller Datenströme. Die aus verschiedenen Quellen gewonnenen Datenberge – genannt „Big Data“ – werden in neue Anwendungen umgepackt, um bessere Leistungen der Städte für ihre Bürger aufzubauen. Dazu gehören etwa „Open Data“, also der freie Zugang zu Behördendaten, aber auch intelligente Stromnetze und Verkehrslösungen.
Smart Cities sind in den vergangenen Jahren auch für Forscher auf der ganzen Welt zu einem wichtigen Thema geworden: Der ungebremste Zuzug in die Großstädte stellt die Wissenschaft vor ungeahnte Herausforderungen etwa beim Aufbau der passenden Infrastruktur und ausreichenden Versorgung oder der Entwicklung innovativer Wohn- und Arbeitskonzepte. „Im Jahr 1975 waren lediglich 38 Prozent aller Menschen Stadtbewohner. Seit 2008 lebt mehr als die Hälfte der Menschheit in Städten, voraussichtlich im Jahr 2030 werden es zwei Drittel sein“, heißt es beim Forschungsprojekt Future Megacities, das das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung initiiert hat.
<b>Eine Folge der Verstädterung</b> Die Hauptverkehrsadern sind regelmäßig verstopft, wie hier in Peking mit seinen insgesamt 5,53 Million Autos. Foto: TonyV3112/Shutterstock.com
Das Konzept der Smart Cities soll mithelfen, durch die Vernetzung der verschiedenen Behörden effizientere Lösungen für die Probleme zu finden als bisher möglich – nicht nur in Megastädten, aber auch dort. Ein Beispiel: Schon jetzt zeigen viele Städte in China auf elektronischen Schildern aktuelle Stauzonen an.
Wenn die Staumelder mit den Fahrzeugen vernetzt wären, könnten Autos künftig gezielt um verstopfte Gebiete herumgeleitet werden.
Jeder kleine leuchtpunkt ist ein Elektrobus, ein elektrischer Kehrwagen oder ein anderes nutzfahrzeug
Gerade im Verkehrsbereich gibt es viele Ideen für nutzerfreundliche Einzellösungen: Forscher haben in Peking eine App entwickelt, die alle Ladestationen der Stadt für Elektroautos aufzeigt – inklusive der Entfernung zu dem Fahrer, der eine solche Station sucht. Das ist sinnvoll, da es bisher noch nicht viele Ladestationen gibt. „Unterstützt wird die App von unserem Big Data-Zentrum für Elektroautos in ganz China“, sagt Sun Fengchun, Direktor des Nationalen Ingenieurlabors für Elektroautos am Beijing Institute of Technology. Ein großer Elektrobildschirm in seinem Institut zeigt einen Straßenplan Pekings, auf dem sich als kleine Leuchtpunkte die 300 Elektrobusse der Stadt, elektrische Kehrwagen und andere städtische Nutzfahrzeuge bewegen. Solche Datensammlungen sind laut Experten zunächst vor allem nützlich, um daraus Modelle für andere Städte abzuleiten, die etwa elektrische Busse einführen möchten. Nach Ansicht vor allem westlicher Experten ist allerdings die Hemmschwelle, zu Forschungszwecken große Datenmengen zu speichern, in China deutlich geringer als im Westen, wo dies sofort Debatten über den Datenschutz auslösen würde.
Was die zunehmende Urbanisierung in Zahlen bedeutet, lässt sich schon heute in China beobachten. Seit Beginn der wirtschaftlichen Liberalisierung vor 30 Jahren sind mehr als 500 Millionen Chinesen in die Städte gezogen. 53,7 Prozent beträgt die Urbanisierungsrate derzeit, bis 2020 soll sie laut einem unlängst vorgelegten Urbanisierungsplan auf 60 Prozent steigen – das bedeutet noch einmal 90 Millionen neue Städter. Rund 40 Billionen Yuan (etwa 5,5 Billionen Euro) wird es kosten, diesen offiziellen Urbanisierungsplan umzusetzen, das Geld fließt vor allem in den Aufbau der nötigen Infrastruktur.
Wenn die Staumelder mit den Fahrzeugen vernetzt wären, könnten Autos künftig gezielt um verstopfte Gebiete herumgeleitet werden.
Jeder kleine leuchtpunkt ist ein Elektrobus, ein elektrischer Kehrwagen oder ein anderes nutzfahrzeug
Gerade im Verkehrsbereich gibt es viele Ideen für nutzerfreundliche Einzellösungen: Forscher haben in Peking eine App entwickelt, die alle Ladestationen der Stadt für Elektroautos aufzeigt – inklusive der Entfernung zu dem Fahrer, der eine solche Station sucht. Das ist sinnvoll, da es bisher noch nicht viele Ladestationen gibt. „Unterstützt wird die App von unserem Big Data-Zentrum für Elektroautos in ganz China“, sagt Sun Fengchun, Direktor des Nationalen Ingenieurlabors für Elektroautos am Beijing Institute of Technology. Ein großer Elektrobildschirm in seinem Institut zeigt einen Straßenplan Pekings, auf dem sich als kleine Leuchtpunkte die 300 Elektrobusse der Stadt, elektrische Kehrwagen und andere städtische Nutzfahrzeuge bewegen. Solche Datensammlungen sind laut Experten zunächst vor allem nützlich, um daraus Modelle für andere Städte abzuleiten, die etwa elektrische Busse einführen möchten. Nach Ansicht vor allem westlicher Experten ist allerdings die Hemmschwelle, zu Forschungszwecken große Datenmengen zu speichern, in China deutlich geringer als im Westen, wo dies sofort Debatten über den Datenschutz auslösen würde.
Was die zunehmende Urbanisierung in Zahlen bedeutet, lässt sich schon heute in China beobachten. Seit Beginn der wirtschaftlichen Liberalisierung vor 30 Jahren sind mehr als 500 Millionen Chinesen in die Städte gezogen. 53,7 Prozent beträgt die Urbanisierungsrate derzeit, bis 2020 soll sie laut einem unlängst vorgelegten Urbanisierungsplan auf 60 Prozent steigen – das bedeutet noch einmal 90 Millionen neue Städter. Rund 40 Billionen Yuan (etwa 5,5 Billionen Euro) wird es kosten, diesen offiziellen Urbanisierungsplan umzusetzen, das Geld fließt vor allem in den Aufbau der nötigen Infrastruktur.
<b>Einparken per Smartphone</b> Das Deutsche Zentrum für Luft- undRaumfahrt forscht an einer Fernsteuerung für Autos. Bild: DLR
In Deutschland gelten „Smart Houses“ als Vorreiter einer vor allem energieeffizienten Bauweise und Gebäudenutzung. Sie stehen aber auch für die digitale (Fern-)Kontrolle des Gebäudes und der Wohnung. „Zahlreiche Produzenten von Heizungs- und Klimaanlagen, Großgeräten und Lichtanlagen sind auf diesem Gebiet aktiv. Einige Initiativen zielen auf den Markt der älteren Menschen, um ihnen diverse Unterstützungssysteme im Haus anzubieten“, sagt Caroline Kramer, Professorin für Humangeographie am zur Helmholtz-Gemeinschaft gehörenden Karlsruher Institut für Technologie. „Solche intelligenten Häuser sprechen technikaffine Menschen an, die neben ihren Fähigkeiten im Umgang mit den entsprechenden Technologien auch über die finanziellen Ressourcen für die derzeit noch teure Ausstattung verfügen müssen.“ Da das Smart House vor allem über Smartphones und Tablets gesteuert werde, mit denen die nachwachsende Generation vertraut ist, sei eine stärkere Verbreitung smarter Haustechnologien sehr wahrscheinlich. „Welche Funktionalitäten sich tatsächlich langfristig etablieren und welche nur kurzlebig für Schlagzeilen sorgen, wird sich zeigen“, sagt Kramer.
In China sind – ebenso wie in der EU – Anwendungen im Bereich Umwelt, Energie und Transport am beliebtesten. Das ist die Bilanz einer Vergleichsstudie zu Smart City-Pilotstädten in China und Europa, die von der EU-Kommission und der China Academy of Telecommunications Research herausgegeben wurde. Beim Aufbau von Open-Data-Systemen und Cloud-Computing sind die EU-Städte demnach den chinesischen Städten noch etwas voraus. In China ist laut der Studie zudem die Zentralregierung stärker involviert als in Europa, wo Städte zumeist recht unabhängig planen. Nach dem Willen der Planer soll in China der Zuzug zu den Megacities „strikt reguliert“ werden, sprich gebremst. Denn Peking und Shanghai haben bereits je 20 Millionen Einwohner, Guangzhou und Shenzhen im tiefen Süden je zehn Millionen. Zuzug in kleinere Städte hingegen wird gefördert. Und sie sollen besser angebunden werden: Bis 2020 bekommen laut Plan alle Städte mit bis zu 200.000 Einwohnern Bahnzugang, alle bis 500.000 Einwohner Anschluss an das Hochgeschwindigkeitsnetz der Bahn. „Da die kleineren Städte im Zentrum des Urbanisierungsprogramms stehen, sind sie auch Kern der Forschung zu Smart Cities“, sagt Jiang Chuyun vom National Smart City Joint Lab. Ihr Büro hat sie in einem Hinterhof in West-Peking; das Forschungszentrum ist eine Art Dachorganisation für mehrere von der Regierung unterstützte Forschungsprojekte. In diesen sogenannten Joint Labs arbeiten Kommunen, Universitäten und Unternehmen zusammen. 2013 hatte das Ministerium für Wohnungsbau und Urbane und Ländliche Entwicklung für das China National Smart City Pilot Project 193 Lokalregierungen und Entwicklungszonen ausgewählt, was diesen den Zugang zu einem milliardenschweren Finanztopf der staatlichen Entwicklungsbank eröffnete.
In China sind – ebenso wie in der EU – Anwendungen im Bereich Umwelt, Energie und Transport am beliebtesten. Das ist die Bilanz einer Vergleichsstudie zu Smart City-Pilotstädten in China und Europa, die von der EU-Kommission und der China Academy of Telecommunications Research herausgegeben wurde. Beim Aufbau von Open-Data-Systemen und Cloud-Computing sind die EU-Städte demnach den chinesischen Städten noch etwas voraus. In China ist laut der Studie zudem die Zentralregierung stärker involviert als in Europa, wo Städte zumeist recht unabhängig planen. Nach dem Willen der Planer soll in China der Zuzug zu den Megacities „strikt reguliert“ werden, sprich gebremst. Denn Peking und Shanghai haben bereits je 20 Millionen Einwohner, Guangzhou und Shenzhen im tiefen Süden je zehn Millionen. Zuzug in kleinere Städte hingegen wird gefördert. Und sie sollen besser angebunden werden: Bis 2020 bekommen laut Plan alle Städte mit bis zu 200.000 Einwohnern Bahnzugang, alle bis 500.000 Einwohner Anschluss an das Hochgeschwindigkeitsnetz der Bahn. „Da die kleineren Städte im Zentrum des Urbanisierungsprogramms stehen, sind sie auch Kern der Forschung zu Smart Cities“, sagt Jiang Chuyun vom National Smart City Joint Lab. Ihr Büro hat sie in einem Hinterhof in West-Peking; das Forschungszentrum ist eine Art Dachorganisation für mehrere von der Regierung unterstützte Forschungsprojekte. In diesen sogenannten Joint Labs arbeiten Kommunen, Universitäten und Unternehmen zusammen. 2013 hatte das Ministerium für Wohnungsbau und Urbane und Ländliche Entwicklung für das China National Smart City Pilot Project 193 Lokalregierungen und Entwicklungszonen ausgewählt, was diesen den Zugang zu einem milliardenschweren Finanztopf der staatlichen Entwicklungsbank eröffnete.
<b>Digitale Verkehrsüberwachung</b> In Shanghai überwachen Angestellte des Digital Road Management Center das aktuelle Verkehrsaufkommen. Foto: Qilai Shen/In Pictures/Corbis
Eines der Joint Labs erforscht ein satellitengestütztes System zur Analyse urbaner Verkehrsflüsse – Daten, die später für den Aufbau von intelligenten Verkehrskonzepten genutzt werden können. Ein anderes forscht zur digitalen Vernetzung unterirdischer Rohrleitungen. „Die Behörden kennen nur ihre eigenen Leitungen – also jeweils Wasser, Gas oder Rohre für Stromleitungen. Das Projekt sammelt die relevanten Daten, um diese Behörden miteinander zu vernetzen“, sagt Jiang Chuyun. Damit wüssten etwa die Wasserbehörden sofort, neben welchen Rohren auch Gasleitungen verlaufen – eine wichtige Information, um Unfälle zu vermeiden. „Mehrere Städte probieren das System bereits aus“, sagt Jiang. In einem weiteren Projekt arbeiten Forscher gemeinsam mit Kollegen vom amerikanischen Massachusetts Institute of Technology sowie den Firmen IBM und SoftStone an der intelligenten Überwachung von Regenfällen und Wasserständen an Flüssen in regenreichen Gebieten. Gehen diese Daten automatisch an Verkehrsbehörden, können sie viel schneller vor überschwemmten Straßen warnen. Wieder ein anderes Joint Lab testet Sensoren in Gebäuden, die die Anzahl der Personen in bestimmten Räumen messen und die Temperatur danach ausrichten.
„Wir brauchen die Unternehmen, um Ergebnisse der Forschung auch in die Tat umzusetzen“, sagt Wan Biyu, Chief Scientist der Joint Labs. Smart-City-Konzepte helfen dabei, die Urbanisierung in die richtige Richtung zu steuern, ist Wan überzeugt. „Allerdings muss man es richtig machen. Der Masterplan einer Stadt muss geeignet sein, und die Technologie muss sehr sorgfältig ausgewählt werden.“ Denn passen muss sie nicht nur in der Gegenwart, sondern auch in der Zukunft, wenn sich die Stadt weiterentwickelt.
„Wir brauchen die Unternehmen, um Ergebnisse der Forschung auch in die Tat umzusetzen“, sagt Wan Biyu, Chief Scientist der Joint Labs. Smart-City-Konzepte helfen dabei, die Urbanisierung in die richtige Richtung zu steuern, ist Wan überzeugt. „Allerdings muss man es richtig machen. Der Masterplan einer Stadt muss geeignet sein, und die Technologie muss sehr sorgfältig ausgewählt werden.“ Denn passen muss sie nicht nur in der Gegenwart, sondern auch in der Zukunft, wenn sich die Stadt weiterentwickelt.
160 Millionen neue Städter
Chinas Großstädte haben einige der für Entwicklungsländer typischen Missstände vermieden, etwa die Entstehung großflächiger Slums. Dennoch gibt es Probleme, zum Beispiel das Auswuchern von Städten wegen unzureichender Landnutzungspläne, Wasserknappheit und die allgegenwärtige Luftverschmutzung. Sozialleistungen und Bildungseinrichtungen stehen nicht allen Stadtbewohnern offen. Das rigide Haushaltsregistrierungssystem „Hukou“ aus der Mao-Ära bindet Menschen an ihren Geburtsort – und nur dort kommen sie in den Genuss dieser Leistungen. Viele Migranten können daher keine Krankenversicherung abschließen oder ihre Kinder mit an den neuen Wohnort nehmen. Nur 35,5 Prozent aller Chinesen sind offiziell als Städter registriert – eine Quote, die deutlich unter der Urbanisierungsrate von 53,7 Prozent liegt. Der offizielle Prozentsatz soll bis 2020 auf immerhin 45 Prozent steigen – das wäre ein Plus von 160 Millionen Menschen und erforderte eine Reform des Hukou-Systems. Diese würde viel Geld kosten, etwa für den Aufbau neuer Schulen. China nimmt als Gastland am Wissenschaftsjahr 2015 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zum Thema „Zukunftsstadt“ teil. Beide Länder wollen ihre Zusammenarbeit bei Umwelttechnologien zum Schutz von Wasser, Boden und Luft verstärken und Stadtverwaltungen in beiden Ländern enger vernetzen. „Insbesondere gilt es, Ansatzpunkte für künftige Forschungen zu Zukunftsstädten beziehungsweise schnell wachsenden urbanen Regionen zu identifizieren“, teilte die Bundesregierung im Oktober mit. Geplant sind gemeinsame Veranstaltungen im Rahmen von Technologiemessen oder Tagungen in beiden Ländern.
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