Künstliche Intelligenz in smarten Städten und Regionen: Innovative KI-Anwendungen für die Stadtentwicklung

Der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) bietet Kommunen zahlreiche Vorteile. KI-basierte Systeme finden daher vermehrt Anwendung, stellen Kommunen aber gleichzeitig vor erhebliche Herausforderungen, etwa mit Blick auf notwendige Ressourcen oder rechtliche Hürden.

  • Status: abgeschlossen
  • Laufzeit: Juni 2024 bis September 2025
  • Programm: Modellprojekte Smart Cities

Ausgangslage

Künstliche Intelligenz findet in der Stadtentwicklung und -planung bereits Anwendung, etwa als Assistenzsystem zur effizienten Abwicklung von Prozessen oder in der Vernetzung städtischer Systeme, zur intelligenten Analyse von Daten und der Prognose von Zuständen. Zusätzlich zu technischen Fragstellungen, müssen Kommunen für den KI-Einsatz personelle, organisatorische sowie rechtliche und ethische Herausforderungen überwinden.

Kommunen sehen im Einsatz von KI Chancen für viele Bereiche der Stadtentwicklung, etwa Klimaanpassung, Daseinsvorsorge oder Verkehrs- und Umweltsteuerung. KI-Projekte stellen aber unter anderem hohe Anforderungen an die technische Infrastruktur, etwa die Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Daten, und an die organisationalen Rahmenbedingungen wie die nachhaltige Finanzierung oder den rechtlich sicheren Einsatz von KI-basierten Systemen.

Ziel

Ziel der Studie war es, Kommunen einen umfassenden Überblick der Einsatzmöglichkeiten von KI in der Stadtentwicklung zu bieten und Fachverantwortliche zu befähigen, die (zukünftigen) Potenziale und Grenzen des Einsatzes von KI in ihren Aufgabenbereichen zielorientiert einzuschätzen.

Auftragnehmer des Forschungsprojekts waren das Deutsche Institut für Urbanistik, das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE sowie Becker Büttner Held Rechtsanwälte Steuerberater Unternehmensberater PartGmbB als Teil des Forschungsclusters der Koordinierungs- und Transferstelle Modellprojekte Smart Cities.

Konzept

Die zentralen Fragestellungen wurden auf Basis aktueller Forschungsliteratur sowie der Recherche guter Beispiele (Desk Research) beantwortet. Obwohl in den Modellprojekten Smart Cities (MPSC) bereits KI-basierte Systeme Anwendung finden, waren viele noch in der Planungs- oder Erprobungsphase. Daher wurden diese Maßnahmen um Anwendungsfälle aus nicht geförderten Projekten sowie um europäische und internationale Beispiele ergänzt. Die Beispiele wurden mit Leitfadeninterviews vertieft und eine Systematik entwickelt, anhand derer Ziele der Stadtentwicklung mit den Möglichkeiten unterschiedlicher KI-Formen abgeglichen werden können.

Die Ergebnisse der Analyse aktueller Fachliteratur flossen nicht nur in die Ausarbeitung der Anwendungsfelder ein, sondern bildeten auch die Grundlage für einen Expertenworkshop. In diesem Workshops wurden die Beispiele und ihre Analyse sowie Rahmenbedingungen für den KI-Einsatz in Kommunen diskutiert.

Im Kern des Vorhabens standen die folgenden Leitfragen:

  • Welche konkreten Anwendungsfelder und kommunalen Beispiele gibt es in Deutschland, Europa und international für den Einsatz von KI in der Stadtentwicklung in Form konkreter Lösungen bzw. Umsetzungsprojekte?
  • Welche Entwicklungen von KI-Anwendungen in Kommunen sind in den kommenden Jahren zu erwarten?
  • Welche Potenziale bietet der Einsatz von KI für Handlungsfelder der Stadtentwicklung heute und in Zukunft?
  • Welche Möglichkeiten ergeben sich aus dem Nutzen generativer und ggf. starker KI für die Stadtentwicklung?

Ergebnisse

Das Projekt lieferte Antworten auf die Frage, welche konkreten Anwendungsfelder und kommunalen Beispiele für KI es bereits gibt und welches Potenzial in den unterschiedlichen Formen von KI für Kommunen liegt. Die Erkenntnisse wurden in Handlungsempfehlungen für Kommunen gebündelt. 

Diese bezogen sich auf:

  • die Schaffung der Grundlagen für einen gezielten KI-Einsatz in Kommunen,
  • die systematische Analyse von KI-Potenzialen in städtischen Handlungsfeldern,
  • die strukturierte Planung und Umsetzung von KI-Projekten sowie
  • die Gestaltung ethischer und nachhaltiger Rahmenbedingungen für den kommunalen KI-Einsatz.

Ergänzt wurden die Analysen durch einen rechtlichen Exkurs, der vor allem die Folgen der KI-Verordnung der EU fokussierte und relevante Anforderungen an den KI-Einsatz in Kommunen herausstellte. Aus dieser Perspektive wurden auch allgemeine rechtliche Fragestellungen in den neun Fallbeispielen aufgezeigt, die Kommunen in ähnlichen Umsetzungen berücksichtigen sollten.

Kontakt

Dr. Jens Libbe

Deutsches Institut für Urbanistik (Difu)
Co-Leitung Wissenschaftliche Begleitung und Fachliche Beratung
Tel.: +493039001115

Dr. Bettina Distel

Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)
Referat RS 5 „Digitale Stadt, Risikovorsorge und Verkehr“
Tel.: +49228994012343