Bielefelder Informatikerin: "Wir werden Wasserknappheit haben"

Bielefeld. Hitze, Dürre und Wasserknappheit: Dieses Szenario ist mittlerweile in immer mehr Regionen weltweit Realität. Auch in Ostwestfalen-Lippe führte der vergangene Sommer zu Einschränkungen im Wasserverbrauch. Ein Forscherteam der Universität Bielefeld um Barbara Hammer will das Problem bekämpfen – mit Künstlicher Intelligenz.

Das Verfahren soll zum einen sicherstellen, dass aus den unterirdisch verlegten Rohren weniger Trinkwasser entweicht. "Sie liegen 50 bis 100 Jahre unter der Erde und funktionieren nicht einwandfrei", sagt Hammer. Das führe dazu, dass Lecks entstehen und Wasser austritt. So gehen deutschlandweit knapp zehn Prozent des Wassers verloren. In Italien und Spanien sei die Lage dramatischer – hier liegt der Wert zwischen 30 und 37 Prozent.

Das Problem: Kleine Lecks sind kaum festzustellen und noch schwerer zu lokalisieren. Außerdem können kleine Austrittsstellen gefährlich sein, da das Wasser nicht gechlort ist. So entstehen Kontaminationen durch Bakterien, die das Trinkwasser verunreinigen. Darunter leide schließlich die Qualität. Die Lösung für das Problem liefert Künstliche Intelligenz. Das Programm sei in der Lage, das Leck zu orten und dessen Folgen zu bestimmen.

KI erkennt und erstellt Zusammenhänge Da es sich bei Trinkwasser um kritische Infrastruktur handelt, kann die Informatikerin keine realen Daten von Wasserwerken in Publikationen veröffentlichen. Deshalb arbeitet das Team ausschließlich mit Simulationen, die es ermöglichen, bestimmte Szenarien und deren Auswirkungen darzustellen. So wird die KI beispielsweise mit Daten zum Wasserdruck und Fließgeschwindigkeiten gefüttert. "KI nutzt diese Trainingsdaten und kann komplexe Vorgänge lernen", sagt Hammer. So könne das Programm analysieren, ob ein bestimmtes Rohr undicht ist oder der Wasserdruck einer Leitung zu niedrig. Daraus entstehen Lösungsmöglichkeiten, die sich Menschen zunutze machen können.

Und das sei wichtig im Hinblick auf die wachsende Bevölkerung und den Klimawandel. Teilweise trete Wasserknappheit auch schon in Ostwestfalen-Lippe auf und sei aktuell ein lokales Problem in einzelnen Orten, wo beispielsweise Freibäder schließen mussten. Doch man könne nicht so einfach Wasser von A nach B pumpen. Man wisse zwar noch nicht, wie sich das Bevölkerungswachstum vor allem in den heranwachsenden Städten auswirken werde, doch Hammer ist sich sicher: "Wir werden Trinkwasserknappheit haben und uns einschränken müssen."

Trotz der Unsicherheiten müsse man jetzt schon planen, wo und vor allem wie viele Trinkwasserrohre benötigt werden. KI könne bei der Planung unterstützen und auch hier bestimmte Szenarien und Modelle für die Zukunft entwickeln.

Forscherteams aus vier Ländern Damit das 2021 gestartete Projekt erfolgreich ist, arbeiten Forscher aus vier Ländern zusammen: Griechenland, Zypern, Deutschland und den Niederlanden. Hier greifen Wissen aus Maschinellem Lernen, also der Arbeitsgruppe von Barbara Hammer, Wasserforschung, Kontrolltheorie sowie Sozioökonomie ineinander.

Die Forschung sei ein gutes Beispiel dafür, dass der regionale, aber auch weltweite Austausch mit Kollegen im MINT-Bereich extrem wichtig ist. "Es ist faszinierend, mit internationalen Forschenden verschiedenster Fachrichtungen an wichtigen Problemen zusammenzuarbeiten und so immer wieder neue Herausforderungen kennen zu lernen", so Hammer. Aufgrund der großen Relevanz der Informatik habe man die Chance, später in den unterschiedlichsten Branchen erfolgreich tätig zu werden.

Wenn Sie sich auch für ein MINT-Studium interessieren, können Sie sich noch bis zum 1. April hier anmelden.

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