KI-Tools für die resiliente Stadt

Michael Schuster: Anlass für unser Gespräch über „KI für die resiliente Stadt“ ist der deutsche Beitrag zur Architekturbiennale 2025. Worum geht es?

Jan R. Krause: Im Deutschen Pavillon wird ein aktuelles Thema aufgegriffen, das weltweit von großer Relevanz ist. Unter dem Titel „Stresstest“ machen die Kuratoren Elisabeth Endres, Daniele Santucci, Gabriele Kiefer und Nicola Borgmann die Erd-erwärmung zum Ausstellungsgegenstand (DBZ 06/2025). Sie demonstrieren, welche Auswirkungen Hitze für die Stadt und für die Menschen hat – und welche Lösungsansätze es gibt, um mit stadt- und landschaftsplanerischen Maßnahmen und architektonischen Konzepten die Lebens- und Aufenthaltsqualität zu verbessern.

Michael Schuster: Wie wird denn die Erderwärmung im Deutschen Pavillon inszeniert?

Jan R. Krause: Zentrale Idee des Kuratoren-Teams ist, dieses Thema physisch spürbar zu machen. Es gibt einen „Stress-Raum“, der stark aufgeheizt ist und in dem man über eine Wärmebildkamera nachvollziehen kann, wie der Kopf als der größte Wärmetauscher des Menschen zu glühen beginnt. Gegenüber im „De-Stress-Raum“ weht ein kühler Luftzug. Unter einem Blätterdach von Bäumen, die für die Dauer der Biennale gepflanzt wurden, kann man erleben, wie sich gestalterische Maßnahmen positiv auf das Stadtklima auswirken können.

Michael Schuster: Wird das Raumerlebnis auch in konkrete Lösungen übersetzt?

Jan R. Krause: Die beiden Erlebnisräume werden durch zwei Wissensräume ergänzt. Hier werden mit Fakten die Erkenntnisse zur Erderwärmung präsentiert. Es wird gezeigt, wie sich die Erwärmung europäischer Städte in den vergangenen Jahren entwickelt hat und voraussichtlich weiter entwickeln wird, wenn wir unser Verhalten, unsere Produktionsweisen, unsere Mobilitätskonzepte und unsere Baupraxis nicht ändern. Im Zentralraum des Deutschen Pavillons präsentiert eine Filmprojektion auf drei Wänden eine Auswahl aus mehr als 4 000 Projekten. Sie zeigen beispielhafte Lösungen, wie wir mit baulichen Maßnahmen einen Beitrag leisten können, um den Klimawandel zu stoppen oder die Folgen abzumildern. Das Wissen ist da. Die Lösungen sind verfügbar. Woran es vielfach noch fehlt, ist der Wille. Hier könnten die Erlebnisräume im Deutschen Pavillon einen Anstoß zum Umdenken liefern.

Michael Schuster: Welche Zusammenhänge zwischen Architektur und Stadtklima werden denn vorgestellt?

Jan R. Krause: Ein zentrales Thema ist die Versiegelung. Jeden Tag wird in Deutschland eine Fläche von 80 Fußballfeldern versiegelt. Die Folgen sind eine erhebliche Reduktion der Speicherfähigkeit von Niederschlagswasser, die Aufheizung durch meist dunkle Bodenbeläge und der Verlust an Biodiversität. Zur Vertiefung dieser vielfältigen Wechselwirkungen empfehle ich die Lektüre des sorgfältig recherchierten und von Josef Grillmeier fein gestalteten Katalogs zur Ausstellung.

Michael Schuster: Und welchen Beitrag kann Architektur ganz konkret leisten?

Jan R. Krause: Unsere Städte müssen heller werden: Weiße Fassaden und weiße Dächer können eine Abkühlung des lokalen Klimas bewirken. Durch den so genannten Albedo-Effekt reflektieren helle Oberflächen die Infrarotstrahlung der Sonne. Ein weiterer Faktor ist Speichermasse in der Stadt. Gebäude und Straßen absorbieren tagsüber einen großen Teil der Sonnenstrahlen. Nachts geben sie die Wärme langsam wieder ab. Das funktioniert nur mit massiven Außenwänden, nicht mit Styropordämmung. Und dann leistet die blaugrüne Infrastruktur der Stadt natürlich einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung des Mikroklimas: Gründachtypen zur Regenwas­sernutzung, Fassadenbegrünung oder das Pflanzen von hitzeresistenten Straßenbäumen.

Michael Schuster: Wir sprechen von einer resilienten Stadt, aber was genau bedeutet denn Resilienz im Kontext von Stadt und Architektur?

Jan R. Krause: Unsere Städte müssen widerstandsfähiger werden. Eine Stadt ist resilient, wenn sie in der Lage ist, Extremereignissen wie Überschwemmungen, Hitze oder Stürmen, Pandemien oder Bevölkerungsschwankungen aber auch sozialer Ungleichheit und wirtschaftlicher Instabilität standzuhalten, sich anzupassen, sich davon zu erholen und daraus zu lernen.

Michael Schuster: Wandlungsfähigkeit und Lernfähigkeit führen uns zum Thema der Künstlichen Intelligenz. Wie kann KI dabei unterstützen, für das Leben in den Städten tragfähige und zukunftstaugliche Entscheidungen zu treffen?

Jan R. Krause: In der Stadtplanung haben wir zahlreiche Daten zur Verfügung: Klimadaten, Geodaten, digitale Gebäudekatas-ter, Infrastrukturdaten, Daten zur demografischen und ökonomischen Entwicklung von Quartieren. KI-Tools eröffnen die Chance, Katasterdaten und Klimadaten miteinander zu verknüpfen, zu analysieren, auszuwerten und Schlussfolgerungen abzuleiten. Andreas Fritzen, Professor für Städtebau und Entwerfen an der Hochschule Bochum, meint: „Wenn man Stadt in Klimafragen resilient machen will, ist die KI-gestützte Auswertung von Daten essenziell“.

Michael Schuster: Dann lass uns die verschiedenen Handlungsfelder einzeln betrachten. Welchen Beitrag kann KI zur ökologischen Resilienz der Stadt leisten?

Jan R. Krause: Der gerade veröffentlichte Hitze-Check der Deutschen Umwelthilfe bietet dafür ein gutes Beispiel. Er zeigt, wie stark Menschen in ihrem direkten Wohnumfeld im Sommer extremer Hitze ausgesetzt sind und wie ungleich Hitzebelas-tung und Hitzeschutz in Städten verteilt sind. Untersucht wurden 190 Städte mit über 50 000 Einwohnern. Dabei wurde erstmals mit einem „Hitzebetroffenheitsindex“ erfasst, wie viele Menschen innerhalb der Kommunen in stark belasteten Gebieten leben. Für dessen Berechnung werden bewohnte Flächen einer Stadt in 100 m² große Raster unterteilt und anhand von vier Indikatoren ausgewertet: Versiegelungsgrad, Grünflächenvolumen, Oberflächentemperatur und Bevölkerungsdichte. Die Analyse basiert auf umfangreichen Satellitendaten, die in Kooperation mit der Potsdamer Luftbild Umwelt Planung GmbH KI-gestützt ausgewertet wurden. Interessant ist auch das Forschungsprojekt des Innovationsnetzwerks „Future District Alliance“, einer strategischen Innovationsoffensive der Fraunhofer-Initiative Morgenstadt aus Projekt- und Immobilienentwicklern, Stadtplanern, Kommunen, Start-ups und Anbietern digitaler Dienstleistungen. Untersucht werden neue Technologiefelder, die durch den Einsatz von KI-Tools fundierte Analysen, Simulationen und Handlungsempfehlungen für Planungs- und Umsetzungsprozesse erleichtern.

Michael Schuster: Ich finde interessant, dass das Team Stresstest beim Deutschen Pavillon auch europäische Städte miteinander vergleicht. Als die Kuratorin Gabriele Kiefer kurz nach der Eröffnung einen Vortrag in Mailand hält, sind die Stadtverantwortlichen überrascht zu erfahren, dass Mailand eine der Metropolen mit dem höchsten Versiegelungsgrad in Italien ist. Können solche Fakten helfen, umzudenken?

Jan R. Krause: Sicherlich helfen Daten und Fakten dabei, die Situation ernst zu nehmen und zu handeln. Nachhaltigkeit in Architektur und Stadt ist messbar geworden. Das begrünte Hochhaus „Bosco Verticale“ in Mailand von Stefano Boeri, sendet ein sichtbares Signal für eine neue architektonische Ästhetik im Kontext von Nachhaltigkeit und Biodiversität. Wir brauchen die Bäume aber nicht nur auf den Balkonen, sondern in den Straßen und auf den Plätzen.

Michael Schuster: Wie man mit fundierten Fakten die Augen öffnen kann, kennen wir ja aus der Wirtschaft. Welche Daten kann denn KI für die ökonomische Resilienz einer Stadt liefern?

Jan R. Krause: Bei Investitionsentscheidungen bieten KI-Start-ups wie das Kölner Unternehmen Rehub Projektentwicklern und Investoren Orientierung, um frühzeitig fundierte Entscheidungen zu treffen und dadurch Planungs- und Kostensicherheit zu gewinnen. Auch Capital Bay filtert mit dem KI-basierten Datenmodell Relas von 21st Real Estate aus Millionen Daten individuelle Aussagen zur Lagebewertung, um mit einem maßgeschneiderten Score Index makroökonomische Daten wie Leerstandsquote, Kaufkraft und demografische Entwicklung zu verknüpfen mit Mikrodaten zu Infrastruktur, ÖPNV, Apothekendichte und 50 ESG-Scores. Anschaulich als Dashboard aufbereitet, bieten diese nützliche Entscheidungshilfen. Ebenso können wir datenbasiert feststellen, wie sich ökonomisch benachteiligte Stadtteile entwickeln, welche Rahmenbedingungen die ökonomische Entwicklung fördern oder bremsen und Schlussfolgerungen ableiten, mit welchen Maßnahmen wir Ausgleich schaffen können, um eine größere Balance und damit auch einen größeren gesellschaftlichen Zusammenhalt herzustellen. Vor dem Hintergrund der Resilienz einer Stadt bergen monofunktionale Strukturen erhebliche Risiken, weil sie jegliche Wandlungsfähigkeit erschweren.

Michael Schuster: Die Natur lehrt uns, dass Monokulturen wie Fichtenwälder anfälliger sind als Mischwälder. Vielleicht sollte man als Investor von der Natur lernen?

Jan R. Krause: Das gilt für Investoren ebenso wie für die Politik, die ja die Rahmenbedingungen gestaltet. Am Aussterben der großen Kaufhäuser erleben wir, welche Lücke gerissen wird, wenn Stadteile nur von Geschäften geprägt sind. Der enorme Leerstand von Geschäftsräumen und Büroflächen erfordert ein Umdenken bei Investoren und Entscheidern in der Stadtpolitik, um Bebauungspläne und Quartiersvorgaben so zu entwickeln, dass sie eine größere Durchmischung ermöglichen und damit auch eine größere Flexibilität für Anpassungen an sich ändernde gesellschaftliche Rahmenbedingungen.

Michael Schuster: Damit kommen wir zur dritten Säule der Nachhaltigkeit: Was kann KI zur sozialen Resilienz einer Stadt beitragen?

Jan R. Krause: Eine wertvolle Methode, um künftige Bedürfnisse zu erkennen und zu berücksichtigen, sind Partizipationsverfahren. In unserem letzten Gespräch über KI-Tools für ­nachhaltiges Bauen (DBZ 06/2025) hatte ich in diesem Zusammenhang bereits das in Hamburg entwickelte Digitale Partizipationssystem DIPAS genannt. Es verbindet ein Online-Beteiligungstool mit digitalen Planungstischen zu einem integrierten digitalen System, mit dem sich Geodaten abrufen und lokalisierte Hinweise zu aktuellen Planungsvorhaben ermitteln lassen. KI-gestützt erfolgt die Auswertung aus Bürgerbeteiligung und urbanen Daten. Einen ganz anderen Aspekt gesellschaftlich relevanter Datenauswertung haben wir während der Pandemie kennengelernt, als die Viruslast im Abwasser Rückschlüsse auf den Trend der Infektionsdynamik erlaubte.

Michael Schuster: Dieses Beispiel führt uns zur Infrastruktur. Wie kann KI dazu beitragen, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen, um die kritische Infrastruktur einer Stadt resilienter zu gestalten?

Jan R. Krause: Zur Resilienz kritischer Infrastrukturen gibt es ein interessantes Forschungsprojekt am KIT in Karlsruhe: Da kritische Dienste zunehmend von einer zuverlässigen Strom- wie Informationsversorgung abhängen, können Störungen verheerende Auswirkungen auf die Versorgungssicherheit eines urbanen Raums haben. In diesem Zusammenhang werden KI-basierte Konzepte, Methoden und Algorithmen erarbeitet, um dynamische Entscheidungsunterstützung im Krisenmanagement zu bieten.

Michael Schuster: Wie sieht es aus mit KI-Lösungen für das Wassermanagement angesichts von Starkregenereignissen und Austrocknung?

Jan R. Krause: Hierfür brauchen wir eine resiliente blau-grüne Infrastruktur im großen Maßstab wie im kleinen. Ein interessantes Beispiel ist das Resilio-Projekt in Amsterdam. 10 000 m² „blau-grüne“ Dachflächen kombinieren Wasserwirtschaft mit urbaner Begrünung. Die blaue Schicht speichert Niederschläge, die Pflanzen der grünen Schicht kühlen die Umgebung durch Verdunstung. Kombiniert wird diese Dachgestaltung mit intelligenter Sensorik und digitalen Steuerungssystemen, die in Echtzeit Wetterprognosen einbeziehen. Überschwemmungsrisiken werden reduziert, das Mikroklima bessert sich spürbar und die Entlastung der Kanalisation minimiert die Kosten für die städtische Infrastruktur.

Michael Schuster: Zur Infrastruktur zählt auch die Mobilität. Wie sehen hier neue Konzepte für die resiliente Stadt mit KI aus?

Jan R. Krause: Autonomes Fahren wird unsere Städte stark verändern. Die Technologie ist weit fortgeschritten. In Los Angeles und San Francisco, in Japan und China gibt es inzwischen mehrere Dienste, die Robo-Taxis betreiben. In Hamburg wird autonomes Fahren als Pilotprojekt im öffentlichen Nahverkehr eingerichtet. In Korea ist der erste autonom fahrende Nachtbus eingeführt worden. Weniger Individualverkehr mit PKW wird eine neue Lebensqualität in unsere Stadträume bringen. Besonders gefällt mir das spielerisch visionäre KI-Tool DutchCycling aus den Niederlanden, mit dem sich Straßen in begrünte und fahrradfreundliche Wege verwandeln lassen.

Michael Schuster: Immer wieder berühren die Themen der Resilienz auch die Politik. Was kann KI denn zu einer politisch-administrativen Resilienz beisteuern?

Jan R. Krause: Eine Studie des Bundesinstituts für Bau-, Stadt-, und Raumforschung (BBSR) verfolgt das Ziel, Kommunen zu befähigen, KI zielgerichtet und gemeinwohlorientiert einzusetzen. Dazu werden in ausgewählten Handlungsfeldern KI-Anwendungsfälle systematisiert und so aufbereitet, dass Kommunen konkrete Anhaltspunkte zur Umsetzung eigener KI-Projekte erhalten.         

Michael Schuster: Was aber nützen die besten KI-Tools ohne eine übergeordnete Strategie?

Jan R. Krause: Auch in der Administration erleben wir einen Bewusstseinswandel für eine neue Lebensqualität und eine andere Stadtstruktur. Das Buch „Die 15 Minuten Stadt“ von Carlos Moreno gibt hierzu wertvolle Impulse. Ich finde bemerkenswert, wie sich die Bürgermeisterin von Paris, Anne Hidalgo, dieser Herausforderung stellt und Paris zur „Stadt der 15 Minuten“ entwickeln will. Diese Idee einer Stadt, die jedem im 15-Minuten-Umkreis mit unterschiedlichsten Fortbewegungsmitteln vielfältige Qualitäten eröffnet, als administratives Steuerungsinstrument einzusetzen, wird sich nur daten- und KI-gestützt umsetzen lassen. Ein interessantes KI-Tool, mit dem jeder die 15-Minuten-Qualität eines Ortes überprüfen kann, ist „15mincity.ai“

Michael Schuster: Das klingt nach Smart City. Hatten wir das Modell nicht schonmal – und ist das nicht grandios gescheitert?

Jan R. Krause: Die Idee der Smart City ist natürlich verführerisch und war vor 10 bis 15 Jahren schon einmal das große Zauberwort in der Stadtentwicklung. Auch die DBZ hat wiederholt darüber berichtet (DBZ 01/2019, DBZ 06/2020). Besonders spektakulär war die Meldung im Jahr 2015, dass sich Google in die Stadtplanung einmischt. Mit Sidewalk Labs entwickelte in Kanada eine Google-Schwester zum ersten Mal den Prototyp eines neuartigen Stadtquartiers: Quayside, die Revitalisierung des ehemaligen Hafens am Ontario See. Doch mit der Pandemie 2020 kam das Aus. Aufgrund der Covid-Krise sei die Entwicklung des Immobilienmarkts in Toronto nicht mehr einzuschätzen, lautete die Begründung. Man kann daraus eine Menge lernen. Erstens: Wir können uns Entscheidungen nicht von Daten abnehmen lassen, sondern die Daten können nur Orientierung geben. Zweitens: Wir müssen die Datenanalyse paaren mit dem Erfahrungs- und Expertenwissen der Stadtplanerinnen und Stadtplaner, der Landschaftsarchitekten und Architekten. Drittens: Wir müssen den Resilienzbegriff weiter fassen. Die Pandemie hat aufgezeigt, welche Dimensionen schockartige Veränderungen haben können, die uns unvorbereitet treffen. Und wofür unsere Städte anpassungsfähig gestaltet werden müssen.

Michael Schuster: Ist die Idee der Smart City nicht mehr zeitgemäß?

Jan R. Krause: Das Projekt Quayside hat dem Begriff der Smart City einen Dämpfer verpasst aber nicht grundsätzlich geschadet. In Zeiten digitaler Transformation und KI gibt es eine weltumspannende Smart City Bewegung, die einen lebhaften Austausch pflegt: das Internationale Smart City Netzwerk (ISCN). Auch Deutschland beteiligt sich an dem Smart City Dialog. Mit der 2017 vorgelegten Smart City Charta fordert die Dialogplattform Smart Cities, die Digitalisierung nicht einfach geschehen zu lassen, sondern aktiv im Sinne einer nachhaltigen und integrierten Stadtentwicklung zu gestalten. Die Smart City Charta knüpft damit nicht nur an die New Urban Agenda (NUA) der Vereinten Nationen an, sondern appelliert im Sinne der Neuen Leipzig Charta an die transformative Kraft der Städte für das Gemeinwohl.

Michael Schuster: Welches Beispiel für die Umsetzung der Smart City Idee gibt es in Deutschland?

Jan R. Krause: Die Stadt Ahaus im Kreis Borken in Nordrhein-Westfalen geht das Thema ganz offensiv an: Die 40 000 Einwohner Gemeinde nennt sich „Digitalstadt Ahaus“ und richtet im September 2025 das Smart City Festival aus. Vielleicht sind es manchmal die kleinen Städte, die agiler sein können.

Michael Schuster: In Deutschland scheint es, fehlt manchmal der Mut, weil man Angst vor dem Scheitern hat. Kann KI größere Sicherheit geben, das Richtige zu tun?

Jan R. Krause: Sicherheit ist ein gutes Stichwort. Wir müssen auch über die Grenzen von Künstlicher Intelligenz sprechen. Die KI hat kein Bewusstsein. Die KI hat keine Ambition. Die KI kennt keinen Mut. Das sind originär menschliche Eigenschaften, Qualitäten und Kompetenzen. Die KI kennt nur Daten, Muster und statistische Häufung. Wenn wir zu nutzen verstehen, was die KI uns schneller liefern kann als wir selbst – das Sortieren und Analysieren von Daten – und dies mit unseren Erfahrungen, Vorstellungen und Absichten verbinden, dann kann KI dazu beitragen, größere Sicherheit bei Entscheidungen zu gewinnen.

Termine:

4.-6.9.2025 Smart City Festival, Ahaus

4.-6.11.2025 Smart City Expo World Congress, Barcelona