Im Jahr 2050 werden etwa zwei Drittel der Weltbevölkerung in Städten leben – nach 30 Prozent in 1950 und 50 Prozent in 2010. Dieser Urbanisierungstrend wird durch anpassungsfähige und effiziente (kritische) Infrastrukturen in den Sektoren Energie, Verkehr und Logistik, Gesundheit, Ernährung, Wasser, Finanz- und Versicherungswesen sowie Staat und Verwaltung ermöglicht. Maßgeblich für die Anpassungsfähigkeit und Effizienz ist der ubiquitäre Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie. Gleichzeitig werden die nichtöffentlichen Bereiche wie Privathaushalte, der Individualverkehr und die Wirtschaft verstärkt von IKT durchdrungen. Es ergeben sich erhebliche Abhängigkeiten von IKT-Systemen, die mit steigender Vernetzung zunehmen. In solchen digitalen Städten ist die Funktionsfähigkeit der IKT-gestützten Infrastrukturen durch Naturereignisse, menschliches und technisches Versagen sowie Gewalt und Terror gefährdet. Ein systematisches Verständnis der Verwundbarkeit digitaler Städte und wirksame Maßnahmen zur Erhöhung ihrer Resilienz sind dringend erforderlich, fehlen aber bisher.

Daher erforscht emergenCITY Grundlagen, Methoden und Lösungen zur Realisierung sogenannter „Resilient Digital Cities“. Hierunter verstehen wir die Resilienz und speziell die Widerstands-, Anpassungs- und Wandlungsfähigkeit der IKT zukünftiger digitaler Städte in Krisen unter Einbindung der Bevölkerung.

Zusätzliche Informationen sind in den folgenden zwei Abschnitten, in den Beschreibungen zu den Programmbereichen und in einer kurzen Veröffentlichung zu emergenCITY zu finden.

Innovative Ziele

emergenCITY adressiert die Herausforderung, heterogene und amorphe IKT-Systeme selbstorganisierend auf Basis funktionsfähiger Teilsysteme für alle Phasen des Krisenverlaufs nutzbar zu machen.

  1. Dazu muss IKT in die Lage versetzt werden, sich bereits im Normalbetrieb kontinuierlich vorbereitend auf Krisensituationen einzustellen und diese autonom zu detektieren.

  2. Als Reaktion auf die Krise ermöglicht emergenCITY die beschleunigte Bereitstellung überlebenswichtiger IKT-Dienste zur Grundversorgung der Bevölkerung. Die Anzahl und Qualität von für die Krisenbewältigung hilfreichen IKT-Diensten wird erhöht.

  3. Die Wiederherstellung und Krisenprävention werden verbessert, indem aus den während der Krise gesammelten Informationen Wissen zur Härtung der digitalen Stadt abgeleitet wird und den Bürgern/der Stadt zur Verfügung steht.

Passgenaue Informations- und Partizipationskonzepte und eine inklusive Gestaltung der digitalen Stadt binden die Bevölkerung ein.

Diagramm Krisenverlauf

Programmbereiche und Teilprojekte

Um diese Herausforderungen ganzheitlich zu adressieren, strukturiert sich das Zentrum in die eng verzahnten interdisziplinären Programmbereiche Stadt und Gesellschaft, Information, Kommunikation sowie Cyber-physische Systeme. Interdisziplinarität ist ein Kernaspekt des emergenCITY-Ansatzes. Jeder Programmbereich umfasst Schlüsselbereiche der Katastrophenforschung in einer oder mehreren verschiedenen Disziplinen.

Diagramm Programmbereiche

Im Bereich Stadt und Gesellschaft werden grundlegende historische, politische, soziale und juristische Aspekte von Krisen und resilienter IKT in digitalen Städten erforscht.

Im Bereich Information geht es um die Entwicklung von Informationssystemen für den Krisenfall, die ihre Funktionalität auf die verfügbaren Ressourcen und die sich dynamisch veränderbaren Umgebungsbedingungen selbstgesteuert anpassen können.

Im Bereich Kommunikation werden neuartige, resiliente Ansätze zur technischen Kommunikation in Krisen konzipiert. Kommunikationssysteme müssen selbstvorbereitend dezentral und ohne bestehende Infrastrukturen funktionieren und Kommunikation in jeder denkbaren Situation gewährleisten. Die Bewertbarkeit ihrer Qualität sowie die fundamentalen Grenzen der durch Vernetzung erzielbaren Resilienz werden erforscht.

Im Bereich Cyber-physische Systeme geht es um die Erforschung zukunftsweisender Hardware/Software-Systeme zur Aufrechterhaltung der Energieversorgung und zur Durchführung von Rettungs- und Hilfseinsätzen in komplexen Krisensituationen. Dabei stehen vor allem heterogene Roboterteams und adaptive und robuste Multi-Agenten-Systeme im Fokus.