Nasa-Daten sollen Leben rettenForscher wollen mit KI Katastrophenwarnungen „revolutionieren“
Erdrutsche und Gletscherabbrüche zeichnen sich oft lange vorher in Satellitendaten ab. An der ETH Zürich soll künstliche Intelligenz diese Signale künftig binnen Minuten erkennen. Der Vergleich der Schweiz mit Tibet zeigt, wie so Leben gerettet werden können.
Künstliche Intelligenz trägt durch ihren enormen Energieverbrauch zum menschengemachten Klimawandel bei. Derzeit weckt sie zudem Ängste, weil sie für zerstörerische Zwecke eingesetzt werden könnte. Doch KI könnte laut Experten die Vorhersage von Naturkatastrophen revolutionieren. Forschende in der Schweiz füttern derzeit KI-Modelle mit riesigen Datenmengen der US-Raumfahrtbehörde Nasa, um durch viel frühere Katastrophenvorhersagen den Tod zahlreicher Menschen zu verhindern.
Die leistungsstarken Modelle kommen zunehmend bei Wettervorhersagen, Klimamodellen und der Früherkennung anbahnender Naturkatastrophen zum Einsatz. Durch den Abgleich von Satellitenbildern mit anderen Daten will die Wissenschaft Muster in der Entwicklung von Wetter und Klima entdecken. So sollen Vorhersagen verbessert werden.
Dafür füttern die Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) derzeit einen der weltweit leistungsstärksten Supercomputer. Sie haben bereits rund 100.000 Terabyte öffentlich zugänglicher Nasa-Daten in Server eingespeist, die mit dem Supercomputer Alps verbunden sind. Das Trainieren einer Vorhersage-KI erfordert riesige Mengen hochwertiger Klima- und Erdbeobachtungsdaten.
„Vorher nicht zu denken gewagt“
„Das ist eine riesige wissenschaftliche Gelegenheit“, sagt ETH-Physikprofessor Thomas Schulthess, der auch das Nationale Supercomputing-Zentrum der Schweiz (CSCS) in Lugano leitet. „Das versetzt Wissenschaftler wirklich in die Lage, Dinge zu tun, an die wir vorher nicht einmal zu denken gewagt hätten.“
Fast ein Jahr dauerte es, die etwa sechs Milliarden Nasa-Dokumente auf die mit dem Supercomputer verbundenen Server zu kopieren. Laut dem Klimaphysiker Reto Knutti, der am ETH das Center for Climate Systems Modeling (C2SM) leitet, entspricht das von der Datenmenge her in etwa 20 Millionen Spielfilmen oder dem Millionenfachen der Daten auf einem normalen Computer.
„Daten sind im Grunde alles“, meint Knutti. Mithilfe der enormen Kapazität des Supercomputers Alps könne man sicherstellen, „dass die Daten einen Sinn ergeben“, so Schulthess. Schließlich sei es entscheidend, „ob Du die Daten binnen Sekunden bekommst oder ob Du tagelang darauf warten musst“.
Neue KI-Modelle sind viel schneller als traditionelle Verfahren, die komplexe Vorgänge in Weltmeeren und Erdatmosphäre mit mathematischen Gleichungen simulieren. KI ermögliche „eine Revolution in der Wettervorhersage“, sagt Knutti, weil auf ihrer Grundlage statistische Modelle entstünden, die „wirklich sehr leistungsfähig“ und „unglaublich schnell“ seien.
Hoffnung: Hunderte Leben retten
Brauchte man bislang Stunden, um eine weltweite Wettervorhersage für mehrere Tage zu erstellen, dauert es mit einem KI-Modell zur Mustererkennung nur noch wenige Minuten. Es ist zwar teuer, die KI-Modelle zu trainieren, ihr Betrieb ist dafür aber vergleichsweise günstig. Das heißt, eine Abfrage ist alle paar Minuten möglich. „Das ermöglicht uns, Frühwarnsysteme zu betreiben, die Leben retten“, sagt Knutti.
Nicht alle Katastrophen sind so vorhersehbar. Bevorstehende geologische Ereignisse wie Erdrutsche und Gletscherabbrüche sind aber oft früh in den Daten erkennbar. Knutti verweist auf das Schweizer Dorf Blatten: Ein dramatischer Gletscherabbruch löschte es im Mai vergangenen Jahres aus. Diese Gefahr sei in Satellitendaten bereits mehr als ein Jahr zuvor erkennbar gewesen. Dank genauer Beobachtung der Lage war Blatten eine Woche vor der Katastrophe evakuiert worden.
Eine engmaschige Überwachung hätte wahrscheinlich auch eine rechtzeitige Warnung vor dem Gletscherabbruch im Himalaya ermöglicht. Da diese nicht erfolgte, starben Ende August mehr als 1400 Menschen in der autonomen Region Tibet in China und vor allem in Nepal. Das Fachblatt „Nature“ berichtete Anfang September: Eine Analyse der Satellitenbilder der Region ergab einige Vorzeichen der Katastrophe. Hätte man diese rechtzeitig erkannt, hätte man das Gebiet überwachen und die Menschen dort rechtzeitig warnen können.
Knutti setzt nun darauf, dass die leistungsfähige KI „Systeme zur ständigen Überwachung“ von Risikogebieten etablieren kann. Sie könnten dazu beitragen, „Katastrophen vorherzusehen und als Konsequenz hunderte, wenn nicht tausende Leben zu retten“.
