Von digitalen Zwillingen bis Smart Cities - wie intelligente Systeme die Zukunft gestalten

Ob digitale Zwillinge, Smart Grids oder Smart Cities – intelligente Systeme unterstützen den Menschen, den Alltag in einer zunehmend komplexen Welt zu meistern. Wie uns intelligente Systeme helfen können, die Energiewende zu meistern und wie Ingenieure, Informatiker und Systemtheoretiker gemeinsam neue Ansätze für nachhaltige Energiesysteme und adaptive Robotik entwickeln können, darum geht es bei der IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC), die vom 5. bis 8. Oktober im Austria Center Vienna stattfindet.

„Mit der International Conference on Systems, Man and Cybernetics (IEEE SMC) forcieren wir den wissenschaftlichen Austausch über die Entwicklung und Anwendung intelligenter Systeme in einer zunehmend komplexen Welt. Ob cyberphysikalische Systeme, Künstliche Intelligenz, Robotik oder Human-Centered Computing – hier geht es vor allem darum, wie technische Systeme die Daten so aufbereiten, dass der Mensch als Kontrollorgan gute, reale Entscheidungen treffen kann. Ziel ist es, technologische Exzellenz mit gesellschaftlicher Relevanz zu verbinden. Auf diesem Wege können uns smarte Systeme helfen, die heutige dynamische Welt zu gestalten und Herausforderungen – wie die Energiewende – zu meistern“, so Priv.-Doz. DI Dr. Thomas Strasser, General Chair der IEEE SMC-Konferenz und Senior Scientist beim Austrian Institute of Technology (AIT).

Digitale Zwillinge für optimale Prozessplanung und Ausfallssicherheit

Ein großes Zukunftsthema bei den neuen kybernetischen Methoden sind digitale Zwillinge. „Dabei handelt es sich um industrielle Produktionssysteme, bei denen die Prozesse nicht nur digital geplant und simuliert werden, der digitale Zwilling kann auch mit dem realen System interagieren,“ erklärt Strasser. Die Vorteile liegen auf der Hand: Der digitale Zwilling simuliert verschiedene Szenarien – wie Produktions- und Änderungsprozesse sowie Ausfallvarianten. Von diesen Szenarien profitieren dann die realen Systeme – einerseits, weil sie durch eine verbesserte Datenbasis besser auf Ausfallszenarien vorbereitet sind, andererseits, weil Änderungsprozesse dann leichter implementiert werden können. „Damit können bei der Planung neuer Industrieanlagen bereits vor dem Bau und der Inbetriebnahme alle Produktionsprozesse komplett durchsimuliert werden oder in der Energiewirtschaft können neue dezentrale Erzeuger – wie Photovoltaikanlagen, Kleinwindkraftwerke und Kleinwasserkraftwerke – leichter in die elektronischen Netze aufgenommen werden“, erklärt Strasser.

Mithilfe von Smart Grids Energieautomatisierung vorantreiben

Einen Schritt weiter gehen intelligente Stromnetze, die sogenannten Smart Grids. „Bei diesen intelligenten Stromnetzen wird die klassische Energieinfrastruktur mit digitaler Kommunikation, Sensorik und Automatisierung kombiniert. Ziel ist es, damit die Erzeugung, die Verteilung und den Verbrauch von Energie effizienter, flexibler und nachhaltiger zu gestalten“, erklärt Strasser. Zentrale Merkmale sind dabei, dass die Verbraucher und Erzeuger – wie Photovoltaikanlagen – aktiv mit dem Netz kommunizieren können und sich dadurch erneuerbare Energien, wie Solar- und Windkraft, trotz schwankender Einspeisung stabil einbinden lassen. „Die intelligenten Stromnetze können in Echtzeit auf Änderungen reagieren, Netzstörungen automatisch erkennen und teilweise selbst regulieren. Dadurch können häufig größere Blackouts verhindert werden. Zudem machen die Smart Grids das Einbinden von Prosumenten – sprich Haushalten und Unternehmen, die durch eigene PV-Anlage auch zu Erzeugern werden – erst möglich. Intelligente Stromnetze sorgen so für eine bessere Auslastung der Netze, weniger Energieverluste und optimaler Nutzung erneuerbarer Energien“, betont der Wissenschaftler.

Smart Grids als Vorbild für die Entwicklung von Smart Cities

Was derzeit schon in der Energieversorgung mithilfe von intelligenten Stromnetzen möglich ist, soll sich zukünftig in der Stadtplanung auch auf andere Teile der Infrastruktur ausweiten. Smart Cities nutzen die digitalen Technologien, Datenanalysen und Automatisierungen, um die Lebensqualität zu verbessern, Ressourcen effizienter einzusetzen und nachhaltige Entwicklungen zu fördern. „Wir sprechen hier von vernetzter Infrastruktur wie Verkehr, Wasser, Abfall und Kommunikation, die – wie bei intelligenten Stromnetzen – mithilfe von Sensoren und IoT (Internet of Things) datenbasierte Entscheidungen treffen können sollen. Zudem sollen intelligente System in „Intelligence Labs“ Szenarien – wie den Klimawandel oder Verkehrsströme – simulieren. Die Stadtplaner können damit geplante Maßnahmen vor der Umsetzung austesten und damit generell für mehr Nachhaltigkeit sorgen“, erklärt Strasser.

Mensch-Maschinen-Kommunikation mithilfe von Gehirnströmen

Um die Kommunikation bei Mensch-Maschine-Systemen noch mehr zu erleichtern, wird an anderer Stelle daran gearbeitet, dass Maschinen die Gehirnströme der Menschen mit ihrer Sensorik messen und somit direkt – ohne den Umweg der Sprache – darauf reagieren können. „Dieser Ansatz ist zunächst essenziell für die Weiterentwicklung der Rehabilitationsunterstützung. Zukünftig kann man aber auch in die Richtung gehen, über die Gehirnströme und Gehirnaktivitäten Maschinen fernzusteuern“, so Strasser. All diese Entwicklungen, sollen den Menschen helfen, das komplexe Leben zu vereinfachen.

Über die IAKW-AG und die IEEE SMC 2025
Die IAKW-AG (Internationales Amtssitz- und Konferenzzentrum Wien, Aktiengesellschaft) ist verantwortlich für die Erhaltung des Vienna International Centre (VIC) und den Betrieb des Austria Center Vienna. Das Austria Center Vienna ist mit 21 Sälen, 134 Meetingräumen sowie rund 26.000 m² Ausstellungsfläche Österreichs größtes Kongresszentrum und gehört zu den Top-Playern im internationalen Kongresswesen. Die IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC) bringt über 1.300 Experten aus Wissenschaft und Industrie zusammen, um über die Rolle intelligenter Systeme in einer sich dynamisch ändernden Welt zu diskutieren. Ingenieure, Informatiker und Systemtheoretiker entwickeln gemeinsam neue Ansätze für resiliente Mobilität, nachhaltige Energiesysteme und adaptive Robotik. www.ieeesmc2025.org