openPR Recherche & Suche
Presseinformation

Zuverlässige KI-Systeme für eine sich verändernde Umwelt

(openPR) Bei der Beobachtung unseres Erdsystems greifen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zunehmend auf Künstliche Intelligenz zurück. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise das Wetter genauer vorhersagen oder vor Naturereignissen, wie etwa Überschwemmungen, warnen. Doch für die meisten KI-Modelle sind unsere Erde und die auf ihr stattfindenden Prozesse zu komplex – erst recht, wenn sie sich so rasant verändern wie derzeit durch den Klimawandel. Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Universitätsklinikums Jena, des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena sowie des Senckenberg Instituts für Pflanzenvielfalt Jena will deshalb KI-Modelle entwickeln, die zuverlässig unter sich permanent ändernden Rahmenbedingungen funktionieren. Wie die Carl-Zeiss-Stiftung nun bekannt gegeben hat, unterstützt sie das neue Projekt „AI Generalizability in Non-stationary Environmental Regimes: The Case of Hydro-climatic Extremes (GENAI-X)“ im Rahmen ihres Förderprogramms „CZS Durchbrüche“ für fünf Jahre mit insgesamt rund sechs Millionen Euro. Das Projekt geht aus der ELLIS Unit Jena hervor, ist also Teil des europaweiten KI-Exzellenznetzwerks "European Laboratory for Learning and Intelligent Systems".

Hangrutsche vorhersagen

In ihrem Vorhaben verbinden die Jenaer Forschenden zwei Arbeitsstränge miteinander: Zum einen wollen sie KI-basierende Methoden grundlegend weiterentwickeln, damit sie in komplexen und sich verändernden Umweltsystemen Anwendung finden können. Zum anderen wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diese neuen Modelle in der praktischen Umweltforschung erproben – insbesondere im Kontext hydro-klimatischer Extremereignisse wie Hochwasser, Dürren oder Erdrutschen.

„Im Gegensatz zu vielen anderen Anwendungsgebieten sollte ein KI-Modell, das für solche Anwendungen genutzt wird, nicht ausschließlich auf Daten aus vergangenen Ereignissen basieren, sondern darüber hinaus sich im Raum oder über die Zeit ändernde Rahmenbedingungen und Wirkmechanismen berücksichtigen“, erklärt Prof. Dr. Alexander Brenning, der das Projekt an der Universität Jena koordiniert. „Eine solche Generalisierbarkeit von KI-Systemen hilft beispielsweise dabei, Modelle zu entwickeln, die unabhängig von bestimmten Orten oder ohne zeitliche Einschränkungen funktionieren. Mit ihrer Hilfe sollten sich zum Beispiel Hangrutsche in einer bestimmten Gegend anhand ähnlicher Ereignisse in anderen Regionen mit besserer Datenlage vorhersagen lassen. Oder sie sollte die Gefahr eines Hangrutsches in einer bestimmten Region prognostizieren können und dabei nicht nur auf die örtlichen Bedingungen während vergangener Ereignisse dieser Art zurückgreifen, sondern beispielsweise auch etwa eine veränderte Landnutzung oder veränderte Umweltbedingungen, wie die Häufigkeit oder die Intensität von Starkregenereignissen, einbeziehen.

Umweltprozesse und Künstliche Intelligenz miteinander verbinden

Für seine Arbeit kombiniert das Team, das sowohl aus Geowissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern sowie aus Informatikerinnen und Informatikern besteht, verschiedene KI-Methoden miteinander. „Wir verfolgen einen hybriden Modellierungsansatz, bei dem wir beispielsweise KI mit physikalischen, hydrologischen oder ökologischen Gesetzen verbinden“, erklärt der Jenaer Geoinformatiker. „Aktuelle KI kann zwar Muster erkennen, versteht aber nicht, warum etwas passiert, und funktioniert dementsprechend unzuverlässig, wenn die Datenlage dünn ist oder sich Rahmenbedingungen verändern. Physikalischen Modellen liegen Unmengen von Parametern zugrunde, die meist unvollständig bekannt sind, was ihre Vorhersagekraft einschränkt. Kombiniert man beide Ansätze miteinander, dann erhält die KI physikalische Leitplanken für ihre Berechnungen, und sie kann die Lücken füllen, die fehlende Parameter in den physikalischen Modellen hinterlassen.“

Ebenso vielversprechend sind kausale KI-Modelle, die nicht nur statistische Zusammenhänge aus Daten herauslesen, sondern auch Ursache-Wirkung-Beziehungen ableiten. Hierfür setzen die Forschenden Variablen miteinander in Beziehung – etwa wie Ökosysteme sich bei Dürre verändern –, beschreiben diese Zusammenhänge durch mathematische Regeln und erhalten so verlässlichere Aussagen über mögliche Konsequenzen. Auch das „Entdecken“ mathematischer Beziehungen durch sogenannte symbolische Regression schlägt in diese Kerbe. Sie versucht, versteckte Beziehungen in klare Formeln zu gießen, die leichter interpretierbar und überprüfbar sind.

Außerdem bezieht das Projekt etwa die sogenannte Dimensionsreduktion ein, bei der KI-Modelle aus vielschichtigen Datensätzen – etwa aus Satellitenbildern, Vor-Ort-Beobachtung von Pflanzenwachstum und Sensordaten – die entscheidenden Faktoren herauskristallisiert, die für die jeweiligen Fragen entscheidend sind.

Bessere Frühwarnsysteme

Das Jenaer Team ist eng mit Partnern aus Wissenschaft und Praxis vernetzt, etwa mit dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), dem Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) oder GeoSphere Austria – Bundesanstalt für Geologie, Geophysik, Klimatologie und Meteorologie. Diese Vernetzung hilft, die neuen Modelle anwendungsbezogen zu erproben und über das Projekt hinaus Impulse zu setzen. Auf diese Weise helfen die Forschenden dabei, bessere Frühwarnsysteme für bestimmte Katastrophen zu entwickeln. Zudem lassen sich durch neue KI-Systeme Gefahrenquellen frühzeitig erkennen, was rechtzeitige Gegenmaßnahmen ermöglicht. Um Gefahren durch Hangrutsche vorzubeugen, könnten bestimmte Gebiete beispielsweise gezielt aufgeforstet werden.

---

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.

wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Alexander Brenning
Institut für Geographie der Universität Jena
Leutragraben 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 948850
E-Mail: E-Mail

Diese Pressemeldung wurde auf openPR veröffentlicht.

Verantwortlich für diese Pressemeldung:

News-ID: 1295551
 616

Kostenlose Online PR für alle

Jetzt Ihren Pressetext mit einem Klick auf openPR veröffentlichen

Jetzt gratis starten

Pressebericht „Zuverlässige KI-Systeme für eine sich verändernde Umwelt“ bearbeiten oder mit dem "Super-PR-Sparpaket" stark hervorheben, zielgerichtet an Journalisten & Top50 Online-Portale verbreiten:

PM löschen PM ändern
Disclaimer: Für den obigen Pressetext inkl. etwaiger Bilder/ Videos ist ausschließlich der im Text angegebene Kontakt verantwortlich. Der Webseitenanbieter distanziert sich ausdrücklich von den Inhalten Dritter und macht sich diese nicht zu eigen. Wenn Sie die obigen Informationen redaktionell nutzen möchten, so wenden Sie sich bitte an den obigen Pressekontakt. Bei einer Veröffentlichung bitten wir um ein Belegexemplar oder Quellenennung der URL.

Pressemitteilungen KOSTENLOS veröffentlichen und verbreiten mit openPR

Stellen Sie Ihre Medienmitteilung jetzt hier ein!

Jetzt gratis starten

Weitere Mitteilungen von idw - Informationsdienst Wissenschaft

Teamarbeit: Wie Moleküle aus Pflanzenwurzeln mit Bakterien zusammenwirken, um Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen
Teamarbeit: Wie Moleküle aus Pflanzenwurzeln mit Bakterien zusammenwirken, um Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen
Eisen ist für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen unverzichtbar. In vielen Böden bleibt dieser essenzielle Mikronährstoff für die Pflanzen jedoch unerreichbar. Der Grund dafür ist chemischer Natur: Ein großer Teil des Eisens liegt in schwer löslichen Verbindungen vor und kann von Pflanzenwurzeln nicht direkt aufgenommen werden. Pflanzen haben daher ausgeklügelte Strategien entwickelt, um Eisen aus dem Boden zu mobilisieren und für die Aufnahme verfügbar zu machen. Diese oft verborgenen Mechanismen sind entscheidend für eine ausreich…
Bild: Überleben Wasserzeichen das Training neuer KI-Modelle? Eine CISPA-Studie gibt Auskunft
Überleben Wasserzeichen das Training neuer KI-Modelle? Eine CISPA-Studie gibt Auskunft
KI-generierte Bilder sind heute allgegenwärtig und finden vor allem über das Internet weite Verbreitung. Damit steigt das Risiko, dass KI-generierte Bilder zum Training neuer Bildgenerierungsmodelle verwendet werden. „Wenn Unternehmen auf ihren eigenen synthetischen Daten trainieren, kann das zu einem Model Collapse führen“, erklärt Michel Meintz. „Je mehr man auf eigenen synthetischen Daten trainiert, desto eher verschlechtert sich die Qualität des Modells.“ Eine Möglichkeit, synthetische Daten zu erkennen und gegebenenfalls aus Trainingsdat…

Das könnte Sie auch interessieren:

Bild: Wurzer Umwelt: Wie intelligente Technologien die Abfallwirtschaft transformieren
Wurzer Umwelt: Wie intelligente Technologien die Abfallwirtschaft transformieren
… in der Evolution des Recyclings. Künstliche Intelligenz bringt Präzision und Effizienz in die Abfallverarbeitung. Durch Maschinenlernen und fortschrittliche Algorithmen können KI-Systeme komplexe Muster erkennen, Daten in Echtzeit analysieren und autonome Entscheidungen treffen. Diese Fähigkeiten revolutionieren nicht nur bestehende Prozesse, sondern …
Bild: Taiwans Technologieführer präsentieren neue KI- und Edge-Entwicklungen auf der Embedded World 2026
Taiwans Technologieführer präsentieren neue KI- und Edge-Entwicklungen auf der Embedded World 2026
… KI-Verarbeitung in industrielle und unternehmensweite Umgebungen zu integrieren. DFI wird industrielle Motherboards und Embedded-Lösungen vorstellen, die für zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Anwendungen konzipiert sind. ADLINK and NEXCOM werden Hochleistungs-Edge-Computing-Systeme präsentieren, die eine intelligente Datenverarbeitung direkt …
Technologische Souveränität: Forschende arbeiten an nachhaltiger und zuverlässiger KI aus Deutschland
Technologische Souveränität: Forschende arbeiten an nachhaltiger und zuverlässiger KI aus Deutschland
… Technischen Universität Dresden (TUD) zu einer Initiative zusammengeschlossen: gAIn (Next Generation AI Computing) will theoretische Grundlagen schaffen, neue hochgradig energieeffiziente und zuverlässige Hardware- und Software-Ansätze entwickeln und sie in die konkrete Anwendung bringen. Das Projekt wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft und …
Vertiv stellt neues Service-Angebot für Liquid-Cooling-Systeme vor
Vertiv stellt neues Service-Angebot für Liquid-Cooling-Systeme vor
… Systemzuverlässigkeit sicherstellen zu können. Herkömmliche Wartungspraktiken reichen aufgrund der Komplexität von Flüssigkeitskühlsystemen oftmals nicht aus, um einen dauerhaftzuverlässigen Betrieb kritischer KI-Anwendungen zu gewährleisten. Das neue Dienstleistungsangebot basiert auf der jahrzehntelangen Branchenerfahrung von Vertiv und bietet …
Bild: Warum moderne Telekommunikations‑Infrastrukturen für Arztpraxen und MVZ unverzichtbar sindBild: Warum moderne Telekommunikations‑Infrastrukturen für Arztpraxen und MVZ unverzichtbar sind
Warum moderne Telekommunikations‑Infrastrukturen für Arztpraxen und MVZ unverzichtbar sind
… und medizinischer Versorgungszentren (MVZ). In einer Ära, in der Telemedizin, elektronische Gesundheitsakten (EHR) und KI-gestützte Diagnostik zunehmend zum Praxisalltag gehören, entscheiden zuverlässige, performante und sichere Netze über den Erfolg der Versorgung. Doch warum sind diese Infrastrukturen so entscheidend, und wie gelingt eine Modernisierung …
Bild: KI-Controller RQX-59 von Acceed entschlüsselt die Umgebung und navigiert
KI-Controller RQX-59 von Acceed entschlüsselt die Umgebung und navigiert
… Modelle verzichten zu müssen.Autonome mobile Roboter, fahrerlose Transportsysteme oder Forschungsplattformen für automatisiertes Fahren benötigen heute zwei zentrale Fähigkeiten: eine zuverlässige Wahrnehmung der Umgebung und eine Reaktionsfähigkeit in Echtzeit. Mehrere Kameras, Radar- oder LiDAR-Sensoren müssen präzise miteinander arbeiten. Datenströme …
Bild: Summer of AI – Universität Bremen mit zahlreichen Angeboten vertretenBild: Summer of AI – Universität Bremen mit zahlreichen Angeboten vertreten
Summer of AI – Universität Bremen mit zahlreichen Angeboten vertreten
… an der Universität Bremen statt. Sie bringt Promovierende, Forschende und Projektpartner:innen zu wissenschaftlicher Weiterbildung, fachlichem Austausch und Vernetzung zusammen. Im Fokus stehen sichere, zuverlässige und lernfähige Robotersysteme, die sich an reale Umgebungen anpassen und den Anforderungen einer verantwortungsvollen KI gerecht werden.
Bild: Eine KI erkennt keinen Fehler, der nie erfasst wurde
Eine KI erkennt keinen Fehler, der nie erfasst wurde
… Inspektionssysteme und komplexe Multi-Kamera-Anwendungen bietet die Cyclone Fiber Serie eine glasfaserbasierte Architektur für deterministische Datenübertragung, stabile Synchronisierung und zuverlässige Bilddatenerfassung über große Distanzen. Hohe Bildraten allein reichen nicht mehr aus Lange Zeit galt die Bildrate als wichtigste Leistungskennzahl …
Bild: Atlantik Elektronik GmbH präsentiert das Thundercomm TurboX C8750 SOM und C8750 Entwicklungskit
Atlantik Elektronik GmbH präsentiert das Thundercomm TurboX C8750 SOM und C8750 Entwicklungskit
… für den Einsatz in verschiedensten Entwicklungsumgebungen. Die integrierte, hypervisorbasierte und sichere Virtualisierungsfunktion gewährleistet Datenschutz, Systemisolation und einen zuverlässigen Betrieb in allen Anwendungsfällen.Die visuelle Leistung des TurboX C8750 SOM mit Echtzeit-Videodekodierung bei 8K60 und 4K240, Multi-Kamera-Eingabefunktionen …
InnoEfficient - KI-gestützte Optimierung und Automatisierung von HVAC-Daten
InnoEfficient - KI-gestützte Optimierung und Automatisierung von HVAC-Daten
… Einführung von intelligenten Analysetools und einer eigens entwickelten Applikation zur automatisierten Datenerfassung, bietet InnoEficient Unternehmen aller Branchen eine zuverlässige Lösung zur Überwachung, Effizienzsteigerung und Einhaltung regulatorischer Vorgaben.Unter dem Slogan "KI-gestützte Optimierung und Automatisierung von HVAC-Daten" zielt …
Sie lesen gerade: Zuverlässige KI-Systeme für eine sich verändernde Umwelt