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14.04.2022

#ZUKUNFTSMUSIK

KI in der Gebäudetechnik – sicher und datenschutzkonform

Artificial Intelligence

Laut einer repräsentativen Befragung von mehr als 600 Unternehmen aller Branchen im Auftrag des Digitalverbands Bitkom gilt künstliche Intelligenz in der deutschen Wirtschaft als entscheidende Zukunftstechnologie: Bislang nutzen acht Prozent der Unternehmen KI-Anwendungen, jedes vierte Unternehmen plant Investitionen in KI. Die Studie zeigt aber auch, dass es noch Bedenken gibt: 23 Prozent der befragten Unternehmen geben an, darin mehr Risiken als Nutzen sehen. Um Klarheit zu schaffen, definieren wir, was künstliche Intelligenz ist, zeigen, welchen Nutzen KI in der Gebäudetechnik haben kann, und klären auf, wie Sie KI-Systeme sicher und datenschutzkonform umsetzen können.

Was ist KI?

Künstliche Intelligenz kurz erklärt

Als Künstliche Intelligenz (KI), auch englisch Artificial Intelligence (AI), wird die Fähigkeit einer Maschine bezeichnet, menschliche Fähigkeiten wie logisches Denken, Lernen, Planen und Kreativität zu imitieren. KI-Systeme sind damit in der Lage, ihr Handeln anzupassen, indem sie die Folgen früherer Aktionen analysieren und autonom Lösungen finden. Dieses Lernen geschieht über das Sammeln und Aufbereiten von Daten, die über eigene Sensoren, z. B. eine Kamera, erhoben werden.

KI wir dabei als Oberbegriff für Machine Learning, Deep Learning und Natural Language Processing (NLP) verwendet. Beim maschinellen Lernen erkennt ein System aus Beispielen ein Muster und entwickelt darauf aufbauend Lösungen, die sich auch auf andere Problemstellungen anwenden lassen. Deep Learning ist eine Methode der Datenverarbeitung, um maschinelles Lernen zu ermöglichen. NLP-Systeme dienen wiederum der Verarbeitung natürlicher Sprache und der Spracherkennung und werden zum Beispiel als virtuelle Assistenten eingesetzt.

Drei Anwendungsbeispiele für KI in der Gebäudetechnik

So wird KI sinnvoll eingesetzt

Vorausschauende Wartung

Die schon bekannte vorbeugende Wartung hat zum Ziel, die Lebensdauer einer Anlage zu erhöhen, indem eine übermäßige Abnutzung und Beeinträchtigung oder ein vorzeitiger Ausfall verhindert werden. Mit Künstlicher Intelligenz lässt sich dieses Ziel noch besser und einfacher erreichen. Die „vorausschauende Wartung“ nutzt KI, um Daten von verschiedenen Maschinen, Sensoren oder Schaltern zu sammeln, zu analysieren und einzusetzen.

Die intelligenten Algorithmen werden dazu verwendet, Ausfälle von Komponenten vorherzusagen und helfen den Technikerinnen und Technikern, das Fehler- und Ausfallrisiko zu erkennen, bevor es auftritt. Während also bei der vorbeugenden Wartung die Arbeiten nach einem festen Zeitplan ausgeführt werden, unabhängig davon, ob sie erforderlich sind oder nicht, wird die vorausschauende Instandhaltung nur bei tatsächlichem Bedarf durchgeführt. Diese Methode gibt also zusätzliche Sicherheit und spart darüber hinaus Zeit.

Gebäudesicherheit

Auch bei der Überwachung von Gebäudefunktionen ist der Einsatz von KI möglich und bringt einige Vorteile. KI-Programme können automatisierte Abläufe wie das Einschalten der Sicherheitsbeleuchtung, Brandschutzmaßnahmen, die Fluchttürsteuerung oder Einbruchsmeldungen miteinander vernetzen. In Kombination mit der Auswertung von Kamerabildern kann der Computer durch KI auffällige Ereignisse detektieren und melden, oder sogar selbstständig Lösungen suchen.

Wenn zum Beispiel Menschen im Gebäude plötzlich schnell Richtung Ausgang laufen und gleichzeitig ein Feuermelder Alarm schlägt, tritt direkt der Notfallplan für Feuer in Kraft. Schlägt dagegen nur ein Rauchmelder Alarm, die Kameras zeigen aber weder einen Brand noch weglaufende oder rufende Personen, weiß das System, dass es sich wahrscheinlich um einen Fehlalarm handelt. Die KI muss hier lernen, logische Zusammenhänge zu erstellen und mit entsprechenden Maßnahmen in allen vernetzten Systemen zu reagieren.

Heizungsanlagen

Die gesetzlichen Anforderungen an Energieeffizienz in Gebäuden steigen stetig. Um diesen gerecht zu werden und natürlich auch, um Energie und Kosten zu sparen, kann KI ein wichtiger Schlüssel sein. Ein Ansatzpunkt ist die effizientere Regelung von Heizungsanlagen. Dabei kann nicht nur aufgrund des geringeren Verbrauchs Geld gespart werden, bei der Regelung von Heizungsanlagen entstehen unter anderem auch Kosten durch die zeitintensive Einstellung der optimalen Heizkurve sowie durch Installation, Inbetriebnahme, Wartung und Optimierung der Anlage.

Mit einer intelligenten Regelung sinkt dieser Aufwand in deutlichem Umfang. Mithilfe von maschinellem Lernen werden zum Beispiel die Bedürfnisse der Mitarbeitenden eines Unternehmens kombiniert mit Wetterdaten, Belegungsdaten, Nutzungs- oder Öffnungszeiten und komplexen Anlagenzusammenhängen. Die so erlernte Thermodynamik des Gebäudes wird dann genutzt, um Spitzenlasten zu optimieren. Dabei geht es nicht darum, die Zentralheizung zum richtigen Zeitpunkt ferngesteuert einzuschalten, sondern die Wärme so konstant zu halten, dass möglichst wenig Energie verbraucht wird.

Datenschutz und Sicherheit für KI-Prozesse

So sind Sie bei der Nutzung von KI auf der sicheren Seite

Durch die beschriebenen Lösungen besteht für die Gebäudetechnik ein großes Potenzial – vorausgesetzt, die Technik wird auch richtig eingesetzt. Dabei haben Datenschutz und IT-Sicherheit eine tragende Rolle. Schließlich werden es Mitarbeitende wie Besucherinnen und Besucher eines Geschäftsgebäudes oder Mieterinnen und Mieter einer Wohnanlage kaum schätzen, wenn durch eine KI-Anwendung private Informationen ohne ausdrückliche Zustimmung gesammelt und verarbeitet werden.

Wenn diese Daten unter Zustimmung der jeweiligen Interessensgruppen genutzt werden, müssen sie auch vor dem unbefugten Zugriff Dritter geschützt werden. Dasselbe gilt für verschiedene technische Daten, die von Sensoren in Gebäuden gesammelt werden. Das setzt entsprechende Sicherheitsvorkehrungen voraus.

Autorisierung

Um datenschutzkonform genutzt zu werden, muss die KI-Lösung im ersten Schritt technisch und organisatorisch gegen Missbrauch abgesichert werden. Das beinhaltet sowohl die strikte Zugangskontrolle als auch die eindeutig geregelten Zugriffsberechtigung auf die KI-Programme. Nur so kann sichergestellt werden, dass nur autorisierte Mitarbeitende Zugang zur KI-Logik haben und Änderungen daran vornehmen können.

Datensicherheit

Gleiches gilt für die Datenverarbeitung im KI-Prozess: Die Arbeitsschritte Datenerhebung, -selektion, -fluss, -analyse und -weitergabe müssen technisch und juristisch abgesichert werden. Zudem muss über den gesamten Lebenszyklus der Daten die Zweckbindung berücksichtigt werden. Das Gebot der Zweckbindung soll in der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) sicherstellen, dass Daten nur für den Zweck verarbeitet werden, für den sie erhoben worden sind.

IT-Sicherheit

Sämtliche im KI-Prozess genutzten technischen und räumlichen Ressourcen müssen Teil eines umfassenden Sicherheitskonzepts sein. Dazu gehören sowohl die IT-Infrastruktur (Server, Netzwerke, Storage Systeme, Cloud Services, Endgeräte) und die genutzten Security-Konzepte (Firewalls, Viren-Software) als auch das Gebäude selbst. Die Maßnahmen gegen Schäden, Missbrauch, unberechtigte Zugriffe oder Cyber-Attacken müssen lückenlos identifiziert, etabliert, dokumentiert und jederzeit nachweisbar sein. Wie bei den Daten müssen auch die Verantwortlichkeiten für die IT-Systeme definiert und festgehalten werden.

Rechenschaftspflicht, Transparenz und Kontrolle

Der Grundsatz Rechenschaftspflicht in der DSGVO besagt, dass Organisationen geeignete technische und organisatorische Maßnahmen ergreifen müssen und darüber hinaus in der Lage sein müssen, auf Anfrage nachzuweisen, was sie getan haben und wirksam die Maßnahmen waren. Diese Verantwortung muss zentral bei der Geschäftsführung liegen und betrifft sämtliche Teilverantwortlichkeiten bezüglich der KI-Logik, also den Umgang mit Daten und das Sicherheitskonzept. Dazu gehört auch die Prüfung der KI-Lösung auf Gleichbehandlung (Bias) aller Kundinnen und Kunden.

Es muss sichergestellt sein, dass sie diskriminierungsfrei arbeitet und eine Bevorzugung oder Benachteiligung wegen Herkunft, Religion, Geschlecht, Hautfarbe oder ähnlicher Merkmale ausgeschlossen sind. Und nicht zuletzt gilt es auch, den menschlichen Faktor mit einzubeziehen: Training, Schulung und Consulting der Mitarbeitenden sind elementarer Teil von Sicherungskonzepten für den KI-Einsatz.


#zukunftsmusik

Wo steht die Gebäudetechnik heute und wie sieht sie in Zukunft aus? Was sind aktuelle Trends und wie können sie sinnvoll und effizient eingesetzt werden? Finden Sie Antworten auf diese Fragen in anderen Beiträgen aus unserer Themenreihe #zukunftsmusik im wilo.de/blog:

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