Kaiserslautern 
Uni-Projekt erforscht die Chemie in Flüssen und Seen
Marius Kloft ist Informatiker. Das Spezialgebiet des Experten für Künstliche Intelligenz (KI) ist das Maschinelle Lernen. Deshalb hält der Professor auch seit einigen Jahren den gleichnamigen Lehrstuhl an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) mit Sitz auf dem Campus Kaiserslautern. Kloft ist auch Brillenträger. Und selbst wenn er seine Brille abnimmt, so trage er immer noch ein ganz besonderes Modell: „Mit meiner KI-Brille laufe ich eigentlich immer rum“, meint er augenzwinkernd.
Hinter dem griffigen Bild, das Kloft nach eigenen Worten auch seinen Studierenden in seinen Vorlesungen vermittelt, steckt ein gradliniger Ansatz. Der Blick dafür, wo Künstliche Intelligenz im Alltag das Leben erleichtern könnte.
Im kommenden Mai startet ein auf sechs Jahre angelegtes Forschungsprojekt, dessen Potenzial für KI-Anwendungen sich Laien wohl erst auf den zweiten Blick erschließt. Durch Marius Klofts KI-Brille betrachtet, wird der Fokus offensichtlich: die Belastung von Süßwasser-Gewässern, also Flüssen und Seen, mit Chemikalien. „Es gibt hunderttausende von chemischen Verbindungen, die unsere Gewässer potenziell bedrohen“, sagt Kloft im Gespräch mit der RHEINPFALZ. Allein aufgrund dieser schieren Menge sei es nahezu unmöglich, diese Verbindungen im Wasser mittels Messungen und Proben nachzuweisen. Das sei höchstens stichprobenartig und nur an ganz wenigen Stellen möglich.
Welche Chemikalien sind in unseren Flüssen?
An diesem Punkt setzt das Projekt „AI for Chemical Risk Prediction in Aquatic Environments“, kurz: AI4ChemRisk, an. Der Projektname bedeutet übersetzt etwa: KI für die Vorhersage von chemischen Risiken in Gewässern. Womit bereits einiges über das Ziel des Projektes gesagt ist. Am Ende der sechs Jahre Projektlaufzeit soll ein Software-Programm stehen, mit dessen Hilfe belastbare Vorhersagen über die Konzentration von Chemikalien in Gewässern an unterschiedlichen Stellen gemacht werden können. Ein Vorteil: „Die KI kann Vorhersagen liefern für Bereiche, in denen gar keine Messungen möglich sind“, erklärt Kloft. Der Professor an der RPTU ist der Sprecher eines interdisziplinären Konsortiums aus fünf Wissenschaftlern und drei Forscherinnen, das sich in den kommenden Jahren dem Projekt widmen wird.
Wo kommen die chemischen Verbindungen im Wasser überhaupt her? In der Landwirtschaft sind Düngemittel und Insektizide, also Insektenvernichtungsmittel, im Einsatz, deren Rückstände übers Grundwasser in Flüsse und Seen gelangen können, aber auch die Abwässer sind mit Chemikalien belastet, heißt es vonseiten der RPTU. Ebenfalls eine Rolle spielten PFAS, per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen, eine Gruppe von über 10.000 synthetischen Chemikalien, die in vielen Alltagsprodukten verwendet werden. Sie sind auch als sogenannte Ewigkeitschemikalien bekannt, sind langlebig, reichern sich an in Umwelt, Mensch und Tier und gelten als gesundheitsgefährdend.
Die Carl-Zeiss-Stiftung gibt sechs Millionen Euro
Das Projekt AI4ChemRisk wird mit rund sechs Millionen Euro gefördert, das Geld kommt von der Carl-Zeiss-Stiftung. In der von ihm geleiteten Projektgruppe vereint sind nach den Worten von Kloft nicht nur Informatiker, sondern auch Wissenschaftler aus den Fachbereichen Umweltwissenschaften und chemische Verfahrenstechnik, insgesamt sind es sieben an der Zahl – verteilt auf beide Standorte der RPTU, Landau und Kaiserslautern. „Die Nummer acht sitzt in den USA, an der University of California“, berichtet Kloft auch von transatlantischen Kontakten bei dem Projekt. Es sei aber keineswegs so, dass das Team aus Forschenden bestehe, die sich vorher noch nie gesehen haben. „Wir haben das Team Schritt für Schritt zusammengebracht“, unterstreicht Kloft. Die Beteiligten kennen sich schon aus anderen Projekten und Kooperationen.
Für die Entwicklung der KI für die Risikovorhersage für Gewässer können die Projektmitglieder auf „riesige Mengen an globalen Daten“ zurückgreifen, sagt Kloft. Daten, mit denen die KI sozusagen trainiert wird. Dabei geht es unter anderem um Wetterdaten, topographische Informationen sowie um Erkenntnisse aus der Hydrologie, der Wissenschaft, die sich mit dem Wasser in der Biosphäre der Erde befasst. „Wir können beispielsweise auf Satellitenbilder, auf Verläufe von Flüssen zurückgreifen, aber auch auf physikalische Gesetzmäßigkeiten“, erläutert Kloft.
Die Stadtentwässerung Kaiserslautern ist auch mit im Boot
Aber auch die Menschen in Kaiserslautern können von dem Projekt unmittelbar profitieren. Wenn erste Resultate vorliegen, also erste Vorhersagen mit Blick auf die Konzentration von Chemikalien gemacht sind, wollen die Forschenden diese mit der Realität abgleichen. Dabei kommt die Stadtentwässerung Kaiserslautern ins Spiel. „Dort findet sozusagen unser Realitätscheck statt“, sagt Steffen Reithermann, Mitarbeiter an Klofts Lehrstuhl an der Uni und gleichzeitig Geschäftsführer des an der RPTU angesiedelten KI-Projektbüros der KI-Allianz Rheinland-Pfalz, ein Zusammenschluss von vier Unis und sieben Hochschulen in Rheinland-Pfalz. Ziel der Allianz: Forschungsergebnisse rund um KI möglichst schnell in die Anwendung in der Wirtschaft zu bringen, und neue Ergebnisse auch in der Gesellschaft sichtbar zu machen.
Das mit der Sichtbarkeit ist bei KI so eine Sache. Manchmal benötigt man dazu die von Marius Kloft angesprochene Spezialbrille: die für die KI.
