Ein Betriebssystem speziell für Smart Cities hat das Kölner Startup Data Matters, eine Ausgründung der RWTH Aachen, jetzt vorgestellt. Das System Urban OS soll als digitales Rückgrat für die intelligente Vernetzung und Steuerung urbaner Infrastrukturen dienen und adressiert zentrale Herausforderungen moderner Städte – von der Verkehrslenkung über die Energieversorgung bis hin zur öffentlichen Sicherheit.
Es ist nach dem Vorbild klassischer Computer- oder Smartphone-Betriebssysteme konzipiert, jedoch gezielt auf die Anforderungen urbaner Räume zugeschnitten. Es basiert auf einem mehrschichtigen Modell, das folgende Komponenten umfasst: Sensorik zur Erfassung von Echtzeitdaten aus dem städtischen Raum; einen kommunalen Datenraum, in dem die gesammelten Informationen zusammengeführt werden; Künstliche Intelligenz (KI) zur Analyse und Prognose von Entwicklungen; datenbasierte Entscheidungsfindung für Verwaltung und Bürgerschaft; optimierte Dienstleistungen für Bürger und Verwaltung.
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Ein zentrales Element ist das sogenannte Urban Cockpit, das Entscheidungsträgern eine minutenaktuelle Übersicht über die Situation in ihrer Stadt bietet und dank KI künftige Entwicklungen prognostizieren kann. So lassen sich etwa im öffentlichen Nahverkehr Fahrgastströme analysieren und auf Basis von Großveranstaltungen oder saisonalen Schwankungen gezielte Optimierungsvorschläge generieren.
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Datenschutz: Föderierte KI und Edge Computing
Urban OS setzt neue Maßstäbe im Bereich Datenschutz durch die konsequente Kombination von Föderiertem Lernen (Federated Learning) und Edge Computing. Sensible Daten werden bereits bei der Erfassung anonymisiert – beispielsweise durch das unmittelbare Löschen von Gesichtern und Kfz-Kennzeichen direkt an der Kamera. Die KI-Modelle werden dezentral trainiert, sodass keine personenbezogenen Daten zentral gespeichert werden. Die Datenverarbeitung erfolgt ausschließlich in deutschen Rechenzentren unter deutschem Recht, eine Übertragung in ausländische Clouds ist ausgeschlossen. Dieses Konzept der „Entpersonalisierung der Daten am Punkt der Erfassung“ adressiert explizit die Sorge vor einer Überwachungsstadt und stellt den Schutz der Bürgerdaten in den Mittelpunkt.
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Offene Architektur und Integration: Das System ist hochskalierbar und unterstützt über ein umfassendes API alle gängigen KI-Modelle, IT-Systeme und Sensoren. Kommunen können eigene oder externe KI-Lösungen anbinden und entscheiden, ob sie Datenraum und KI-Infrastruktur selbst betreiben oder als Komplettlösung von Data Matters beziehen. Die Funkanbindung der Sensoren erfolgt über energieeffiziente LoRaWAN-Netzwerke, die speziell für das Internet der Dinge (IoT) entwickelt wurden.
Praxisbeispiele und Pilotprojekte: Das Betriebssystem ist bereits in über 20 Städten in Deutschland, Belgien, Frankreich und den Niederlanden in der Startphase. Konkrete Anwendungen reichen von der Verkehrs- und Umweltüberwachung in Dormagen, der optimierten Abfallentsorgung in Hürth bis hin zur Ressourcenüberwachung und Parkraumbewirtschaftung im Landkreis Coesfeld. Die erzielten Effizienzgewinne sind beachtlich: In Hürth konnte durch dynamische Routenplanung der Müllabfuhr eine Kostenersparnis von 20 Prozent und eine CO₂-Reduktion von 30 Prozent erzielt werden.
Smart City als Antwort auf urbane Herausforderungen
Angesichts der fortschreitenden Urbanisierung – laut UN werden bis 2050 rund zwei Drittel der Weltbevölkerung in Städten leben – wächst der Druck auf urbane Infrastrukturen. Smart Cities gelten als Schlüssel zur Bewältigung dieser Herausforderungen. urbanOS folgt dem Ansatz der International Telecommunication Union (ITU), wonach smarte Städte Informations- und Kommunikationstechnologien nutzen, um Lebensqualität, Effizienz und Nachhaltigkeit zu steigern.
Zukunftsausblick: Vernetzte Städte und KI-gestützte Aktoren
Das System ist nicht nur für einzelne Städte, sondern auch für die Vernetzung ganzer Regionen ausgelegt. Im Rahmen des Projekts „DatenMarktplatz.NRW“ werden Datenräume verschiedener Kommunen gebündelt, um Synergien zu schaffen und Kosten zu senken. Die Plattform ist zudem auf die Integration der nächsten Generation von Aktoren vorbereitet, etwa KI-Roboter für Aufgaben im öffentlichen Raum. Damit positioniert sich Urban OS als zukunftsweisende Infrastruktur für die digitale Transformation urbaner Lebensräume1.
So setzt das Startup einen neuen Standard für den Betrieb und die Entwicklung von Smart Cities. Die Plattform vereint technologische Innovation, hohe Datenschutzstandards und flexible Integrationsmöglichkeiten. Sie bietet Kommunen ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Herausforderungen der Urbanisierung datenbasiert, effizient und bürgernah zu meistern.
