Das Pro­jekt PAIRS


P
rivacy-Aware, intel­li­gent and
Resi­li­ent Crisis Management

Pro­jekt­steck­brief

PAIRS

Kri­sen­sze­na­rien mit KI schnel­ler identifizieren

Das von Adva­neo initi­ierte und koor­di­nierte sowie vom BMWK mit rund 10 Mil­lio­nen € geför­derte KI-Leucht­turm­pro­jekt hat den Auf­bau eines KI-basier­ten Data Spaces für Kri­sen­ma­nage­ment zum Inhalt.
Im Pro­jekt PAIRS (kurz für: Pri­vacy-Aware, Intel­li­gent and Resi­li­ent Cri­siS Manage­ment) wird eine ser­vice­ori­en­tierte, offene Daten­in­fra­struk­tur ent­wi­ckelt, mit der die Aus­wir­kun­gen von Kri­sen­si­tua­tio­nen pro­gnos­ti­ziert wer­den kön­nen. Die KI-Hybrid-Tech­no­lo­gie von PAIRS sol­len in einem domä­nen­über­grei­fen­den Daten­raum sowohl das initiale Kri­sen­er­eig­nis als auch die Reak­tio­nen ver­schie­de­ner Akteure anti­zi­pie­ren, um auf die­ser Basis ziel­ge­rich­tete Hand­lungs­emp­feh­lun­gen zu generieren.

Markt­per­spek­tive und Produktversprechen

Aus­nah­me­si­tua­tio­nen wie die glo­bale Coro­na­vi­rus-Pan­de­mie haben gezeigt, wie wich­tig es ist, dass Betrei­ber kri­ti­scher Infra­struk­tu­ren (z.B. Gesund­heit, Ener­gie etc.) sowie poli­ti­sche Akteure (z.B. staat­li­che Insti­tu­tio­nen, NGOs etc.) in Kri­sen­si­tua­tio­nen schnell ziel­ge­rich­tete Maß­nah­men aus dem Gesche­hen ablei­ten und effek­tiv imple­men­tie­ren. Ent­spre­chend ver­folgt das For­schungs­vor­ha­ben PAIRS die Ent­wick­lung einer domä­nen­über­grei­fend ler­nen­den Platt­form für Kri­sen­ma­nage­ment, die KI und mensch­li­che Intel­li­genz kom­bi­niert. Die­ser KI-Hybrid-Ansatz soll die Platt­form durch Machine Lear­ning-Metho­den dazu befä­hi­gen, Kri­sen­sze­na­rien zu iden­ti­fi­zie­ren, deren Fol­gen dyna­misch zu pro­gnos­ti­zie­ren und den Nut­zern ent­spre­chende Hand­lungs­emp­feh­lun­gen zu ertei­len. Dadurch wird die Ver­füg­bar­keit essen­zi­el­ler Res­sour­cen und Dienst­leis­tun­gen von wirt­schaft­li­chen und orga­ni­sa­to­ri­schen Öko­sys­te­men gesi­chert, ihre Markt­fä­hig­keit nach­hal­tig gestärkt sowie die gesamt­ge­sell­schaft­li­che Resi­li­enz gestützt.

Her­aus­for­de­rung und Innovation

Um Kri­sen­ma­nage­ment effek­tiv per KI unter­stüt­zen zu kön­nen, ist es wich­tig, dass die zu ent­wi­ckeln­den Anwen­dun­gen in der Lage sind, die Evo­lu­tion von Kri­sen­si­tua­tio­nen zu pro­gnos­ti­zie­ren und zudem die gleich­zei­ti­gen Reak­tio­nen der ver­schie­de­nen Akteure (Regie­rung, Unter­neh­men, usw.) anti­zi­pie­ren. Erst die Berück­sich­ti­gung der Reak­tio­nen auf ein initia­les Kri­sen­er­eig­nis in spe­zi­fi­schen Sze­na­rien ermög­licht ein dyna­mi­sches Kri­sen­ma­nage­ment. Ent­spre­chend hoch ist die Daten­menge, die von der KI-Anwen­dung benö­tigt wird, um der­lei hoch­kom­plexe Sze­na­rien pro­gnos­ti­zie­ren zu kön­nen. Der in einem Big-Data-Sze­na­rio häu­fig vor­kom­mende Daten­man­gel muss über­wun­den und die bestehen­den Daten kon­ti­nu­ier­lich auf dem neus­ten Stand gehal­ten wer­den, wäh­rend gleich­zei­tig Daten­schutz und ‑sou­ve­rä­ni­tät zu jeder Zeit gewähr­leis­tet sind. PAIRS löst diese Her­aus­for­de­run­gen durch eine Platt­form­ar­chi­tek­tur mit föde­ra­len Ser­vices, die auf eine Fülle rele­van­ter Daten zugrei­fen kön­nen und es wirt­schaft­li­chen und poli­ti­schen Akteu­ren kol­la­bo­ra­tiv ermög­li­chen, wech­sel­sei­tige Ein­flüsse indi­vi­du­el­ler Maß­nah­men zu anti­zi­pie­ren und in eigene Ent­schei­dun­gen ein­flie­ßen zu las­sen. Einen wich­tige Rolle hier­für stellt vor allem die Fähig­keit eines ver­trau­ens­vol­len, wenn nötig sogar Daten­pri­vat­heit-bewah­ren­den, Datas­ha­rings dar.

Lösungs­an­satz

PAIRS ermög­licht eine dyna­mi­sche Pro­gnose von und ent­spre­chen­der Reak­tion auf Kri­sen­si­tua­tio­nen in drei Arbeits­schrit­ten. Zunächst wer­den Daten­quel­len aus Öko­sys­te­men wie der euro­päi­schen Cloud­in­fra­struk­tur GAIA‑X und wei­te­ren domä­nen­re­le­van­ten Daten­in­fra­struk­tu­ren (z.B. Daten­räu­men aus dem Ener­gie- und Gesund­heits­be­reich) auf­ge­baut und über offene Schnitt­stel­len in die PAIRS-Platt­form­ar­chi­tek­tur inte­griert. Ein siche­rer Daten­aus­tausch wird hier­bei durch die Nut­zung der Stan­dards der Inter­na­tio­nal Data Spaces (IDS) Refe­renz­ar­chi­tek­tur gewähr­leis­tet. Auf Basis der ver­füg­ba­ren Daten iden­ti­fi­ziert die KI-Hybrid-Tech­no­lo­gie Kri­sen­si­tua­tio­nen und deren Aus­wir­kun­gen und ent­wi­ckelt ent­spre­chende Reak­ti­ons­maß­nah­men. In einem drit­ten Schritt wer­den den Nut­zern die Reak­ti­ons­maß­nah­men über ein indi­vi­dua­li­sier­ba­res Inter­face emp­foh­len und die Akteure wer­den bei der best­mög­li­chen Aus­wahl ihrer Reak­ti­ons­stra­te­gie unter­stützt. Für diese Inter­ak­tion steht ein voll­um­fäng­li­cher KI- & Daten­mar­ket­platz-Ser­vice zur Ver­fü­gung. Die aus­ge­wähl­ten Reak­ti­ons­maß­nah­men der ein­zel­nen Akteure wer­den der PAIRS-Platt­form anony­mi­siert zuge­spielt. So wer­den dyna­mi­sche und detail­lierte Pro­gno­sen und Hand­lungs­emp­feh­lun­gen ermög­licht, die die gesamt­wirt­schaft­li­chen und poli­ti­schen Reak­tio­nen aller Platt­form-Teil­neh­mer sowie anti­zi­pierte Wech­sel­wir­kun­gen mit einbeziehen.

Anwen­dungs­fälle

Lie­fer­ket­ten & Logistik

Über die Daten hoch­ver­netz­ter Pro­duk­ti­ons­sys­teme und Ver­wer­tungs­ket­ten sol­len in Kri­sen­si­tua­tio­nen früh­zei­tig Eng­pässe für spe­zi­fi­sche Pro­dukte iden­ti­fi­ziert (z.B. Erhö­hung der Nach­frage nach Hygie­ne­mit­teln) und ent­spre­chende Maß­nah­men ergrif­fen and über­wacht (z.B. Bestände auf­bauen, tem­po­räre Lager­orte ein­rich­ten, etc.) werden.

Gesund­heits­we­sen

Auf Basis von Daten aus Kran­ken­haus­in­for­ma­ti­ons­sys­te­men sol­len in PAIRS Dienste ent­ste­hen, die früh­zei­tig und räum­lich vor Epi­de­mien war­nen und betei­lig­ten Akteu­ren kon­kre­ten Input für eine vor­aus­schau­ende Bedarfs­pla­nung zum Kri­sen­ma­nage­ment liefern.

Ener­gie­ver­sor­gung

Die Ana­lyse von Ener­gie­sek­tor­da­ten soll die Aus­wir­kun­gen von Kri­sen auf den Ener­gie­be­darf pro­gnos­ti­zier­bar machen.

Ver­gleich

Vor PAIRS Nach PAIRS
Kri­sen­si­tua­tio­nen gestal­ten sich für Betrei­ber kri­ti­scher Infra­struk­tu­ren oft wenig über­schau­bar, sodass keine ziel­ge­rich­te­ten Maß­nah­men zügig getrof­fen wer­den können. PAIRS erlaubt den Betrei­ber kri­ti­scher Infra­struk­tu­ren einen erheb­lich bes­se­ren Über­blick über Kri­sen­si­tua­tio­nen und gibt auf der Basis einer gro­ßen Daten­fülle gezielte Handlungsempfehlungen.
Akteu­ren ist es in Kri­sen­si­tua­tio­nen wenn über­haupt nur mög­lich auf das initiale Ereig­nis zu reagie­ren, nicht aller­dings auf das Gesamt­sze­na­rio, das auch durch die Reak­tio­nen ande­rer Akteure gelenkt wird. PAIRS berück­sich­tigt bei der Ana­lyse auch der Reak­tio­nen einer Viel­zahl von Akteu­ren auf ein initia­les Kri­sen­er­eig­nis und ermög­licht somit ein dyna­mi­sches Krisenmanagement
Um ziel­ge­rich­tete Maß­nah­men in Kri­sen­si­tua­tio­nen ergrei­fen zu kön­nen, ist eine große Menge an Daten not­wen­dig, die bis­lang nicht gege­ben ist. Im Rah­men der PAIRS-Infra­struk­tur wer­den zahl­rei­che Daten­quel­len ver­knüpft, sodass erheb­lich effek­ti­vere Maß­nah­men auf Basis der inte­grier­ten KI-Metho­den ermit­telt wer­den können.

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Das Ver­bund­pro­jekt PAIRS wird als KI-Leucht­turm­pro­jekt im Rah­men des “Inno­va­ti­ons­wett­be­werb Künst­li­che Intel­li­genz” vom Bun­des­mi­nis­te­rium für Wirt­schaft und Kli­ma­schutz (BMWK) gefördert.

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