SPELL - Semantische Plattform zur intelligenten Entscheidungs- und Einsatzunterstützung in Leitstellen und beim Lagemanagement

Krisenmanagement durch KI-basierte Verknüpfung von Leitstellen

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Das Projekt SPELL (Semantische Plattform zur intelligenten Entscheidungs- und Einsatzunterstützung in Leitstellen und beim Lagemanagement) ist eine semantische Plattform zur intelligenten Entscheidungs- und Einsatzunterstützung in Leitstellen und beim Lagemanagement, die in Krisensituationen (z. B. Chemiekatastrophen) zur Gefahrenabwehr und Nothilfe zum Einsatz kommt. Die Prävention von Gefahrensituationen und Koordination von Handlungen und Informationsverbreitung in Krisenereignissen wird so wesentlich effizienter und erhöht die gesellschaftliche Resilienz.

Marktperspektive und Produktversprechen

Pandemien oder Großschadenereignisse können tiefgreifende Auswirkungen auf viele Lebensbereiche und Wirtschaftszweige haben. Solche Krisensituationen erfordern eine situationsspezifische Zusammenarbeit von öffentlichen, zivilen und auch industriellen Leitstellen und Lagezentren, um die Gefährdungen bestmöglich abzuwehren. Das Zusammenspiel der beteiligten Akteure und ihrer IT-Systeme ist gegenwärtig sehr eingeschränkt. Bei der Gefahrenabwehr, der Nothilfe, dem Schutz von kritischen Infrastrukturen sowie zur der Informationsversorgung der Bevölkerung müssen Informationen jedoch schnell und sicher verarbeitet werden. Durch künstliche Intelligenz und semantische Technologien kann in solchen Krisensituationen ein deutlicher Zeitgewinn und Wissensvorsprung erzielt werden.

Ziel ist es, die Lage schneller beherrschen zu können und gesellschaftliche sowie wirtschaftliche Systeme besser zu schützen. Über die digitale, KI-basierte Plattform SPELL werden Leitstellen mit unterschiedlichen Softwaresystemen datenschutzkonform und automatisiert über digitale Schnittstellen miteinander verknüpft, um eine effiziente und effektive Zusammenarbeit aller relevanten Akteure zu ermöglichen. Dafür werden die heterogenen und verstreuten Informationen der Leitstellen und Lagezentren dank künstlicher Intelligenz auswertbar und nutzbar gemacht. Die SPELL-Plattform stellt KI-basierte Dienste zur Entscheidungs- und Einsatzunterstützung in Leitstellen und Lagezentren bereit und erprobt diese in mehreren Anwendungsszenarien.

Herausforderung und Innovation

Viele Leitstellen und Lagezentren sind aufgrund regionaler Verantwortlichkeiten in sich geschlossene Technologieinseln. Sie verwenden unterschiedliche Systeme, die sich nicht miteinander verbinden oder austauschen lassen. Die Softwarelandschaft für Leitstellen zeichnet sich durch eine große Anzahl an Anbieter mit individuellen Spezialisierungen und wenig standardisierten Systemlösungen aus. Zwar werden die technischen Schnittstellen zwischen Leitstellen zunehmend ausgebaut, doch die Vielfalt unterschiedlicher IT-Landschaften verursacht erheblichen Aufwand und stellt ein hohes Risiko hinsichtlich Daten- und Systemsicherheit dar.

Die Innovation von SPELL besteht darin, dass die beteiligten Leitstellensysteme nicht untereinander, sondern zentral über die SPELL-Plattform miteinander vernetzt werden, wodurch ein datenschutzkonformer und situationsorientierter Austausch sensibler Daten ermöglicht wird. Gleichzeitig können KI-basierte Anwendungen zum Lagemanagement an die Plattform angebunden und den verschiedenen Anwendern aus Verwaltung, Wirtschaft, Industrie und Wissenschaft Unterstützung und Mehrwerte bieten.

Lösungsansatz

Auf der digitalen SPELL-Plattform werden die unterschiedlichen Daten- und Informationsquellen von Leitstellen und anderen relevanten Akteuren integriert. Die Daten werden dann mit weiteren Wissensquellen wie Social Media, Wetter- und Verkehrsdaten angereichert. Anschließend werden die Informationen Anwendern wie den BOS-Leitstellen wieder zur Verfügung gestellt. Dies geschieht über sichere und definierte Schnittstellen, Datenformate und semantische Datenmodellierung. Die Plattformstruktur basiert auf GAIA-X, wodurch Sicherheit und Datensouveränität gewährleistet sind und die Einbindung neuer Marktteilnehmer ermöglicht wird.

Angebundene KI-Dienste können die Plattform nutzen, um branchenübergreifende Mehrwerte anzubieten, und KI-Anbieter können von der vorhandenen Datenbasis profitieren, in dem sie eigene Dienste in die SPELL-Plattform integrieren und diese an unterschiedliche Anwender vermarkten. Auf der Grundlage moderner plattformökonomischer Theorien und Best Practices werden hierfür geeignete Geschäfts- und Betriebsmodelle entwickelt. So wird ein umfassendes Ökosystem mitsamt digitalem Marktplatz für KI-Anwendungen entstehen, welches ein rasches Wachstum und internationale Strahlkraft ermöglicht und zugleich die Markteintrittsbarrieren für neue Akteure senkt.

Use Cases

Großschadenereignisse in den Modellregionen Ludwigshafen/Mannheim und Kaiserslautern
Über die SPELL-Plattform wird ein gemeinsames Lagemanagement zwischen mehreren Leitstellen entwickelt – sektorübergreifend und teilweise mit unterschiedlicher regionaler Zuständigkeit. Im Fokus stehen Großschadenereignisse mit einer besonderen Gefährdung für die Bevölkerung (z. B. Brand im Chemiewerk) sowie Massenanfälle an Verletzten (z. B. Zugunglück) in zwei ausgewählten Modellregionen.

Präventive Gefahrenerkennung in Gebäudekomplexen („Komplexer Campus“)
Über mobile und stationäre Sensorik fallen innerhalb eines zugehörigen Leitstandes vielfältige Daten zu Gebäudekomplexen an, sowohl im Regelbetrieb als auch in Ausnahmesituationen. In diesem Use Case soll über die strukturierte Erfassung und Aufbereitung dieser Daten der Ursprung möglicher Zwischenfälle unterschiedlichster Art präventiv erkannt werden.

Steigerung der Resilienz der Wirtschaft und der öffentlichen Ordnung
In vielen Krisensituationen ist die Abstimmung zahlreicher, verschiedener Akteure erforderlich, um ein reibungsloses Zusammenspiel von Einsatzkräften, Behörden, Wirtschaft, Medien und Zivilgesellschaft sicherzustellen. Für konkrete Anforderungen (z. B. Sicherung von Lieferketten, Information der Bevölkerung, Schadenssimulation) sollen KI-Dienste eingesetzt werden, die für unterschiedliche Zielgruppen entscheidungsrelevante Lageinformationen ermitteln.

Vor SPELL Nach SPELL
Mangels Datenmenge und Vernetzung fällt es Leitstellen und Lagezentren schwer, den Überblick in Krisensituationen zu behalten und entsprechend zügig und effizient Gegenmaßnahmen einzuleiten.SPELL verschafft Akteuren durch eine umfangreiche und vernetzte Datenbasis sowie KI-gestützte Entscheidungs- und Einsatzunterstützung einen Zeitgewinn und Wissensvorsprung in Krisensituationen, wodurch effektive Prävention und Koordination ermöglicht wird.
Viele Leitstellen und Lagezentren sind in sich geschlossene Technologiezentren, was zu einer kaum interoperablen Systemlandschaft führt.SPELL stellt eine Datenplattform bereit, die verschiedenste Datenquellen datenschutzkonform und zugriffsgesteuert integriert und die Daten auf diese Weise interoperabel und auswertbar macht.
KI-Entwickler haben kaum Zugang zu Leitstellen und Lagezentren, weshalb diese auf die entsprechende Expertise und Technologien verzichten müssen.Mit SPELL entsteht ein digitales Ökosystem, das auch als KI-Marktplatz fungiert. KI-Entwickler erhalten auf diese Weise Zugang zu einem lukrativen Markt, während Unternehmen und Organisationen aus Wirtschaft, Verwaltung, Industrie und Wissenschaft unkompliziert an KI-Technologie gelangen.

Konsortium

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI), Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE), Fraunhofer Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS), Universität Darmstadt, Empolis Information Management GmbH, DRK-Landesverband Rheinland-Pfalz e.V., Verband für Sicherheitstechnik e.V., Advancis Software & Services GmbH, ISE Informatikges. für Software-Entwicklung mbH, LiveReader GmbH, Corevas GmbH & Co. KG, apheris AI GmbH, BASF SE, AP/CM

Ansprechpartner

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)

Eric Rietzke - Dipl. Inf.

01.06.2021-31.05.2024