Bielefeld. Die Trinkwasserversorgung angesichts des Wachstums von Städten sichern: An neuen Technologien dafür werden die Informatik-Professorin Barbara Hammer von der Universität Bielefeld und drei weitere europäische Wissenschaftler forschen. Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert die vier Wissenschaftler für ihr Projekt "Water-Futures" mit seinem "Synergy Grant" – einer der höchstdotierten Forschungsförderungen der Europäischen Union.

Die vier Forschenden erhalten insgesamt zehn Millionen Euro für die kommenden sechs Jahre, davon gehen 2,4 Millionen Euro an die Universität Bielefeld. Zum Forschungskonsortium gehören neben Barbara Hammer: Informatik-Professor Marios
Polycarpou von der Universität Zypern, Wirtschaftswissenschaftlerin Professorin Phoebe Koundouri von der griechischen Wirtschaftsuniversität Athen und Informatik-Professor Dragan Savić vom niederländischen Wasserforschungsinstitut KWR.

„Barbara Hammer und ihre drei Mitstreiter haben sich mit ihrem Projektantrag gegen große Konkurrenz durchgesetzt. Das ist ein beeindruckender Erfolg und ich gratuliere Barbara Hammer herzlich dazu", sagt Professor Gerhard Sagerer, Rektor der Universität Bielefeld. „Barbara Hammer zeigt mit dieser Leistung, dass sie in ihrem Forschungszweig, dem maschinellen Lernen, zu den international herausragenden Wissenschaftlern gehört. Gemeinsam mit Marios Polycarpou, Phoebe Koundouri und Dragan Savić widmet sie sich einem Thema, das höchst bedeutsam für das Leben in unseren Städten ist. Ich bin sicher: Indem die vier Forschenden sich mit ihren Stärken ergänzen, werden sie zu weitreichenden Erkenntnissen und Lösungen rund um die Trinkwasserversorgung gelangen."

Wasser-Infrastruktur mit künstlicher Intelligenz sichern

Das mit dem Synergy Grant geförderte Projekt heißt mit vollem Titel „Smart Water Futures: Designing the Next Generation of Urban Drinking Water Systems" und zielt damit auf das Design
der nächsten Generation intelligenter urbaner Trinkwassersysteme. Die Förderung läuft ab Mitte 2021 für sechs Jahre. Die vier Mitglieder des Konsortiums forschen dazu, wie sich die Trinkwasserversorgung in Städten trotz steigenden Wasserbedarfs zuverlässig sichern lässt, und entwickeln dafür neue technologische Methoden.

"Die Trinkwasserversorgung ist eine kritische Infrastruktur, von der das Wohlergehen der Menschen einer Stadt abhängt", sagt Barbara Hammer. "Wasserreinigungs- und Verteilungssysteme
sind komplexe Netzwerke. Wir wollen mit unserem Projekt dafür sorgen, dass sie störungsfrei laufen – kurz- und langfristig." Der kurzfristige Betrieb kann zum Beispiel durch Ereignisse wie derzeit die Covid-19-Pandemie beeinflusst werden. Sie führt dazu, dass tagsüber mehr Wasser in Haushalten mit Homeoffice und weniger in Firmen benötigt wird. Die langfristige Planung der Wasser-Infrastruktur hängt etwa davon ab, wie sich die Zahl der Einwohner einer Stadt entwickelt, und wird außerdem vom Klimawandel beeinflusst – etwa wenn, wie in den vergangenen Jahren häufiger, Dürresommer auftreten.

Barbara Hammer und ihre Arbeitsgruppe befassen sich in dem Projekt insbesondere mit dem Erklärbaren Maschinellen Lernen für räumlich-zeitliche Daten. "Wir entwickeln Methoden für
Technologie, die kontrollierbar und auf ihrer Nutzer ausgerichtet ist", sagt die Informatikerin. "Die Entscheidungen von technischen Systemen müssen nachvollziehbar sein."

Dafür müssen die Systeme – anders als sonst bei Maschinenlernen üblich – Modelle und Berechnungen ausführen können, auf denen ihre Prognosen beruhen. "So müssen beispielsweise Wasserwerkbetreiber nicht blind auf die Angaben des Computers vertrauen, sondern können dank der zusätzlichen Informationen eigene Entscheidungen fällen." Die neuen Methoden aus Hammers Forschungsgruppe sollen künftig solche Faktoren und Situationen erkennen helfen, die das Trinkwassersystem belasten. "Erst so wird es möglich, die Trinkwasserversorgung langfristig darauf auszurichten."