Kaiserslautern setzt ein neues Tool zur Prognose der lokalen Coronalage ein. Das könnte bald auch in anderen Städten zum Einsatz kommen.

Um ihre Entscheidungen bezüglich der Maßnahmen gegen die Coronakrise auf einer möglichst soliden Grundlage treffen zu können, setzt die Stadt Kaiserslautern auf ein neues Analyse- und Prognoseinstrument. Das Tool prognostiziert die Entwicklung des lokalen Infektionsgeschehens und bewertet mögliche Szenarien. Dies erhöht die Abschätzbarkeit der Wirkung von lokalen Maßnahmen im Kampf gegen die Pandemie. Auch in anderen Städten könnte das Tool bald zum Einsatz kommen.

Analyse- und Prognosetool unterstützt lokale Entscheider

Viele Entscheidungen darüber, wie die Pandemie zu beherrschen und die Virusverbreitung einzudämmen ist, seien auf lokaler Ebene zu treffen, sagte OBM Klaus Weichel am Freitag vergangener Woche zur offiziellen Präsentation des Prognosetools. Nachdem es sich anfangs beim Lockdown um eine zentrale Antwort auf das Infektionsgeschehen gehandelt habe, seien nun differenzierte, regional unterschiedliche Antworten gefragt. Dabei, diese zu finden, unterstütze das Tool.

Neben der Unvorhersehbarkeit des Infektionsgeschehens machten Landesverordnungen, Ergänzungsverordnungen und Durchführungshinweise, die teils schneller wechselten als sich ihre Effekte bewerten ließen, die Lage außerordentlich unübersichtlich. Mit dem Prognoseinstrument erhofft sich der Oberbürgermeister eine Orientierungshilfe. „Wir versuchen, dem Virus ab sofort in die Karten zu schauen.“

Die Pandemieentwicklung wie das Wetter prognostizieren

Das Instrument wurde von in Kaiserslautern ansässigen Forschungsinstituten – dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz und seiner Außenstelle an der Universität Trier (DFKI) sowie dem Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) – entwickelt. Es verbindet zwei Ansätze miteinander: den mathematischen des ITWM und den der künstlichen Intelligenz des DFKI.

Das Tool ermögliche eine Prognose für die nahe Zukunft. Je größer die zeitliche Spanne sei, umso ungenauer werde diese Vorausschau. Schließlich wende man mathematische Werkzeuge an und betreibe „keine Hellseherei“, erklärt der ITWM-Mathematiker Karl-Heinz Küfer. Er vergleicht die Coronaprognose mit der Qualität eines Wetterberichts.

Für sein Modell hat das ITWM bekannte Daten bezüglich der Pandemieentwicklung statistisch erfasst und mathematisch aufbereitet. Von diesen Zahlenwerten lassen sich Gesetzmäßigkeiten und somit Hinweise etwa auf die mittelfristige Pandemieentwicklung, auf die Zahl der schweren Krankheitsverläufe und damit die notwendige Kapazität an Klinikbetten oder auf die Dunkelziffer von Infizierten ableiten.

Prognosemodell mit lokalem Zuschnitt

Im zweiten Schritt nutzen die Wissenschaftler des DFKI diese mathematischen Erkenntnisse des ITWM in einer kleinräumigen Betrachtung. Sie modellieren anhand von Bevölkerungsdaten die Sozialstruktur der jeweiligen Kommune – hier Kaiserslauterns. Zudem identifizieren sie markante Begegnungsstätten der Stadt. So bilden sie lokalspezifisch ansteckungsrelevante Szenarien – etwa die Interaktion in Schulen, Kitas, Freizeiteinrichtungen oder Gastronomiebetrieben – ab.

Dabei beziehen sie weitere Kriterien in die Betrachtung ein. Unter anderem stellen sie sozialräumliche Bezüge her. Beispielsweise kann bei der Entscheidung über die Schließung eines Spielplatzes eine Rolle spielen, ob die dort spielenden Kinder nur an diesem Ort aufeinander treffen oder ob sie ohnehin miteinander etwa in Schulen und Kitas in Kontakt stehen. Ist letzteres der Fall, wäre die Relevanz des Spielplatzes für die Virusverbreitung als geringer einzustufen.

Nach der Modellierung solcher lokalen Gegebenheiten wende man die mathematischen Erkenntnisse des ITWM zur Prognose an, um mögliche Ansteckungsdynamiken transparent zu machen, erklärt der Wirtschaftsinformatiker Ingo Timm den DFKI-Ansatz. So könne man Coronahotspots schneller erkennen sowie die Wirksamkeit möglicher Maßnahmen dagegen in die Berechnung einbeziehen, modellieren und abschätzen.

Öffentliche Daten als Basis: Datenschutz unproblematisch

Mit dem gemeinsamen Analyse- und Prognoseinstrument wolle man zur Verbesserung der lokalen Lagebewertung beitragen und dadurch die Belastbarkeit von Entscheidungen über Coronamaßnahmen steigern. Es gehe darum, die Politik „in ihrem schweren Amt zu unterstützen, Entscheidungen über die Einschränkung von Grundrechten zu treffen“, sagt Küfer.

Da es sich bei den verwendeten Daten um öffentlich verfügbare handele, erweise sich auch die Frage des Datenschutzes an dieser Stelle als unproblematisch, sagt der Informatiker Dieter Rombach, Chief Digital Officer der Stadt.

Prognoseinstrument auf andere Städte übertragbar

Weichel kündigte an, die neue Lösung seinen Kollegen beim regelmäßigen Treffen der Oberbürgermeister der fünf rheinland-pfälzischen Oberzentren vorstellen zu wollen. Dort kommt er mit Wolfram Leibe aus Trier, Michael Ebling aus Mainz, Jutta Steinruck aus Ludwigshafen und David Langner aus Koblenz zusammen. Auch das rheinland-pfälzische Gesundheitsministerium sei über das Prognoseinstrument informiert. Es biete eine zukunftsweisende Lösung – „nicht nur für diese Pandemie“, sagt Weichel.

Damit sei das gemeinsam entwickelte Analyse- und Prognosetool zudem ein Beispiel dafür, wie die wissenschaftliche Arbeit an einem Technologiestandort wie Kaiserslautern nicht nur Innovationen für die Wirtschaft hervorbringe, sondern auch Lösungsansätze für gesellschaftliche Herausforderungen liefern könne, so CDO Rombach. Es untermauere die Relevanz von Smart-City-Anwendungen.

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