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QIOS – Eine Revolution für nachhaltige Mobilität

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Geschätzte Lesezeit: 4 Minuten

Mit Quan­ten-inspi­rier­tem Com­pu­ting Lärm- und Schad­stoff­be­las­tung in Städ­ten reduzieren.

Fast alle von uns lei­den immer wie­der dar­un­ter – auch wäh­rend der Pan­de­mie: Staus, Lärm und Schad­stoff­emis­sio­nen durch zu vie­le Autos auf den Stra­ßen. Das geht nicht nur auf die Ner­ven, son­dern auf Dau­er eben­so zu Las­ten der Gesund­heit. Auch Anfang 2021 ver­brach­ten deut­sche Autofahrer*innen laut einer INRIX-Stu­die im Durch­schnitt jähr­lich 26 Stun­den im Stau – im Vor­jah­res­zeit­raum waren es sogar noch ein­mal 20 Stun­den mehr. Und das, obwohl unter dem Strich Fahr­ten in Innen­städ­ten wäh­rend der Pan­de­mie um 40% zurück­gin­gen. Die­se Belas­tung hat kata­stro­pha­le Aus­wir­kun­gen auf Mensch und Umwelt. Ins­be­son­de­re Metro­po­len wie Mün­chen, Stutt­gart oder Ber­lin sind die unrühm­li­chen Vor­rei­ter beim The­ma Stau.

Solch rie­si­ge Her­aus­for­de­run­gen brau­chen dis­rup­ti­ve Lösun­gen, die neue Wege eröff­nen. Sie füh­ren uns Pro­ble­me vor Augen, die bis­her nicht gelöst wer­den konn­ten: Das Ver­kehrs­auf­kom­men in einer Stadt oder Regi­on als kom­ple­xes kom­bi­na­to­ri­sches Opti­mie­rungs­pro­blem. Was das heißt? Der Ver­kehr in einer Stadt ist von vie­len (Echtzeit-)Parametern gleich­zei­tig bestimmt: Sei es die Ampel­schal­tung, Ver­kehrs­strö­me zu unter­schied­li­chen Uhr­zei­ten, Unfäl­len, dem Wet­ter oder Bau­stel­len. Wer den Ver­kehrs­fluss in einer Stadt als Gan­zes im Sin­ne von Mensch und Umwelt opti­mie­ren möch­te, soll­te all die­se Ein­flüs­se in Echt­zeit berück­sich­ti­gen, um zu guten Lösun­gen zu kom­men. Für eine gleich­zei­ti­ge Betrach­tung und die Viel­zahl an denk­ba­ren Lösungs­sze­na­ri­en braucht es sehr viel Rechenpower.

Hier set­zen QIOS – das steht für „Quan­tum-Inspi­red Opti­miz­a­ti­on Ser­vice” – und der Digi­tal Annea­ler von Fuji­tsu an: Als Brü­cken­tech­no­lo­gie zum Quan­ten­com­pu­ting ermög­li­chen sie es, in Echt­zeit solch rechen­in­ten­si­ve Opti­mie­run­gen vor­zu­neh­men und das Gesamt­sys­tem „Ver­kehr” zu ana­ly­sie­ren und zu opti­mie­ren. Das bedeu­tet nicht weni­ger als eine Revo­lu­ti­on der Mobi­li­tät. Schau­en wir uns dies an zwei kon­kre­ten Bei­spie­len an.

Dynamische Ampelsteuerung am Hamburger Hafen mit dem Verkehrsprojekt MOZART

Die Ham­burg Port Aut­ho­ri­ty (HPA), die Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Graz und ver­schie­de­ne Abtei­lun­gen von Fuji­tsu Cen­tral Euro­pe arbei­ten im Rah­men des Pro­jek­tes MOZART dar­an, einen QIOS für intel­li­gen­te und netz­wei­te Ampel­pha­sen-Schal­tung mit der Rechen­power des Digi­tal Annea­lers zu imple­men­tie­ren. Damit sol­len der Ver­kehrs­fluss am Hafen und die Fahr­zei­ten aller Fahr­zeu­ge ganz­heit­lich opti­miert wer­den – ein nie dage­we­se­nes Vor­ha­ben in Deutschland.

Bis­lang war es mit kon­ven­tio­nel­len Tech­no­lo­gien nicht denk­bar, solch einen kom­ple­xen Pro­blem­raum mit all den mög­li­chen Kom­bi­na­tio­nen an Ampel­schal­tun­gen, deren Aus­wir­kun­gen und wei­te­re Para­me­ter, über­haupt zu betrach­ten. Dafür man­gel­te es an Rechen­ka­pa­zi­tä­ten und damit der Mög­lich­keit, gleich­zei­tig ver­schie­de­ne Lösungs­sze­na­ri­en für die Berech­nung einer idea­len Ampel­schal­tung und der Ein­flüs­se auf die Umge­bung und vice ver­sa zu betrach­ten. Durch den Ein­satz von QIOS ist es mög­lich, in Echt­zeit Opti­mie­run­gen für solch ein kri­ti­sches Infra­struk­tur­the­ma im not­wen­di­gen Maß bereit­zu­stel­len. Der extre­me Mehr­wert der dyna­mi­schen Ampel­steue­rung für die Verkehrsteilnehmer*innen und folg­lich auch für die Anwohner*innen liegt dar­in, dass Staus, Lärm und Schad­stoff­emis­sio­nen ins­ge­samt redu­ziert wer­den, und somit die Umwelt geschont wird.

Isa­bel Schwen­de, Fuji­tsu Scrum Mas­ter MOZART: „In die­sem Inno­va­ti­ons­pro­jekt gehen wir mit der HPA und der Uni­ver­si­tät Graz völ­lig neue Wege – wir lösen drän­gen­de Ver­kehrs­pro­ble­me mit QIOS, die wir vor­her schlicht nicht betrach­ten konn­ten. Es ist für mich per­sön­lich ein gro­ßes Erfolgs­er­leb­nis, nach jeder Pro­jekt­pha­se neue Fort­schrit­te ver­zeich­nen zu kön­nen. Wir kön­nen es kaum erwar­ten, in wei­te­ren Städ­ten unse­re Lösung zu erpro­ben und so die Ver­kehrs­wen­de nach­hal­tig voranzutreiben!”

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Optimierung von intermodalem Routing

QIOS bie­tet deut­lich mehr Ein­satz­mög­lich­kei­ten, die über den PKW- und LKW-Ver­kehr auf den Stra­ßen hin­aus­ge­hen. Denn die Ver­kehrs­wen­de und men­schen­zen­trier­te Städ­te kön­nen nur gelin­gen, wenn wir die Autos auf den Stra­ßen redu­zie­ren und den Bürger*innen beque­me, zuver­läs­si­ge und nach­hal­ti­ge Mobi­li­täts­al­ter­na­ti­ven bie­ten. Inter­mo­da­le Mobi­li­tät, also die smart kom­bi­nier­te Nut­zung unter­schied­li­cher Ver­kehrs­mit­tel, ist hier­bei ein wich­ti­ger Lösungsansatz.

Die Ber­li­ner Ver­kehrs­be­trie­be (BVG) mit ihrem Pro­jekt Jel­bi und die Münch­ner Ver­kehrs­ge­sell­schaft (MVG) machen in Koope­ra­ti­on u. a. mit Tra­fi vor, wie es gehen kann. Für die Nutzer*innen der genann­ten Apps soll es mög­lich sein, die eige­nen Wege­ket­ten bzw. Rei­se­we­ge pro­blem- und naht­los über ver­schie­de­ne Ver­kehrs­mit­tel hin­weg in einer benut­zer­freund­li­chen Umge­bung zu pla­nen. Zudem sol­len die Rou­ten an kurz­fris­ti­ge Unwäg­bar­kei­ten wie Unfäl­le ange­passt wer­den. Um den Endnutzer*innen idea­le Ergeb­nis­se lie­fern zu kön­nen, ist es in die­sem Fall not­wen­dig, eine Viel­zahl von (Echtzeit-)Parametern zu betrach­ten und zu orches­trie­ren – dazu gehö­ren indi­vi­du­el­le Prä­fe­ren­zen wie die „schnells­te Rou­te”, eine „bar­rie­re­freie Rou­te” oder die „nach­hal­tigs­te Rou­te” eben­so wie bevor­zug­te Ver­kehrs­mit­tel und die aktu­el­le Verkehrslage.

Erneut braucht es hier­für viel Rechen­power. Damit las­sen sich nicht nur die indi­vi­du­el­len Rou­ten der ein­zel­nen Mobilitätsnutzer*innen ver­bes­sern, son­dern das Gesamt­sys­tem „inter­mo­da­ler Ver­kehr” in einer Stadt oder Regi­on opti­mie­ren und eine bes­se­re Aus­las­tung und Ver­tei­lung der Rei­sen­den errei­chen. In der Pra­xis bedeu­tet dies, dass nicht alle Nutzer*innen durch eine inter­mo­da­le App auf die­sel­be Bus- oder Bahn-Linie diri­giert wer­den, son­dern auf indi­vi­du­ell ver­schie­de­nen Rou­ten an ihr Ziel kommen.

Das gelingt durch die Auf­tei­lung auf unter­schied­li­che Modi der Mobi­li­tät wie Shut­tle-Ser­vices, Shared-Bikes, Bus, Bahn, e‑Roller oder führt zu einer gleich­mä­ßi­ge­ren Ver­tei­lung des inner­städ­ti­schen Per­so­nen­nah­ver­kehrs. In der Fol­ge ist es mög­lich, dass ein­zel­ne Per­so­nen eine gering­fü­gig län­ge­re Rei­se­zeit in Kauf neh­men, ins­ge­samt wird aber die Rei­se­zeit und damit die Nut­zung der Ver­kehrs­mit­tel redu­ziert und die Belas­tung der Anwohner*innen und der Umwelt sinkt.

QIOS - Contentbild 1Gestalten Sie co-kreativ die Revolution!

Möch­ten auch Sie Teil die­ser Revo­lu­ti­on sein und den Ver­kehrs­fluss in Ihrer Stadt opti­mie­ren? Sind Sie an dyna­mi­scher Ampel­steue­rung inter­es­siert? Oder arbei­ten Sie an einem inter­mo­da­len Mobi­li­täts­pro­jekt mit dem Ziel, das Rei­se­er­leb­nis für die Nutzer*innen noch bes­ser zu machen?


Portrait Stefanie Horn

Wir laden Sie herz­lich ein, mit uns in den co-krea­ti­ven Aus­tausch zu tre­ten! Neh­men Sie dazu ger­ne Kon­takt mit mir auf, ent­we­der per e‑mail oder auf Lin­kedIn.

Ste­fa­nie Horn, IT-Con­sul­tant & Busi­ness Deve­lo­per Smart City bei Fuji­tsu.

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