Symbolbild: Die Jahreszahl 2020 schwebt über einer aufgehaltenen Hand
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Innovationsfelder Öffentlicher IT

Welche derzeitigen Trends prägen die öffentliche IT?

Die technische Entwicklung der Informationstechnologie ist hochdynamisch und zieht schnelle Änderungen ihrer gesellschaftlichen Anwendungen nach sich. Eine heutige Standardlösung kann im nächsten Jahr schon als veraltet gelten, und was jetzt noch als Innovation diskutiert wird, kann morgen schon den Markt beherrschen. Diese Entwicklungen stellen besonders den eher vorsichtig agierenden Staat und die Verwaltung vor neuen Herausforderungen. Das Kompetenzzentrum Öffentliche IT (ÖFIT) identifiziert und bewertet daher frühzeitig technische Innovationsfelder mit Relevanz für den öffentlichen Sektor.

Jan Dennis Gumz

Hüseyin Ugur Sagkal

Bereits in der ersten ÖFIT-Trendschau 2013 hat ÖFIT 60.000 wissenschaftliche Papiere analysiert und dabei folgende Innovationsfelder der öffentlichen IT identifiziert:

  • Anything as a service
  • Vom Meer zum Ozean der Daten
  • Smart Grid – das Internet der Energie
  • Drahtlose Sensornetzwerke

 

Fünf neue Innovationsfelder

Das ÖFIT-Team konnte 2019/2020 anhand der Analyse von zwei Millionen Publikationen fünf neue Innovationsfelder in der öffentlichen IT ausmachen:

  • Ressourceneffiziente KI
  • Künstlicher Realismus
  • Blockchain – Zwischen Hype und Wirklichkeit
  • Die Achillesferse der KI?
  • Maschinen verstehen Menschen

Ressourceneffiziente KI

KI-Anwendungen werden heutzutage auf Hochleistungscomputern ausgeführt, wo Training, Datenverarbeitung und weitere Dienste gebündelt sind. In diesem Bereich zeichnet sich ein Dezentralisierungstrend ab: Es werden zunehmend KI-Technologien, Trainingsmethoden und spezielle Hardware entwickelt, durch die Anwendungen für künstliche Intelligenz unabhängig von großen Rechenzentren operieren. Mit ressourceneffizienter KI können neue KI-Anwendungen implementiert werden, zum Beispiel auf Smartphones, IoT-Geräten und Edge Devices, in autonomen Fahrzeugen sowie im Bereich Augmented & Virtual Reality.

Künstlicher Realismus

Bild-, Video- und Audioaufnahmen mit künstlichem Ursprung sind nichts Neues. Vor einigen Jahren erfolgte ein technologischer Durchbruch, der auf einer neuen Architektur künstlicher neuronaler Netze basiert. Obwohl die Ergebnisse schnell überzeugend wurden, war das Alleinstellungsmerkmal von der vorhandenen Technologie: Der Aufwand und das Fachwissen für die Massenproduktion der Inhalte wurde reduziert.

Blockchains sind sichere und stets aktuelle Datensätze.
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Blockchain – Zwischen Hype und Wirklichkeit

Der Hype um die Blockchain-Technologie lässt mittlerweile etwas nach. Die Blockchain-Technologie genießt jedoch immer noch eine hohe Aufmerksamkeit in der Politik. Dies wird auch an der im Herbst 2019 vorgelegt Blockchain-Strategie der Bundesregierung deutlich. Darin werden fünf Handlungsfelder identifiziert und 44 Maßnahmen beschrieben, mit denen die Technologie im Wesentlichen erprobt werden soll, wie zum Beispiel die Beteiligung beim Aufbau der Europäischen Blockchain Services Infrastruktur (EBSI) oder der Testbetrieb einer Blockchain zur dauerhaften Bereitstellung von Auskünften zu elektronischen Vertrauensdiensten.

Blockchain kommt bei der Absicherung von Produktions- und Logistikketten zum Einsatz. Im Bildungsbereich kann die Integrität elektronischer Zeugnisse oder anderweitiger Ausbildungsnachweise über eine Blockchain abgesichert werden. Im Energiesektor entstehen basierend auf Blockchain Handelsplattformen für den direkten Austausch zwischen Stromerzeuger und Verbraucher.

Grafik
Analyse des Untersuchungsgegenstands104 für Intent Recognition anhand von Scopus-Daten für die Jahre 2013 bis 2019. Erhebung vom 04.11.2019.
© Fraunhofer FOKUS, Öffentliche Kompetenzzentrum (ÖFIT)

Maschinen verstehen Menschen

Um menschliches Verhalten und menschliche Absichten korrekt zu interpretieren, analysieren Maschinen Text und Sprache, Mimik, Körpersprache und Bewegung in Echtzeit. Mit steigender Rechenleistung und Möglichkeiten der automatisierten Auswertung großer Datenmengen entstehen im Bereich des maschinellen Lernens neue Techniken. Alle Methoden weisen immer noch viele Mängel auf und können durch relativ einfache Änderungen getäuscht werden. Mit der Weiterentwicklung im Bereich des Natural Language Processing, der Computer Vision, Predictive Analytics und Anomalieerkennung sowie der der Kombination unterschiedlicher Ansätze können Aussagen, Intentionen und Verhalten jedoch immer präziser verstanden werden. Intentionserkennung spielt eine wichtige Rolle in der Mensch-Maschine-Interaktion, beispielsweise in Smart Cities, beim autonomen Fahren, in der Industrie 4.0, im Bereich der Telemedizin und Rehabilitation oder im Smart Home, aber auch für die öffentliche Sicherheit, Chatbots und Sprachassistenten und in den Bereichen Kundenservice, Absatzwirtschaft und Vertrieb.

Die Achillesferse der KI?

Künstliche Intelligenz kommt bereits heute häufig zum Einsatz, etwa bei Sprachassistenten, autonomen Fahrzeugen, Malware-Erkennung, Empfehlungsdiensten, Contentfiltern, der Auswertung medizinischer Bilder und in biometrischen Sicherheitssystemen. Aufgrund der zunehmenden Popularität von KI-Systemen und der Bedeutung des Anwendungsbereiches ist absehbar, dass diese Systeme zu beliebten Angriffszielen werden. Insbesondere bei der Verwendung von KI bei kritischen Systemen ist es daher besorgniserregend, dass in den letzten Jahren erhebliche Schwachstellen und mehrere Angriffsoptionen entdeckt wurden.

Anwendungsbeispiele für beliebte Angriffsziele finden sich im Alltag. Poisoning Attacks und Adversarial Examples können dazu führen, dass Straßenschilder oder sogar Fußgänger durch die Computer-Vision-Systeme autonomer Fahrzeuge übersehen oder mit anderen Zeichen, Verkehrsteilnehmern oder Objekten verwechselt werden.

Zu den vollständigen Ergebnissen der Analyse

In dem Whitepaper „Innovationsfelder Öffentlicher IT 2019/2020“ gehen Silke Cuno, Jan Gottschick, Dorian Grosch, Jan Dennis Gumz, Dr. Karoline Krenn, Nicole Opiela, Jens Tiemann, Dr. Mike Weber, Christian Welzel und Armin Wolf vom Kompetenzzentrum Öffentliche IT (ÖFIT) auf die wichtigsten Entwicklungen, Anwendungsmöglichkeiten, Auswirkungen, Chancen und Risiken, der identifizierten Innovationsfelder ein.  Neben einer ausführlichen Betrachtung der aktuellen Trends blickt das ÖFIT-Team auch kurz auf die Innovationsfelder der ersten Publikation dieser Art aus dem Jahr 2013 zurück und gibt Empfehlungen zur zukünftigen Gestaltung der durch die Innovationsfelder angestoßenen Entwicklungen.

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