Der Schriftzug "Lade Informationen...", darunter ein etwa zu einem Viertel gefüllter Ladebalken.

3.11.2020 | Von:
Jaana Müller-Brehm
Philipp Otto
Michael Puntschuh

Infrastruktur und Umwelt

Die materiellen Bestandteile der Digitalisierung und ihre Inbetriebnahme ermöglichen den Menschen den Zugang zum Internet, zu neuen Möglichkeiten der Mobilität, des Wohnens, Lebens und Arbeitens. Doch der Energie- und Rohstoffbedarf der digitalen Infrastruktur wirken sich auch auf die Umwelt aus.

Beispiel für ein Smart Object: Eine Frau bedient ein Tablet, um verschiedene Funktionen eines Smart Homes zu steuern.Beispiel für ein Smart Object: Mit dem Tablet können verschiedene Funktionen des Smart Home kontrolliert werden. (© picture-alliance, Westend61/Uwe Umstätter)

Digitale Infrastruktur

Um die unterschiedlichen Elemente des Internets wie Websites, Smartphones oder Router zu veranschaulichen, lässt sich das Internet in verschiedene Ebenen unterteilen. Dadurch wird die zugrundeliegende Infrastruktur verständlich. Die oberen Ebenen basieren jeweils auf den darunter liegenden Schichten und sind damit voneinander abhängig.
Die Architektur des InternetsDie Architektur des Internets. Eigene Darstellung; Quellen: ISO Open Systems Interconnection Model (Standard ISO/IEC 7498-1) Internet Engineering Task Force: Request for Comments 1122 (© bpb)

Die erste und oberste Schicht ist die offensichtlichste: die inhaltliche Ebene. Sie enthält alle Elemente, die auf den Bildschirmen üblicherweise zu sehen sind und die beispielsweise ins Internet hoch- oder aus dem Internet heruntergeladen werden: Texte, Bilder, Ton, Videos und vieles mehr. Das ist die Ebene, die wir am ehesten wahrnehmen.

Die Inhalte basieren auf der zweiten Ebene. Sie besteht aus den Anwendungen, die auf Computern ausgeführt werden, um die Datenverarbeitung zu ermöglichen. Dazu gehören grundlegende Anwendungen des Internets, die es ermöglichen, sich miteinander sowie mit Systemen und Websites auszutauschen. Zu dieser anwendungsbezogenen Ebene zählen das World Wide Web, auf das wir mithilfe von Browsern wie Firefox oder Chrome zugreifen können, oder auch E-Mail-Dienste.

Sie baut auf die logische und damit dritte Ebene auf und umfasst Standards, Protokolle und Normen. Dazu gehören beispielsweise das Internet Protocol, aber auch andere Prinzipien wie der Aufbau von Webadressen oder das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) . Diese sind für die Elemente der Hardware  erforderlich und dafür, dass sich diese gegenseitig verstehen und miteinander kommunizieren können.

Die vierte und unterste Ebene ist die infrastrukturelle oder physische Ebene. Damit sind alle materiellen Elemente gemeint – also die Hardware. Sie umfasst Kupfer- und Glasfaserkabel, Router und Server, die digitale Signale weiterleiten, sowie die Endgeräte wie Smartphones, Laptops und PCs. Digitale Infrastruktur bezeichnet häufig diese letzte Ebene und die Zugänge, die wir zu dieser Ebene haben.

Vor rund 20 Jahren war die Nutzung des Internets noch an einen festen Ort gebunden. Meist war das ein Desktop-PC, der oft mit einem Kabel an das Internet angeschlossen war, um E-Mails zu verschicken oder um im Internet zu surfen.

Auch wenn es bereits zuvor Geräte zur mobilen Nutzung gab: Der Hype um Smartphones bekam 2007 einen deutlichen Schub, als Apple-Gründer Steve Jobs das erste iPhone vorstellte. Smartphones und Tablets ermöglichen seither die mobile Mediennutzung, ohne an einen festen Ort gebunden zu sein, um sich mit dem Internet zu verbinden.

Die mobile Mediennutzung ist längst massentauglich. Die Bandbreite  reicht inzwischen aus, um auch unterwegs datenintensive Formate wie Videos abzurufen.

Zugleich steigt die Vielfalt mobiler Endgeräte, die sich mit dem sogenannten Internet der Dinge  verbinden können: Bei diesem Internet of Things (IoT) handelt es sich um die Vernetzung aller internetfähigen, smarten Gegenstände, auch Smart Objects genannt. Solche Gegenstände sind digitalisiert und miteinander vernetzt. Sie erfassen Daten und Informationen, werten sie aus, verarbeiten sie und tauschen sich gegebenenfalls mit anderen Objekten aus.
Beispiele für Smart Home-AnwendungenBeispiele für Smart Home-Anwendungen. Eigene Darstellung (© bpb)

Smart Objects gibt es nicht nur in Form von klassischen Endgeräten wie PCs und Smartphones, sondern in Gestalt von immer mehr Gegenständen des Alltags, sei es im häuslichen, im industriellen oder öffentlichen Raum. Dabei kann es sich um Smartwatches, also Armbanduhren, oder Automobile handeln, aber auch um Smart Home-Geräte. Solche Alltagsgegenstände können beispielsweise Thermostate sein, die in Räumlichkeiten die Temperatur regeln, Küchengeräte, Armbänder, aber auch Glühbirnen. Sie können Sensoren haben, die Daten aus ihrer Umgebung sammeln, Eingaben eines Menschen aufnehmen, Informationen über das Internet übertragen oder auch mit ihrer Umgebung interagieren.

Smart Objects kommen vielseitig zum Einsatz: Im Gesundheitsbereich tauschen vernetzte Herzschrittmacher Werte mit Ärztinnen und Ärzten aus, sodass diese frühzeitig Risiken erkennen können (siehe auch Kapitel Gesundheit und Krankheit). In der Logistik melden Sensoren in Regalen automatisch, wenn Vorräte knapp werden. Außerdem sind sie ein wesentlicher Bestandteil der Industrie 4.0, also der automatisierten und vernetzten Fertigung und Dienstleistung (siehe auch Kapitel Wirtschaft und Arbeit).

Ein weiteres Beispiel für Smart Objects sind digitale Spielzeuge für Kinder – Smart Toys – wie etwa interaktive Bücher, Fahrzeuge oder Bausysteme, die sich über eine App mit virtuellen Figuren verbinden lassen, mit denen dann Kinder über einen Bildschirm oder Lautsprecher interagieren können. Das hat Vor- und Nachteile. Smarte Spielzeuge können zum einen neue Formen des kindlichen Lernens und Entdeckens ermöglichen, etwa wenn in animierten Kinderbüchern interaktiv Wissen vermittelt wird. Zum anderen erfordern smarte Spielzeuge aber auch eine hohe Sensibilität für einen angemessenen Datenschutz. Denn auch hier werden Daten gesammelt und von algorithmischen Systemen ausgewertet. Daraus leiten Unternehmen Schlussfolgerungen ab, beispielsweise darüber, wie das jeweilige Produkt zu optimieren ist, um die Verkaufszahlen zu erhöhen. Zusätzlich werden solche Systeme selten langfristig gewartet, sodass sich Risiken für die Datensicherheit ergeben (siehe auch Kapitel Kriminalität, Sicherheit und Freiheit).

Nur wenn Menschen Zugang zur digitalen Infrastruktur haben, können sie auch die Digitalisierung für sich nutzen. Dazu gehören in erster Linie digitale Endgeräte. So besaßen laut Statistischem Bundesamt im Jahr 2019 über 91 Prozent der privaten Haushalte in Deutschland einen PC  und 97 Prozent ein Mobiltelefon. Die Mehrheit der Bevölkerung hat also Zugriff auf wesentliche Bestandteile der digitalen Infrastruktur. Viele Anwendungen, etwa zur Kommunikation, funktionieren dabei über das Internet. Über 93 Prozent der Haushalte haben einen Internetanschluss.

Wie schnell sie durch das Internet surfen können, hängt maßgeblich davon ab, wie schnell die Internetverbindung ist – die sogenannte Bandbreite. Bei einer Verbindung über das Internet durchlaufen die Daten in der Regel mehrere Router. Zwischen diesen Routern gibt es Leitungen mit ganz unterschiedlicher Bandbreite: Glasfaser- und Tiefseekabel leiten viele Daten schnell weiter, während Kupferkabel oder Funkverbindungen langsamer sind. Die bei den Nutzerinnen und Nutzern ankommende Geschwindigkeit der Datenübertragung orientiert sich dabei an der Verbindung mit der niedrigsten Bandbreite, also der niedrigsten Geschwindigkeit. Deshalb ist es wichtig, für ein flächendeckend schnelles Internet die infrastrukturelle Ebene ständig auszubauen.

Der Internetausbau wird maßgeblich durch die Privatwirtschaft vorangetrieben. Insbesondere große Internet Service Provider (ISPs), wie die Deutsche Telekom, Vodafone oder Telefonica, sorgen für den Netzausbau und damit für schnellere Internetverbindungen ihrer Kundinnen und Kunden. Staatliche Stellen auf Bundes-, Landes- und kommunaler Ebene sowie private Initiativen wirken unterstützend, indem sie einzelne Kabel selbst verlegen oder Förderprogramme für den Netzausbau aufsetzen.
Schnelles Internet in Deutschland. Quelle: BMVI-BreitbandatlasSchnelles Internet in Deutschland. Quelle: BMVI-Breitbandatlas (© picture-alliance, dpa-infografik, dpa 29 378)

Die Welt im Netz. Aktualisierte Zahlen; Quelle: ITUDie Welt im Netz. Aktualisierte Zahlen; Quelle: ITU (© picture-alliance, dpa-infografik 13 389)

Meist entscheiden wirtschaftliche Erwägungen darüber, wo und wie das Internet ausgebaut wird. Laut dem jährlichen Breitbandatlas des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur ist in Deutschland im Jahr 2019 vor allem in strukturstarken Ballungszentren eine schnelle Internetverbindung vorhanden, während strukturschwache und ländliche Regionen tendenziell noch eine schlechtere Versorgung haben. Auch global ist die digitale Infrastruktur nicht überall gleichmäßig ausgebaut. Denn die privaten Haushalte müssen Endgeräte und Internetzugänge bezahlen und der Zugang zur digitalen Infrastruktur hängt damit unter anderem vom Einkommen ab. Unterschiede im Zugang zu und in der Nutzung von digitalen Technologien werden als digital divide  bezeichnet. Der damalige südafrikanische Präsident Thabo Mvuyelwa Mbeki beschrieb in diesem Zusammenhang in einer Rede an das Parlament im Jahr 2001 die Gefahr, von Ländern mit besserer Infrastruktur abgehängt zu werden.

Quellentext

Digitaler Kolonialismus

[…] Viele Programme der Gesichtserkennung im Rahmen von Überwachungen sind nicht in der Lage, "people of colour" zu erkennen. Gerade Schwarze Frauen werden von diesen Technologien oft falsch zugeordnet. Das liegt vor allem an den Programmierern dieser Anwendungen: Meist handelt es sich dabei um weiße Männer aus einem westlichen Umfeld. Ihnen fällt es selber viel schwerer, "people of colour" zu unterscheiden als weiße Menschen. Das prägt mehr oder weniger unbewusst ihre Weltsicht und damit auch die von ihnen entwickelten Technologien.

Es bleibt, wie es immer war. Auch wenn es um die weltweite Vernetzung geht, gibt es die globale Teilung in den "Norden" und den "Süden". Die ab dem 16. Jahrhundert entstandenen kolonialen Strukturen finden sich heute in neuer Form wieder. Ohne die Rohstoffe des Südens kommt die Hightech-Industrie nicht aus. Entlang der alten Routen von Sklavenschiffen kommen heute die Seltenen Erden in den Norden. Diese werden in den Ländern des Südens unter teils furchtbaren Bedingungen gewonnen – Kobalt in zentralafrikanischen Minen etwa.

Zusammengebaut werden die Handys, Computer und anderen elektronischen Gerätschaften der globalen Konzerne wiederum in Fabriken der Billiglohnländer, wo die Arbeitsbedingungen oft schlecht sind.

Dabei geht es übrigens nicht nur um die Herstellung von Gütern: Auf den Philippinen durchsuchen Content-Moderator*innen Tag für Tag die sozialen Netzwerke nach Gewaltvideos – im Auftrag der großen Social-Media-Unternehmen und ohne jedwede psychologische Unterstützung.

Doch der digitale Kolonialismus geht noch viel weiter. Er durchdringt das Netz beinahe vollkommen und beschreibt "eine neue, quasi-imperiale Machtstruktur, die von dominanten Mächten einer großen Anzahl an Menschen ohne deren Einverständnis auferlegt wird" – so definiert die Menschenrechtsanwältin Renata Avila diese Kontinuität des Kolonialismus.

Avila ist eine Aktivistin aus Guatemala und gehört zu den bekanntesten Kritiker*innen des digitalen Kolonialismus. Im "Internet Health Report" der offiziell als gemeinnützig geführten Mozilla Foundation kritisiert sie insbesondere die engen Verflechtungen zwischen Politik und Technik. So wies etwa die US-Regierung im Herbst 2019, als Reaktion auf die Unruhen in Venezuela, die amerikanische Firma Adobe an, die Cloud-Dienste in dem südamerikanischen Land zu sperren. Avila plädiert daher vor allem für eine stärkere Regulierung von Kartellen und eine Technik, die dem Gemeinwohl dient. Sie fordert Alternativen zu den das weltweite Internet beherrschenden Konzernen Amazon, Facebook, Google und anderen. Lokale Initiativen müssten gestärkt werden. "Decolonize the Internet!" – so lautet ihre Aufforderung.

Doch oft scheitern lokale Alternativen schon daran, dass es in vielen Regionen der Welt gar keinen Zugang zum Internet gibt oder die Verbindungen viel zu langsam sind. Es ist ein Dilemma, denn die Angebote der Global Player werden natürlich ebenfalls in vielen Regionen des Globalen Südens genutzt. Und auch dort stellen die Internetriesen ihre Dienste allzu gerne bereit – aber natürlich nicht umsonst. Weil hier das Geld aber in der Regel knapp ist, zahlen die Kund*innen dieser Dienste vor allem mit ihren persönlichen Daten.

So startete Facebook 2014 in einigen Ländern Afrikas und Südasiens seinen Internetdienst "Free Basics". Es handelt sich dabei um eine App, die eine abgespeckte Version des Internets zur Verfügung stellt. Sie ist besonders für Regionen mit schlechter Infrastruktur konzipiert und zeigt ausgewählte Seiten kostenlos, viele andere sind gar nicht aufrufbar. Voraussetzung für die Nutzung von "Free Basics" ist jedoch der Log-in über einen Facebook-Account – also die Freigabe persönlicher Daten.

Indien verbot diesen Dienst 2016 und gehört gemeinsam mit anderen Ländern zu den großen Kritikern dieser Formen des digitalen Kolonialismus. Dabei handelt es sich in der Regel um Staaten, die eine koloniale Geschichte haben und die heute über vergleichsweise gut ausgebaute Infrastrukturen verfügen. Sie sind in der Lage, eigene nationale Dienste zu stärken – und damit auch die lokalen Ökonomien. Viele Aktivist*innen vor Ort kritisieren auch diesen Trend, weil sie darin keine Verbesserung für den Datenschutz erkennen. Anstelle der (meist) US-amerikanischen Firmen hätten dann eben die lokalen Regierungen und Firmen Zugang zu den Daten der Nutzer*innen. Hier werde das Narrativ des digitalen Kolonialismus für die eigene politische Agenda missbraucht.

Angesichts dieser Rahmenbedingungen verwundert auch nicht, dass all das im Internet verfügbare Wissen alles andere als frei und objektiv ist. Beispiel Wikipedia: Die meisten Autor*innen dort (und in dem dazugehörigen offenen Wikimedia-Netzwerk) sind männlich – und viele von ihnen wiederum weiß; sie schreiben oft aus einer privilegierten und einseitigen Perspektive. "Nur 20 Prozent der Beiträger*innen von Wikimedia kommen aus dem Globalen Süden", stellt die indische Internetaktivistin und Autorin Anasuya Sengupta in einem Interview mit der Deutschen Welle fest. Sie hat die Gruppe "Whose Knowledge?" gegründet, um die Wikipedia vielfältiger und objektiver zu machen.

Die "Wikimania", das Jahrestreffen der Wikipedianer*innen, fand 2018 in Kapstadt statt und damit zum ersten Mal in Subsahara-Afrika. Insbesondere Wissen vom afrikanischen Kontinent ist unterrepräsentiert: Von den weltweit rund 70.000 aktiven Wikipedia-Autor*innen stammen nur etwa 14.000 aus Ländern des Globalen Südens. In Afrika sind es laut Dumisani Ndubane von Wikimedia Südafrika nicht einmal 1000. Das soll sich ändern.

Doch ist Wissen nur etwas wert, wenn es im Netz archiviert ist? Der neuseeländische Aktivist Karaitiana Taiuru antwortet darauf aus der Perspektive der Maori und weist darauf hin, dass nicht jede Form von Wissen schriftlich fixiert sei und somit auch nicht digital archiviert werden könne. So hebt Taiuru besonders die mündlichen Erzähltraditionen vieler indigenen Kulturen hervor.

Durch die Digitalisierung erfolge oft nur eine Festschreibung von Wissen nach westlichen und etablierten Erzählmustern. Für Taiuru bleibt jedes Wissen im Internet stets in der hierarchischen Kultur eingebunden, als in "Technik verwobene koloniale Sichtweisen". […]

Die Menschenrechtsanwältin Renata Avila aus Guatemala wünscht sich, dass sich die Kritiker*innen des digitalen Kolonialismus verbünden. Es gehe darum, das Internet vielerorts Stück für Stück umzugestalten. Dass es eines Tages ein entkolonialisiertes, gerechtes und diskriminierungsfreies Internet gibt, bleibt eine Utopie, das weiß sie sehr wohl. Da unterscheidet sich die digitale nicht von der analogen Welt.

Ina Holev, "Decolonize the internet!", in: das goethe 2/2019, @ Goethe-Institut e. V., S. 6 ff.

Mobilität und Infrastruktur in den Städten

Wenn nicht nur einzelne Objekte, sondern eine ganze Stadt digital verknüpft wird, spricht man von einer Smart City. Smart Cities sind – angelehnt an die Definition des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung – Städte, in denen Informations- und Kommunikationstechnologien bestimmte Prozesse, Infrastrukturen, Produkte und Dienstleistungen vernetzen. Dazu gehören etwa Straßen oder Abfalleimer: Vernetzte und mit Sensoren ausgestattete Straßenlampen ermöglichen es, dass sie nicht mehr dauerhaft brennen, sondern nur dann, wenn sie tatsächlich gebraucht werden, indem sie auf Bewegungen reagieren. Mittels Sensoren in Mülleimern kann die Stadtreinigung automatisch erkennen, wann diese zu leeren sind.

Kommunen verbinden mit Smart Cities verschiedene Ziele wie eine verbesserte Effizienz städtischer Prozesse, eine Anpassung der städtischen Infrastruktur an die Bedürfnisse von Bürgerinnen und Bürgern sowie einen nachhaltigeren Einsatz von Ressourcen. Die bisherigen Konzepte der Smart City sind Kritik aus Zivilgesellschaft und Wissenschaft ausgesetzt: Sie dienen vor allem wirtschaftlichen Interessen und die kritischen Perspektiven bleiben weitgehend unberücksichtigt, argumentiert beispielsweise die US-amerikanische Wirtschaftswissenschaftlerin und Soziologin Saskia Sassen. So schafft die zunehmende Vernetzung der Stadt etwa auch neue invasive Möglichkeiten der Überwachung und macht Anonymität im öffentlichen Raum zunichte (siehe auch Kapitel Kriminalität, Sicherheit und Freiheit).

Ideen der Smart City stehen oft auch mit Aspekten der Mobilität in Verbindung. Städte können Staus vorbeugen und Lärm in Wohngegenden verringern, indem sie den Verkehr situationsabhängig und flexibel lenken. Dabei werden zentral Daten aus Überwachungskameras, von Straßensensoren oder aus anderen Quellen analysiert, um etwa Informationen auf Hinweisschildern bereitzustellen.

Die wachsende Urbanisierung verstärkt die Notwendigkeit, entsprechende Mobilitätskonzepte zu entwickeln. Immer mehr Menschen ziehen weltweit in urbane Regionen, wie die Vereinten Nationen regelmäßig in ihren "World Urbanization Prospects" festhalten. Dort muss in begrenztem Raum Verkehr organisiert werden. Gleichzeitig gibt es in ländlichen Räumen mit geringerer Bevölkerungsdichte das wachsende Problem, den öffentlichen Verkehr, beispielsweise mit Bussen oder Bahnen, aufrecht zu erhalten. Um diesen Verkehr bedarfsgemäß, umweltfreundlich und nachhaltig zu gestalten, kommen unter anderem digitale Technologien zum Einsatz.

Einerseits verändert sich der individuelle Personenverkehr. Durch Sharing-Angebote lassen sich über zentrale Plattformen Verkehrsmittel online ausleihen und entsprechend der Nutzungsdauer oder der zurückgelegten Distanz bezahlen. Gerade in großen Städten können so Autos, Fahrräder, E-Roller oder Transporter kurzfristig ausgeliehen und von vielen Personen genutzt werden (siehe auch Kapitel Wirtschaft und Arbeit). Per App lassen sich in der Nähe befindliche Verkehrsmittel identifizieren, reservieren und nach der Fahrt wieder zurückgeben. Neue Technologien wie Assistenzsysteme in Fahrzeugen unterstützen zudem Fahrerinnen und Fahrer. Ein Beispiel dafür sind Spurassistenten. Automobil- und Technologieunternehmen wie beispielsweise Tesla arbeiten daran, Sensoren und algorithmische Systeme so weiterzuentwickeln, dass Fahrzeuge autonom und ohne menschliches Eingreifen funktionieren.

Straßenzugelassene Verkehrsmittel wie Autos oder Motorräder verwenden bereits zahlreiche technologische Assistenzsysteme wie Überhol-, Spurhalte- oder Einparkassistenten. Damit helfen sie Menschen, Verkehrsmittel zu steuern, oder übernehmen Teilaufgaben des Fahrens.

Autonomes Fahren soll künftig insbesondere über Künstliche Intelligenz (KI)  funktionieren: Sensoren und Videokameras erfassen Umgebung und Fortbewegungsgeschwindigkeit und erzeugen damit die Daten, die verbaute KI-Software kombiniert und analysiert. Damit das möglich ist, "trainieren" Entwicklerinnen und Entwickler die KI-Systeme vor ihrem Einsatz mithilfe ausgewählter Datensätze. Die Deutsche Bundesregierung fördert Forschungsprojekte zum autonomen Fahren zu verschiedenen Teil- und Themenbereichen, die sich auf Fragen wie das Hochgeschwindigkeitsfahren, das Fahren bei Tag und Nacht oder spezielle Sensortechnologien fokussieren.
Der Weg zum vollautonomen FahrenDer Weg zum vollautonomen Fahren (© Projekt "Ethik der Algorithmen" der Bertelsmann Stiftung)

Quellentext

Hürden auf dem Weg zum automatisierten Fahren

[…] Die Automatisierung des Autos definieren Fachleute in fünf Stufen. In den ersten vier Stufen wird jeweils ein anderer Körperteil des Fahrers überflüssig. Derzeit befinden sich die allermeisten Neuwagen noch in der ersten Stufe […]. […]

Bis dahin ist es noch ein weiter Weg. Zum einen ist die Rechtslage bislang ungeklärt. Zwar ist das maßgebliche Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr, ein Vertragswerk der Vereinten Nationen aus dem Jahr 1968, vor knapp vier Jahren erweitert worden. Seitdem sind automatisierte Systeme in Fahrzeugen erlaubt, sie müssen aber weiter vom Fahrer steuerbar und deaktivierbar sein. Zum anderen braucht es noch Zeit, bis die Systeme ausgereift sind. […]

Ein entscheidendes Hindernis sind die Kosten. Das amerikanische Technikmarktforschungsinstitut Gartner hat sie berechnet. Fortschrittliche Lidar-Sensoren, die Gartner für hoch- und vollautomatisierte Fahrfähigkeiten als notwendig erachtet, kosten demnach so viel wie heute ein Premiumauto, nämlich 75 000 Dollar. Und zwar je Fahrzeug. Auch wenn diese Kosten bis zum Jahr 2026 um rund ein Viertel sinken dürften, seien sie selbst dann noch prohibitiv hoch, meint Gartner-Fachmann Jonathan Davenport. Automatisierung der Stufen 3 bis 5 werde es daher binnen der kommenden zehn Jahre höchstens in der Premiumklasse geben oder für Fahrzeuge, die Mobilitätsdienstleister in ihren Flotten einsetzen. Auch wenn die Autohersteller rund um die Welt immer wieder ihre vollautomatisierten "Showcars" ins Schaufenster stellen, ist ihnen diese Tatsache bewusst. Deshalb konzentrieren sie sich in einem ersten Entwicklungsschritt auf einen Anwendungsfall: automatisch fahrende Taxis für die Stadt zu entwickeln, die Menschen oder auch Güter von A nach B bringen. Diese Fahrzeuge sollen im besten Falle in hauseigenen Flotten betrieben und Mobilität oder eben Transport als Dienstleistung offerieren. […]

Eine der größten Herausforderungen der traditionellen Autobranchenvertreter auf diesem Feld besteht dabei in der Konkurrenz durch Unternehmen, die bisher wenig Berührungspunkte mit der Branche hatten. Vor allem Waymo, eine Gesellschaft des für die Suchmaschine Google bekannten Internetkonzerns Alphabet, gilt vielen Fachleuten als das Maß der Dinge in Sachen Robotaxis. Waymo sei in der Entwicklung derzeit weiter als herkömmliche Autohersteller, die später angefangen haben zu investieren, sagt Kersten Heineke, Partner der Unternehmensberatung McKinsey. "Aber auch Waymo kommt heute noch nicht ohne einen Kooperationspartner wie beispielsweise Fiat-Chrysler aus, der derzeit die Fahrzeuge für Waymos Technik liefert." Heineke sieht für die etablierten Autoproduzenten eine dreifache Herausforderung: Sie müssten gleichzeitig in die Elektromobilität investieren und dürfen auch das traditionelle Geschäft mit Verbrennungsmotoren nicht vernachlässigen. Hinzu kommen Investitionen in hochautomatisierte Fahrfunktionen für die eigenen Autos.

Schließlich wäre da noch die Entwicklung der Robotaxi-Flotten. "Wenn diese aber in signifikanter Stückzahl auf den Markt kommen, könnten die Hersteller auch schnell zu Zulieferern werden, da andere Anbieter schon heute näher dran sind an den potentiellen Kunden von automatisiert fahrenden Taxis", sagt der McKinsey-Partner. Aber selbst wenn die Autohersteller alle drei Herausforderungen meistern, komme es am Ende darauf an, wer die Schnittstelle zum Kunden in der Hand hält. "Dort stellt sich die Frage am deutlichsten, ob Vertreter der herkömmlichen Autobranche die Gewinner in dem Spiel sein können", sagt Berater Heineke. Denn neue Herausforderer wie Uber, Lyft oder auch Google hätten signifikant in die Akquisition von Kunden investiert – und ihre Apps seien schon heute auf den Smartphones der potentiellen Robotaxi-Kunden.

Martin Gropp, "Einfach mal loslassen", in: Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 11. Januar 2020 © Alle Rechte vorbehalten. Frankfurter Allgemeine Zeitung GmbH, Frankfurt. Zur Verfügung gestellt vom Frankfurter Allgemeine Archiv

Vollständig autonome und damit führerlos fahrende Autos sind noch nicht einsatzbereit, da sie bislang nicht fehlerfrei funktionieren und rechtliche sowie ethische Fragen in diesem Zusammenhang ungeklärt sind (siehe auch Kapitel Handlungsspielräume und digitalethische Fragen). Dazu zählen etwa Fragen wie: Wer übernimmt die Verantwortung, wenn ein System einen Fehler macht und dabei ein Schaden entsteht oder Menschen verunglücken? Nach welchen Maßstäben soll ein System entscheiden, wenn es bei einem Unfall zu einer Situation kommt, bei der in jedem Fall die Gesundheit oder das Leben unterschiedlicher Menschen auf dem Spiel stehen. Sollen und dürfen dann Merkmale wie beispielsweise das Alter der Betroffenen eine Rolle spielen?

Die Digitalisierung verändert auch die Nutzung des öffentlichen Personenverkehrs. Über die Apps der entsprechenden Verkehrsverbünde ist es möglich, Fahrpläne einzusehen, Routen zu planen und Fahrscheine zu kaufen. Die Kommunikationstechnologien erlauben es zudem, Angebote an Bedarfe anzupassen oder mit den Kundinnen und Kunden zu interagieren. So informiert etwa die Deutsche Bahn ihre Kundinnen und Kunden mithilfe einer App automatisch über Verspätungen auf ihrer Reiseverbindung.

Apps wie Jelbi in Berlin verbinden zudem Sharing-Angebote mit dem öffentlichen Nahverkehr. Die Vernetzung des Verkehrs ermöglicht Multi- und Intermodalität: Multimodalität meint die Möglichkeit, verschiedene Verkehrsmittel zu nutzen. Intermodalität bedeutet, mehrere Verkehrsmittel auf einem Weg miteinander zu verknüpfen. Besonders in den Städten können so Menschen mittels einer App in Kombination unterschiedlicher Verkehrsmittel Wege zurücklegen.

Energie- und Rohstoffverbrauch von Hardware und Software

Die Digitalisierung wirkt sich auch auf die Umwelt aus: Zum einen können die Digitalisierung von Prozessen oder die Analyse von Daten negative Effekte auf die Umwelt verringern. Ein Beispiel dafür ist die Optimierung von Verkehrsflüssen in Städten oder die Nutzung von Sharing-Angeboten dank digitaler Plattformen. Zum anderen hinterlässt die Digitalisierung einen immensen ökologischen Fußabdruck. Dabei lassen sich die ökologischen Auswirkungen in zwei Bereiche unterteilen: die Herstellung von Hardware und die Nutzung von Software.

Die Herstellung von Hardware wie Computern verbraucht eine große Menge an Ressourcen. Diese Ressourcen sind zusätzlich in ihrer Gewinnung, ihrer Verarbeitung und ihrer Entsorgung umweltschädlich. So werden für Hardware bestimmte Metalle gebraucht, deren Abbau giftige Rückstände in der Umwelt hinterlassen kann. Die Digitalisierung des Alltags durch Smart Objects sowie der Bedarf an immer aktuellen, leistungsfähigen Geräten verstärkt den Trend des steigenden Ressourcenverbrauchs.

Diese Geräte nach ihrer Nutzung zu recyceln, stellt ebenfalls eine Herausforderung dar: Nach Berechnungen der europäischen Umweltbehörde wurden 2015 in der EU rund zehn Millionen Tonnen Elektroschrott generiert. 2017 wurden laut Naturschutzbund alleine in Deutschland 836.907 Tonnen Elektroaltgeräte gesammelt. Durchschnittlich werden in Deutschland pro Jahr mehr als eine Million Tonnen Elektroaltgeräte nicht erfasst. Schätzungen zufolge landen etwa 15 Prozent des in Europa gesammelten Elektroschrotts im nicht-europäischen Ausland. Rechtlich ist zwar nur der Export von funktionierenden Geräten erlaubt, dennoch findet sich europäischer Schrott in anderen Ländern, wo er nicht nach EU-weit geltenden Recycling- und Verwertungsvorschriften entsorgt werden muss. Entsprechende Müllhalden wie "Agbogbloshie" in Accra, Ghanas Hauptstadt, führen zu Umweltschäden, beispielsweise verseuchtem Grundwasser, und zu Erkrankungen der dort lebenden Menschen.

Quellentext

Klimafolgen der Digitalisierung

Das Versprechen klingt schön: Wenn die Dinge digital werden, dann werden sie auch besser. Geschmeidiger, smarter, sicherer. Und effizienter. Das wiederum nützt auch dem Klima. Beispiele gibt es viele: Digital gesteuerte Heizungen und Klimaanlagen etwa sparen Energie. Und je mehr Sensoren in ein Auto gebaut werden, desto besser kann es den Fahrer vor Gefahren warnen und damit auch Unfälle vermeiden helfen, also Ressourcen schonen.

Bei näherem Hinsehen zeigt sich freilich, dass die Digitalisierung alles andere als sauber und grün ist. Im Gegenteil: Sie droht zu einer Belastung für das Weltklima zu werden. Denn Digitalisierung braucht Energie. Sehr viel Energie. Für die gewaltigen Rechenzentren und Serverfarmen vor allem, die wachsende Datenmengen in Millisekunden um den Globus jagen. Derzeit hat die Digitalisierung wegen ihres hohen Energiebedarfs bereits einen Anteil von vier Prozent an allen menschengemachten Klimagasen, bis zum Jahr 2025 könnten es satte acht Prozent werden. Zum Vergleich: Der weltweite Flugverkehr trägt laut einer Studie im New Scientist fünf Prozent zur globalen Erwärmung bei.

Das wirft eine vertrackte Frage auf: Können die Effizienzsteigerungen durch digitale Innovationen die von der Digitalisierung erzeugte Klimabelastung wieder ausgleichen? Anders gefragt: Ist digital unter dem Strich grün?

Glaubt man Hugues Ferreboeuf, dann ist die Antwort ein klares Nein. Ferreboeuf hat am Pariser Thinktank "The Shift Project" eine Arbeitsgruppe zur umweltfreundlichen Gestaltung der Digitalisierung geleitet. Grund für Ferreboeufs Digitalpessimismus ist ein Phänomen, das auch anderswo zu beobachten ist. Ökonomen nennen es den Rebound-Effekt: Effizienzgewinne neuer Technologien führen in aller Regel nicht zu sinkendem Ressourcenverbrauch, sondern meist zu einem höheren. Beispiel: Zwar verbrauchen Pkw ihren Treibstoff immer effizienter, dafür fahren heute mehr Menschen große Autos.

"Der Rebound-Effekt, den die Digitalisierung bis jetzt verursacht hat, ist größer als die durch die Digitalisierung entstandenen Effizienzgewinne", sagt Ferreboeuf. Und das könnte erst der Anfang sein. Besonders drastisch zeige das zum Beispiel die Nutzung von Videostreaming-Plattformen wie YouTube und Netflix. Streaming ist im Vergleich zu anderen Internetaktivitäten sehr energieintensiv. Ein fünfminütiges Video zu streamen kostet laut der Studie von Ferreboeufs Arbeitsgruppe so viel Energie, wie fünf Stunden lang pausenlos E-Mails zu schreiben und zu senden. Auch aufgrund des Streamings wird sich aktuellen Prognosen des IT-Konzerns Cisco zufolge der jährliche weltweite Datenverkehr im Netz allein zwischen 2019 und 2022 verdoppeln.

Einen Großteil dieser Datenmengen setzen die Rechenzentren von Cloud-Computing-Dienstleistern um. Sie sind das Herz der Digitalisierung, von dort aus werden im Millisekundentakt Daten an Schreibtische und Netflix-Videos auf Smartphone-Bildschirme gepumpt. Aber anders als der Name suggeriert, sind die Clouds, "Wolken", keineswegs schwerelose Luftwesen. Die Cloud braucht Hardware – Hallen, Generatoren, Kühlsysteme, Wachschutz. Und sie braucht Strom. Viel Strom. Fast ein Fünftel des gesamten digitalen Energieverbrauchs machen Rechenzentren aus, genauso viel wie alle internetfähigen Endgeräte selbst.

Digitalriesen dominieren den Cloud-Computing-Markt, allen voran Amazons Tochterunternehmen Amazon Web Services (AWS) mit einem weltweiten Marktanteil von etwa 30 Prozent. AWS gilt beim Klimaschutz als besonders rückständig. Laut einer Greenpeace-Studie aus dem Jahr 2017 bezieht der Konzern gerade einmal 17 Prozent des verbrauchten Stroms aus erneuerbaren Energien. Die Konkurrenz sieht da laut Greenpeace schon besser aus, Apple zum Beispiel betreibt seine Rechenzentren zu 83 Prozent mit erneuerbaren Energien.

In Deutschland stehen die meisten Rechenzentren in Frankfurt am Main, denn die deutsche Finanz-Hauptstadt ist zugleich der größte Internetknoten der Welt. Im Stadtteil Rödelheim betreibt die Firma e-shelter eines der größten Rechenzentren Europas. Anders als die Wolkenkratzer der Finanzbranche ist die Infrastruktur der Digitalisierung unauffällig. Von außen könnte der umzäunte Komplex in Rödelheim der Standort eines x-beliebigen Unternehmens sein, hinter dem Zaun aber surren und blinken auf 75.000 Quadratmetern 200.000 bis 300.000 Server. Besucher kommen nur in Begleitung von Wachpersonal auf das Gelände.

"Die könnten eine Stadt mit mehreren Hunderttausend Einwohnern versorgen", sagt Vertriebsleiter Volker Ludwig und deutet auf die großen Transformatoren, die dafür sorgen, dass der Strom aus dem Netz auf die für die Server benötigte Spannung gesenkt wird. Er erzählt auch, wie viel Mühe darauf verwendet werde, die Energieeffizienz des Rechenzentrums zu steigern. So nutze man die Abwärme der Server für die Beheizung der eigenen Büroräume.

Trotz dieser Bemühungen vieler Firmen stellt sich die Frage: Sind Rechenzentren jetzt die neuen Kohlekraftwerke? Ist Streamen das neue Fliegen? Ganz so einfach ist das nicht. Denn würde der Strom, der für die Herstellung und den Betrieb digitaler Technologien benötigt wird, aus erneuerbaren Energien gewonnen werden, wäre die Digitalisierung weitaus klimafreundlicher. Würde, wäre. Momentan ist der Energiemix in Deutschland und den meisten anderen Teilen der Welt weit davon entfernt, komplett erneuerbar zu sein.

[…] Im Klimapaket der Bundesregierung heißt es lediglich: "Die deutsche Klimapolitik berücksichtigt Wechselwirkungen mit Megatrends wie der Digitalisierung, deren Potenziale für den Klimaschutz genutzt und deren ökologische Risiken begrenzt werden müssen (...)." […] [Ein] Preis auf CO2 gilt als Mittel, die Klimafolgen der Digitalisierung zu begrenzen. Allerdings wäre er nur dann wirksam, wenn er hoch genug wäre, um ein Anreiz dafür zu sein, in kohlenstoffarme Technik und Energie zu investieren. Derzeit kostet eine Tonne CO2 die Energiewirtschaft im Europäischen Emissionshandel 25 Euro. Hugues Ferreboeuf schätzt: "Der Preis müsste mindestens hundert Euro betragen."

Der Sozialpsychologe Harald Welzer, der sich viel mit den beiden großen Umbrüchen unserer Zeit, der digitalen Revolution und der Klimakrise, auseinandersetzt, beobachtet, dass die Digitalisierung bislang vor allem wirtschaftsgetrieben ist. […] "Es ist an der Zeit, dass man in unserer Demokratie viel grundsätzlicher über den gesellschaftlichen Nutzen der Digitalisierung redet." Denn nur dann könne die Zivilgesellschaft der Politik den Auftrag geben, im Zweifel auch regulierend einzugreifen, um die Klimafolgen der Digitalisierung zu begrenzen.

Michael Schlegel, "Smart, aber dreckig", in: Die Zeit Nr. 1 vom 27. Dezember 2019

Gleichzeitig wirkt sich das Betreiben der Geräte mit der entsprechenden Software auf die Umwelt aus. Laut einer Metastudie der Deutschen Energie-Agentur aus dem Jahr 2017 verbrauchen Informations- und Kommunikationstechnologien jährlich rund 55 Terrawattstunden Energie in Deutschland. Das liegt unter anderem an dem Betrieb und der Kühlung der digitalen Infrastruktur oder an ressourcenverbrauchenden Rechenleistungen. Bestimmte Software benötigt dabei besonders viel Energie, wie beispielsweise lernende algorithmische Systeme oder die Übertragung großer Datenmengen beim Streaming  übers Internet. Der "Global IP Traffic Forecast" von Cisco prognostizierte 2018, dass im Jahr 2022 bis zu 82 Prozent aller Daten Bewegtbilder sind. Onlinevideos machen demnach einen großen Teil des weltweiten Datentransfers aus. Insgesamt steigt mit der Digitalisierung die Abhängigkeit von einer zuverlässigen Stromversorgung enorm (siehe auch Kapitel Kriminalität, Sicherheit und Freiheit).

Lösungsmöglichkeiten für diese Probleme sind bisher noch nicht weit fortgeschritten, wie das Umweltbundesamt feststellt. Probleme und Lösungsoptionen werden jedoch in Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft verstärkt diskutiert. In Deutschland haben beispielsweise die von Organisationen der Wissenschaft und Zivilgesellschaft initiierte Konferenz "Bits & Bäume", die 2018 in Berlin stattfand, und die entsprechende Abschlusspublikation das Thema vertieft. Es gibt zudem erste Ansätze, die Umweltbelastungen konkret verringern wollen. Dazu gehören Initiativen, die darauf achten, umweltfreundlich Ressourcen für die Herstellung von Hardware zu gewinnen. Ein Beispiel ist das Produkt Fairphone, ein Smartphone, bei dessen Herstellung darauf geachtet wird, Ressourcen sozial und nachhaltig zu gewinnen und den Produktionsprozess transparent darzustellen. Ein weiteres Beispiel ist ein Projekt des Leibniz-Rechenzentrums der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in München, bei dem bereits im Vorfeld des Einsatzes einer Software der voraussichtliche Energieverbrauch bestimmt wird. Dies kann dabei helfen, die ökologischen Folgen der Anwendung im Voraus zu bedenken.

Schlussendlich hängen die Auswirkungen der Digitalisierung auf die Umwelt auch von individuellen Verhaltensweisen ab. Dies betrifft im Zusammenhang mit der Digitalisierung sowohl das Kaufverhalten beim Erwerb von Hardware wie die Nutzung von Onlinediensten.