Aktualisiert am 22.05.2020

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Vernetzung: "Technische Systeme sowie Personen, Dinge, Prozesse und Organisationen werden auf unterschiedlichen Handlungsebenen immer omnipräsenter miteinander vernetzt. Diese Entwicklung kann Austauschbeziehungen, Kooperations- und Lernmöglichkeiten multiplizieren und schafft qualitativ neuartige, auch grenzüberschreitende ökonomische, soziale, kulturelle, institutionelle und politische Vernetzungsstrukturen. Die Vernetzung kann die Anfälligkeit interdependenter Infrastrukturen und Prozesse erhöhen."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Zusammenfassung. Berlin: WBGU. S. 9

Kognition: "Universelle Intelligenz ist das Alleinstellungsmerkmal des Menschen in der uns bekannten Welt. Mit dem Internet der Dinge (IoT) sowie Methoden von Big Data und KI werden zunehmend technische Systeme geschaffen, die rechnergestützt wahrnehmen, lernen, analysieren, bewerten und so beispielsweise Kunst und Texte schaffen oder Sprache und Gesichter erkennen und imitieren können. Im Silicon Valley wird u. a. vermutet, dass KI-Systeme in 5–15 Jahren eigenständige Leistungen erbringen können, die Nobelpreise rechtfertigen würden. Solche Systeme könnten vieles verändern – und zwar grundlegend: unser Menschenbild, die Wirtschaft, Arbeitsmärkte, Lernprozesse, unser Wissen, unseren Umgang mit Technik, Gesellschaft und Natur."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Zusammenfassung. Berlin: WBGU. S. 10

Autonomie: "Autonome, datenbasiert selbstständig Entscheidungen treffende, technische Systeme werden bereits in der Industrie eingesetzt, um Produktionsabläufe zu steuern, in öffentlichen Umgebungen, um die öffentliche Sicherheit zu erhöhen, oder (bereits in vielen Kontexten) um menschliches Verhalten zu prognostizieren und zu überwachen. Solche autonomen technischen Systeme werden zukünftig vielfältig einsetzbar sein: im Verkehr (autonomes Fahren), im Bankensystem, im Sozialwesen, in der Justiz, in politischen Aushandlungsprozessen. Sie können Muster erfassen, die Menschen aufgrund der großen Datenmengen oder Komplexität verborgen bleiben. Sie können dazu beitragen, fundiertere ökonomische, politische und soziale Entscheidungen zu treffen, aber auch gesellschaftlichen Kontrollverlust, Machtmissbrauch oder die Unterminierung von Privatheit und Freiheit zur Folge haben."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Zusammenfassung. Berlin: WBGU. S. 10

Virtualität: "Mit der virtuellen Welt entstehen neue Räume für menschliche Gesellschaften: Menschen können sich in virtuellen Räumen unabhängig von ihrem physischen Standort treffen und auf entfernte Objekte zugreifen und sie verändern. Avatare und Social Bots können zu Begleitern der Menschen werden. So können das Erdsystem, Ökosysteme und weit entfernte Kulturen unmittelbar erfahrbar gemacht werden. Die Gestaltung dieser virtuellen wie auch hybriden Räume ist zugleich eine große Herausforderung. Dies verdeutlicht schon das dystopische Beispiel des Versinkens von Menschen in virtuelle (Spiel-)Welten, die Naturbezug nur noch suggerieren, während die reale Natur zunehmend degeneriert."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Zusammenfassung. Berlin: WBGU. S. 10

Wissensexplosion: "Digitale Methoden modernisieren jede Art der quantitativen und qualitativen Forschung. Bereits jetzt findet sich fast für jede tradierte Wissenschaftsdisziplin eine digitale Ausprägung, die mit eSciences, Digital Humanities usw. bezeichnet wird. Datenerfassung und -verarbeitung sowie Modellbildung, Simulation und Visualisierung bieten neue Zugänge für das Verständnis und die Gestaltung unserer natürlichen und gesellschaftlichen Realitäten. Zudem bieten digitale Methoden neuartige Zugänge zu Wissen, Bildung und einen weltumspannenden Austausch."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Zusammenfassung. Berlin: WBGU. S. 10

Internet der Dinge: "Das Internet der Dinge (Internet of Things – IoT) ist ein Konzept, das die zunehmende Vernetzung und damit Verschmelzung digitaler und physischer Infrastrukturen in Interaktion mit der natürlichen, analogen und künstlichen, digitalisierten Umwelt beschreibt (Horvath, 2012: 1; Fraunhofer FOKUS, 2016: 4; Lackes, 2017; Atzori et al., 2010: 2787). Die Idee dazu entstand bereits in den 1990er Jahren. Zunächst beschrieb Mark Weiser (Weiser, 1991) mit dem ubiquitous computing die Zukunft der Computer im 21. Jahrhundert in Form allgegenwärtiger, kleiner, leichter und vernetzter Geräte. Der Begriff „Internet der Dinge“ wurde später zur Jahrtausendwende erstmals von Kevin Ashton verwendet, um realen Gegenständen eine digitale Identität zuzuweisen, z. B. über QR-Codes oder Radiofrequenzidentifikation (Radio-Frequency Identification – RFID; Fraunhofer FOKUS, 2016: 4; Li et al., 2015: 243f.). Seitdem haben zahlreiche weitere technologische Entwicklungen zur zunehmenden Realisierung der IoT-Vision beigetragen (Li et al., 2015: 244). Daher ist das IoT keine einzelne Technologie, sondern basiert auf der Verknüpfung vieler Technologien, die teils in eigenen Kapiteln dieses Gutachtens vorgestellt werden."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 70

Big Data: "Big Data entwickelt sich gegenwärtig vom Hype zur Basistechnologie (FZI, 2018). Diese Entwicklung lässt sich auch als „Datafication“ (deutsch auch „Verdatung“ genannt) im Sinne von Prozessen beschreiben, welche die physische Welt zunehmend und zum Teil in Echtzeit in Form großer Mengen maschinenlesbarer und quantifizierbarer Daten (Kap. 3.2.2) abbilden (Reimsbach-Kounatze, 2015). Das weltweit erzeugte Datenvolumen könnte sich laut Schätzungen des US-amerikanischen Beratungsunternehmens International Data Corporation alle zwei Jahre verdoppeln und sich im Jahr 2025 weltweit auf 180.000 Mrd. Gigabytes belaufen (IDC, 2014; Press,

2017). Wurden viele Daten bislang durch aufwändige Erhebungsverfahren wie Befragungen oder Experimente gewonnen, kann heute jeder Gegenstand im IoT (Kap. 3.3.1) mit einer Netzverbindung und einem Sensor in eine Datenquelle umfunktioniert werden. Der Einsatz von Sensoren steigt rasant. Sie werden u. a. in den Bereichen Sicherheit, Gesundheitsvorsorge (in Zukunft eventuell auch im Inneren des Körpers als „Smart Pills“), Umwelt sowie Transport eingesetzt und erlauben eine detaillierte Darstellung der gemessenen Prozesse und Objekte in Echtzeit."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S.73

Künstliche Intelligenz: "Der Begriff der Künstlichen Intelligenz (KI) wurde 1956 im Rahmen des Forschungsprojektes Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence geprägt, die von John McCarthy organisiert wurde. Die grundlegende These war, „dass jeder Aspekt von Lernen

oder andere Eigenschaften der Intelligenz so präzise beschrieben werden können, dass man sie mit Hilfe von Maschinen simulieren kann“ (Burgard, 2018: 2). Damals wie heute ist KI angesichts der ungenügenden Definition menschlicher Intelligenz (Kornwachs, 2009) auch für KI-Forscher*innen „kein ganz unproblematischer Begriff“ (Walsh, 2018: 23) und weckt in der Öffentlichkeit häufig überzogene Erwartungen und Ängste (Burchardt, 2018; Kasten 3.3-1). Ebenso wie bei „Intelligenz“ gibt es bis heute keine einheitliche Definition von KI, sondern plurale Verständnisse. Allgemein geht es dabei zunächst um „eine Forschungsfrage, die auf die selbstständige Lösung von Problemen durch technische Systeme abzielt“ (Djeffal, 2018). Grundsätzlich zeichnen sich intelligente Systeme also durch die Fähigkeit aus, selbstständig und effizient Probleme zu lösen (Mainzer, 2016: 2)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 75

Cybersicherheit: "Die Verwirklichung der Nachhaltigkeitspotenziale der Digitalisierung steht und fällt mit der Sicherheit der zugrundeliegen den technischen Systeme. Auch wenn es wie grundsätzlich in der Gesellschaft im IKT-Bereich keine hundertprozentige Sicherheit geben kann, ist diese doch angesichts der zunehmenden Vernetzung essenziell und lässt sich zumindest größtmöglich anstreben und umsetzen. [...] Der Begriff Cybersicherheit bezieht sich auf den gesamten Bereich der Sicherheit in der Informations- und Kommunikationstechnik (BSI, 2019a) und beschreibt das Ziel, die Risiken, die sich aus dem IT-Einsatz aufgrund von Bedrohungen und Schwachstellen ergeben, mittels angemessener Sicherheitsmaßnahmen auf ein tragbares Maß zu senken (BSI, 2019a)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU.S. 80

Monitoring und Modellierung: "Bei Monitoring handelt es sich um die systematische Beobachtung (in der Erdbeobachtung Überwachung genannt) von Objekten, Prozessen

oder Umgebungen, beispielsweise in Bezug auf ihre Eigenschaften, ihr Verhalten oder die Einhaltung von Grenzwerten. Es kann der Erfassung von Daten für den Erkenntnisgewinn dienen oder auch die Grundlage von Steuerungsprozessen sein. Eine besondere Bedeutung für die Nachhaltigkeit hat das Monitoring von Erdsystem und Umweltbedingungen, das durch den

zunehmenden Einsatz von IKT eine rasante Ausweitung erfährt. Die Kombination lange etablierter Monitoring-Technologien (z. B. Fernerkundung durch Satelliten) mit neuen Möglichkeiten der Datenerfassung (z. B. durch vernetzte Sensoren des IoT; Kap. 3.3.1) und neuen Möglichkeiten der Datenauswertung wird bereits unter dem Begriff „Smart Earth“ diskutiert (Bakker und Ritts, 2018). Hunderte von Terabyte an Erdsystemdaten werden täglich generiert, während die Kapazität, diese sinnvoll auszuwerten, bei weitem nicht Schritt hält (Reichstein et al., 2019). Monitoring profitiert von automatisierter Datenerfassung und -auswertung, und die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung erlaubt die Zusammenführung großer Datenmengen, während die Interpretation dieser Daten häufig aufwändige Modellierungen erfordert."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 83

Augmented und Virtual Realities: "Unter virtuellen Welten werden erweiterte Realität (Augmented Reality – AR) und virtuelle Realität (Virtual Reality – VR) zusammengefasst. AR und VR haben angesichts des Preisverfalls elektronischer Hardware wie Displays, Grafikprozessoren, Trackingsysteme, CPUs und Kamerasysteme bei gleichzeitiger Funktionalitätssteigerung in vielen Bereichen außerhalb der Unterhaltungsbranche an Bedeutung gewonnen (Dörner et al., 2016: 31, 37). Hierzu gehören neben dem Militär etwa die Automobilindustrie, die Wissenschaft, die Medizin,

der Bildungssektor und viele andere Bereiche, in denen Simulationen notwendig sind (Brill, 2009: 2; Kaminski, 2016: 274; van Looy, 2017: 54ff.)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 84

Robotik: "Robotik bzw. Robotertechnik „beschäftigt sich mit dem Entwurf, der Gestaltung, der Steuerung, der Produktion und dem Betrieb von Robotern, z. B. von Industrie- oder Servicerobotern. Bei menschenähnlichen Robotern geht es auch um die Herstellung von Gliedmaßen und Haut, um

Mimik und Gestik sowie um natürlichsprachliche Fähigkeiten“ (Bendel, 2016: 191f.). Übergeordneter Sinn und Zweck ist dabei, „die Entwicklung von Systemen, welche die Automatisierung menschlicher Tätigkeitsfelder vorantreiben“ (Kehl und Coenen, 2016: 120). Bereits

an dieser Stelle wird deutlich, wie sehr sich etwa in Bezug auf mögliche Grade angestrebter Autonomie z. B. Industrie- oder gar Teleroboter von menschenähnlichen Robotern unterscheiden. Insofern ist die Definition des Begriffs „Roboter“ keineswegs geklärt, obwohl er seit seiner Prägung durch den Künstler Josef Capek und seinen Bruder Karel Capek 1920/21 im Sinne von humanoiden Apparaturen, die menschliche Arbeit oder Serviceleistungen übernehmen (Sombetzki, 2016: 357), mit fiktionalen, utopischen und mythischen Assoziationen immer mehr in der Alltagssprache verankert wurde (Kasten 3.3.5-1). Insofern markiert die Robotik auch anthropologische Grenzfragen zur Reflexion und Klärung des Menschenbildes (Kap. 2)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 86

3D-Druck und additive Fertigung: "Mit dem Begriff additive Fertigung werden verschiedene Verfahren bezeichnet, bei denen „das gewünschte Bauteil auf der Grundlage eines digitalen 3D-Modells durch gezieltes schichtweises Auftragen des Ausgangsmaterials sukzessive aufgebaut“ wird (Caviezel et al., 2017: 9). Da der Fertigungsprozess einige Gemeinsamkeiten mit dem 2D-Druck aufweist, wird umgangssprachlich auch der Begriff „3D-Druck“ verwendet (Bourell, 2016: 2).

Additive Fertigung erfolgt computergestützt in drei Phasen: Datenaufbereitung (z. B. 3D-Modell), Auftragen der Materialien (Druck) sowie Nachbearbeitung (Caviezel et al., 2017: 29; acatech, 2016: 12; ÖFIT, 2016). Das Schichtbauprinzip ermöglicht es, komplexe geometrische Strukturen herzustellen, die mit konventionellen subtraktiven Fertigungsverfahren (hier wird das Material abgetragen, z. B. durch Fräsen, Bohren, Drehen) nicht oder nur aufwändig realisiert werden

können (Bauer et al., 2016: 4). Die derzeit kommerziell wichtigsten Verfahren sind z. B. das Strangablegeverfahren (fused deposition modelling) und das Laserstrahlschmelzen (acatech, 2016: 6). Die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren unterscheiden sich hinsichtlich der Ausgangsmaterialien („Filamente“ wie z. B. Kunststoffe, Metalle, Keramik, Baustoffe); Größe und

Geometrie der Werkstücke; Genauigkeit, Geschwindigkeit und Kosten der Fertigung sowie der Eigenschaften und Einsatzzwecke der Produkte (Caviezel et al.,2017: 12, 79)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 87

Blockchain und Distributed-Ledger-Technologie: "Blockchain, oder etwas allgemeiner Distributed-Ledger-Technologie („verteiltes Register“), gilt als Innovation, von der anzunehmen ist, dass sie weitreichende gesellschaftliche und technologische Veränderungen zur Folge haben kann (Schlatt et al., 2016). Neben Kryptowährungen gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in anderen gesellschaftlich oder wirtschaftlich relevanten Sektoren. Dazu zählen etwa die Katastererstellung, die Sicherung von Gesundheitsdaten oder Wahlen (Schlatt et al., 2016: 5, 30; Boucher, 2017: 18f.). Einschätzungen, ob diese Technologie tatsächlich in großem Umfang dazu genutzt werden wird oder werden sollte, variieren jedoch stark (Chapron, 2017; Boucher, 2017). Distributed-Ledger-Technologie erlaubt es, eine bestimmte Eigenschaft digitaler Objekte, nämlich ihre nahezu unbegrenzte und kostenlose Kopierbarkeit, zu überwinden und digitale Objekte zu schaffen, die es nur ein einziges Mal gibt bzw. die eindeutig identifizierbar sind (Schwab, 2018: 88). Daher ermöglicht die Technologie unter anderem die Schaffung von Kryptowährungen wie z. B. Bitcoin (Kasten 3.3.5-3), die aber nur eine von vielen denkbaren Anwendungen sind. Mit Hilfe kryptographischer Methoden werden dezentral in einem Peer-to-Peer-Netzwerk Transaktionen der entsprechenden digitalen Objekte verifiziert und gespeichert. Es gibt also keine einzelne zentrale Vertrauensperson bzw. -institution, die die Kontrolle über die Prozesse ausübt (Intermediär). Die Rolle des Intermediärs, etwa einer Bank, wird gewissermaßen vom Programmcode erfüllt (Zimmermann und Hoppe, 2018: 39), während die dezentrale Verifikation und Speicherung im Netzwerk Transparenz und Nachvollziehbarkeit für alle Beteiligten verspricht."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 89

Erdsysteme: "Digitale Innovation trifft im Anthropozän auf ein Erdsystem, dessen Leitplanken fundamental auf die Probe gestellt werden. Die zusätzlichen Einwirkungen digitaler und digitalisierter Techniksysteme auf die geophysikalischen, biologischen und atmosphärischen Prozesse des Planeten und lokaler Umwelten sind daher kritisch zu hinterfragen. Hierzu zählen nicht nur direkte Auswirkungen der mit den neuen Infrastrukturen, Geräten und ihrer Nutzung einhergehenden Stoffströme und Energieverbräuche, sondern auch indirekte Effekte auf Ökonomie und Gesellschaft durch Erkenntnisgewinn oder Verhaltensänderungen (Hilty, 2008)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 97

Wirtschaft: "Es ist wohl unumstritten, dass der digitale Wandel Wirtschaftssysteme und Märkte

erheblich beeinflusst und teilweise grundlegend umgestaltet. Es entsteht eine Vielzahl neuer Güter und Dienstleistungen, in direkter Verbindung zu physischen Gütern oder im digitalen, virtuellen Raum. Daten und Informationen können dank der technischen Fortschritte bei Informationserfassung und -verarbeitung in bislang nicht gekanntem Maß wirtschaftlich gewonnen und verwertet werden. Digitale Vernetzung und Kommunikation senken Transaktionskosten und bauen Informationsdefizite und -asymmetrien ab. Die durch den digitalen technischen Wandel ausgelösten Prozesse auf wirtschaftlicher Ebene sind dabei nicht immer neuartig, doch treten sie meist mit einer zuvor unbekannten Geschwindigkeit und Breitenwirkung auf."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 98

Gesselschaft: "Auch aus gesellschaftspolitischer Perspektive haben die in Kapitel 3.4 ausgeführten Kerncharakteristika des Digitalen Zeitalters Konsequenzen. Die Vernetzung entfaltet sich als gestiegene Verflechtung unterschiedlicher Akteure – als Treiber einer polyzentrischen Systemstruktur innerhalb wie jenseits staatlicher Gebilde (Kap. 4). Die Aspekte der Kognition realisieren sich in der immer stärker ausgeprägten Koexistenz automatisierter (einschließlich

autonomer) Systeme und Menschen in nahezu allen gesellschaftlichen Teilbereichen, bis hin zu den gesellschaftlichen Konsequenzen einer umfassenden Kollaboration von Mensch und Maschine. Automatisierung, autonome Systeme und insbesondere Datenerfassung und algorithmenbasierte Entscheidungsfindung (Algorithmic Decision Making – ADM) können zu neuen, oft ambivalenten Treibern von Gesellschaft und Ökonomie werden (Kap. 5.3.3). Virtualität verändert die räumliche Gestalt von Gesellschaft und ihrer staatlichen wie lebensweltlichen Handlungsräume (Kap. 5.3.1). Schließlich bedarf der Anstieg an verfügbarer Information und entstehendem Wissen individueller wie kollektiver Verarbeitungskompetenzen und Mündigkeit (Kap. 5.3.4)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 100

Mensch: "Zentral für den Blick auf den digitalen Wandel – auch und gerade im Kontext der Transformation zur Nachhaltigkeit– ist der in Kapitel 3.1 explizierte Blick vom Menschen aus.

Auf persönlicher Ebene reichen die Wechselwirkungen mit dem digitalen Techniksystem von vielen kleinen Annehmlichkeiten und positiv empfundenen Befähigungen bis zu möglichen datenschutzrelevanten Einschränkungen der Selbstbestimmung oder Eigenart (Kap. 5.3.7; Themenkasten 5.3-2)."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 101

Technik: "Bereits vor über vierzig Jahren beschrieb Friedrich Rapp (1978) die Technosphäre als „zweite Natur“, die sich nicht wie in früheren Epochen nahtlos in die Naturabläufe einfüge. Als Technosphäre, die die technische Umgebung des Menschen bildet, werden gemeinhin die Gesamtheit der von Menschen hervorgebrachten technischen Systeme und die damit verbundenen gestaltenden Veränderungen der Natur bezeichnet (Rapp, 1978; Zalasiewicz et al., 2017). Zu ihr zählen die technischen Systeme in urbanen und ländlichen Räumen, Bergwerken, in den Meeren und der Luft. Sie umfassen urbane Infrastrukturen wie Mobilitätstrassen, Ver- und Entsorgungssysteme, Häuser und Gebäude, Gesundheitseinrichtungen, Produktionsanlagen, Maschinen und Produkte. Nach Jan Zalasiewicz (2017) ist die Technosphäre ein System mit eigener Dynamik und eigenen Energieflüssen; der Mensch ist längst von diesem System abhängig, um zu überleben."

Quelle: WBGU – Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2019): Unsere gemeinsame digitale Zukunft. Berlin: WBGU. S. 102