Was sind kognitive Gebäude?
Gebäude gelten gemeinhin als statische „Container“, die von Menschen genutzt und bewohnt werden, in denen Aktivitäten durchgeführt werden und in denen sich Objekte befinden. Gebäude sind aber außerordentlich komplexe, dynamische Objekte, die Dutzende ausgeklügelte Subsysteme enthalten.
Ein modernes, innovatives Gebäude kann so komplex sein, dass es die Systeme innerhalb des menschlichen Körpers nachahmt. Die ersten modernen Gebäude sind bereits mit zentralen Datenzentren ausgestattet (d.h. mit „Gehirnen“) und werden als „kognitive Gebäude“ bezeichnet.
In diesem Artikel wird die Definition des kognitiven Gebäudes erklärt, wie diese kognitiven „Gehirne“ mit bestehenden Systemen funktionieren sollen und wie sie die intelligenten Gebäude (engl.: Smart Buildings) der Zukunft prägen werden.
Gebäude und der menschliche Körper
Moderne Gebäude verfügen über hochkomplizierte Sanitär-, Belüftungs-, Elektro-, Abfall-, Struktur-, Außen- und Instandhaltungssysteme. Diese ähneln bildlich gesehen dem Kreislauf-, Atmungs-, Nerven-, Verdauungs-, Skelett-, Integument- und Hormonsystem des menschlichen Körpers.
Beispielsweise wird das Herz vom Kreislaufsystem des Menschen genutzt, um die Organe und Temperaturregulierungssysteme mit Blut zu versorgen. In Sanitärsystemen von Gebäuden werden auf ähnliche Art Pumpen verwendet, um Vorrichtungen wie Wasch- und Spülbecken, Toiletten und Trinkbrunnen mit Wasser zu versorgen. Sie versorgen auch Hydroniksysteme (Heiz- und Kühlsysteme) wie Warmwasserbereiter, Kühler und variable Volumenstromregler (VVS-Regler) mit Wasser.
Gebäudemanagementsysteme (Building Management Systems, BMS) steuern, ähnlich wie das Gehirn, welches das Herz, die Lungen und die menschlichen Sinne kontrolliert, komplexe Subsysteme von Gebäuden wie z.B. Pumpen, Lüftungsanlagen und IoT-Sensoren für intelligente Gebäude . Bisher waren BMS jedoch im Vergleich zum menschlichen Gehirn programmgesteuert und vergleichsweise simpel.
Das Aufkommen von kognitiven Gebäuden
Heute soll die Technologie derkünstlichen Intelligenz (KI) in Kombination mit IoT-Systemen für intelligente Gebäude standardmäßige Gebäudemanagementsysteme ersetzen, um Subsysteme von Gebäuden zu regeln und zu steuern, diese zu verstehen, intelligente Erkenntnisse zu liefern und Maßnahmen für ihre Optimierung zu empfehlen.
In dem technologisch wegweisenden intelligenten Gebäude in Amsterdam, „The Edge”, welches allgemein als das grünste und intelligenteste Gebäude des Planeten gilt, umfasst das neurologische System, welches das Gebäude ausmacht, über 28.000 Sensoren. Diese Sensoren informieren und schulen das neuronale Netzwerk des Gebäudes, die Subsysteme zu informieren, damit diese eine dynamische Anpassung vornehmen, die auf der Gebäudebelegung basiert. Noch beeindruckender ist, dass das KI-Netzwerk die aktuellen und zukünftigen Nutzer des Gebäudes darüber informiert, wo das Gebäude genutzt werden sollte, damit es so effizient wie möglich betrieben werden kann.
Jeder Nutzer von „The Edge” ist mit einem intelligenten Gerät (engl.: Smart Device) ausgestattet, welches in seinen Tageskalender integriert und über bekannte Mitarbeiter und voraussichtliche berufsbedingte Gewohnheiten informiert ist. Das kognitive Netzwerk von „The Edge” gibt auf Grundlage der gemeinsamen Bedürfnisse der Nutzer und Prozesse im Gebäude in Echtzeit die Bereiche und Räume vor, die zur Belegung zur Verfügung stehen.
Im Anschluss aktiviert und regelt das kognitive Netzwerk von „The Edge” die komplexen Belüftungs-, Heiz-, Kühl-, Beleuchtungs- und Sicherheitssysteme, um belegbare Bereiche effizient zuzuweisen. Das Beleuchtungssystem wird im gesamten Gebäude über die gleichen Kabel mit Strom versorgt, die das Gebäude mit Internet versorgen. Diese Leuchten sind außerdem mit Bewegungs-,, Licht-,, Temperatur-,, Feuchtigkeits- und Infrarotsensoren ausgestattet. Diese „digitale Decke“ funktioniert wie die Nerven in der Haut und den Muskeln des Menschen, wenn sie mit dem KI-Netzwerk des BMS des Gebäudes verbunden ist.
Die kognitiven Gebäude der Zukunft
Intelligente Gebäude wie „The Edge” sind ein Schritt in Richtung vollständig automatisierte und kognitive intelligente Gebäude der Zukunft. Intelligente Gebäude wie der Hauptsitz von Bee'ah, der im Mai 2022 in den Vereinigten Arabischen Emiraten seine Türen öffnete, verfügen über Sicherheitsfunktionen wie KI-Gesichtserkennung, einen KI-Concierge, einen virtuellen persönlichen Assistenten, vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), berührungslose Navigation, Komfortsteuerung und viele weitere Funktionen für intelligente Gebäude.
Während Gebäude wie „The Edge” und der Bee'ah-Hauptsitz weiterentwickelt und optimiert werden, wird die nächste Generation kognitiver Gebäude die Grenzen des Möglichen in Bezug auf KI- und IoT-Technologie weiter verschieben, um nachhaltigere, effizientere und besser optimierte intelligente Gebäude der Zukunft zu entwickeln.
