Kreisläufe sind bei Nachhaltigkeit und Digitalisierung zentral, habe ich in Teil fünf meiner Kolumnenserie aufgezeigt. Die Analogien, sprich Ähnlichkeiten und Entsprechungen, gehen viel weiter, wobei sich Nachhaltigkeit und Digitalisierung gegenseitig voraussetzen und unterstützen.
Da die Digitalisierung viele Facetten hat und ich nicht alle berücksichtigen kann, baue ich auf dem «Computational Thinking» auf, einem Begriff, den Jeannette M. Wing (geboren 1956), Professorin für Informatik an der Carnegie Mellon University, geprägt hat. Wings Ausführungen können auf die vier Schlüsselwörter «Abstraktion», «Zerlegung», «Mustererkennung» und «Algorithmen-Design» zurückgeführt werden.
Auf Abstraktion, also aus dem Besonderen das Allgemeine entnehmen, wie der Duden erklärt, hat schon von Carlowitz seine Überlegungen zur beständigen, immerwährenden, kontinuierlichen und damit nachhaltenden Nutzung aufgebaut. Seine umfassenden Beobachtungen zum Holz als Bestandteil der Natur lassen sich heute auf das Zusammenspiel von vielen Systemen anwenden, so zum Beispiel bei den ESG-Kriterien (Environmental, Social, Governance) für nachhaltige Investitionen. Auch die Digitalisierung erfordert eine Abstraktion bei der Modellbildung, denn die Aspekte aus der realen Welt müssen adäquat in Daten abgebildet werden.
Im Gegensatz zum Computer kann der Mensch ein Gesamtes in seine Einzelteile zerlegen, was zur Lösung diverser Herausforderungen notwendig ist. Ohne Zerlegung von Materialien in seine Grundbestandteile ist eine nachhaltige Wirtschaft nicht möglich. Viele Verbundwerkstoffe, die zwar unter optimiertem Materialverbrauch einen Gebrauchszyklus ermöglichen, lassen sich nur aufwendig oder überhaupt nicht mehr zerlegen und damit wiederverwenden. Hier sind im Voraus Überlegungen gefragt.
Alle Facetten eines Problems in einem Schritt zu überblicken und die optimale Lösung zu finden, ist selten möglich. Muster, also Kombinationen von sich in einer bestimmten Art und Weise wiederholenden Sachverhalten oder Zeichenfolgen, sind zu erkennen und zu analysieren. Im Digitalen baut die künstliche Intelligenz darauf auf, in der Nachhaltigkeit unter anderem die Weiterentwicklung der Ressourcenrückgewinnung. So konnte der Anteil von wiederverwendeten Ressourcen, dank schrittweisem Vorgehen und ständigem Erkennen und Interpretieren der Qualitätsmuster der Endprodukte, erhöht werden – beim PET-Flaschen-Recycling auf 100 Prozent.
Ein Algorithmus sei «a list of instructions for solving a problem», meint der Cambridge Dictionary. Sowohl Nachhaltigkeit als auch die Digitalisierung benötigt solche von individuellen Eingabewerten abhängige Regelwerke, um kontinuierlich und situationsabhängig agieren zu können. Damit das gelingt, sind die drei vorgenannten Begriffe Voraussetzung.
Nachhaltige Überlegungen sind schon 1954 im Fazit aus fünf Jahren Anwendungserfahrung mit dem Computer Zuse Z4 von Computer-Pionier und ETH-Professor Eduard Stiefel enthalten. Er meint: «Automaten können teilweise kostspielige Versuchsanordnungen ersetzen.» Auch die «feinere Berechnung des Kräftespiels spart Material und Bauzeit für ein technisches Objekt.» Den Beweis hat er mit der Berechnung der Staumauer Grande Dixence (Bauzeit 1951 bis 1965) angetreten. Auch seinen Mitarbeitenden wollte er nachhaltigere und damit attraktivere Stellen bieten, denn es «müssen nicht mehr qualifizierte Mitarbeiter für längere numerische Rechnungen eingesetzt werden.» Und dass wir heute die Digitalisierung als kontinuierliche Weiterentwicklung in der Kommunikation benutzen, hat er vorausgesehen: «Elektronische und magnetische Komponenten von Rechenautomaten lassen sich auch anderswo in der Nachrichten- und Servotechnik verwenden.» In diesem Sinne ist sowohl eine nachhaltige Digitalisierung als auch eine digital unterstützte Nachhaltigkeit anzustreben.
Dr. Urs Wiederkehr ist Dipl. Bau-Ing. ETH/SAI und Leiter des Fachbereichs «Digitale Prozesse» der Geschäftsstelle des Schweizerischen Ingenieur- und Architektenvereins SIA.