Immer wieder kommt es in Europa zu terroristischen Anschlägen. Auch in Deutschland bleibt die Terrorgefahr konstant hoch. Um die Bevölkerung gegen Anschläge mit schmutzigen Bomben zu schützen, entwickeln Forscher des Fraunhofer FKIE im Rahmen des bilateralen deutsch-französichen Projekts REHSTRAIN ein Sicherheitsassistenzsystem, das mit Hilfe von künstlicher Intelligenz radioaktives Material an belebten Orten aufspüren kann.

Die Gefahr terroristischer Anschläge in Deutschland und Europa ist stetig hoch – so jedenfalls die Meinung vieler Experten. Ebenfalls geht man davon aus, dass der IS und andere erstarkte islamistische Terrorgruppen im Besitz von radioaktivem Material sind, das beispielsweise aus Krankenhäusern oder Atomkraftwerken auf den Schwarzmarkt gelangt ist. Weder in Deutschland noch weltweit gibt es diesbezüglich gut funktionierende Kontrollen. Zwar ist es nicht möglich, mit diesem radioaktiven Material einen Kernspaltungsprozess in Gang zu setzen, doch sollte es konventionellem Sprengstoff beigemischt werden, kontaminiert das Material bei der Detonation ein weites Gebiet, macht dieses unzugänglich und schadet der Gesundheit aller Betroffenen erheblich.

Um Terroranschläge präventiv zu verhindern oder im Notfall schnell zu reagieren, wurde das deutsch-französische Gemeinschaftsprojekt »REsilience of the Franco-German High Speed TRAIn Network (REHSTRAIN)« ins Leben gerufen, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der französischen Agence nationale de la recherche gefördert wird. Ziel der Initiative ist es, die kritische Infrastruktur des öffentlichen Nahverkehrs, vor allem Bahnhöfe und Züge im Hochgeschwindigkeitsbereich, vor terroristischen Bedrohungen zu sichern, indem Maßnahmen zur Gefahrenabwehr ergriffen werden, die Sicherheitserfordernisse den neuen Bedrohungen angepasst, aber auch Vorbereitungen für den Ernstfall getroffen werden. Unter anderem wird ein berührungslos arbeitendes Sensorsystem entwickelt, das Luftproben auf anschlagsrelevante Stoffe untersucht. Ohne den Passagierstrom zu beeinflussen, werden Personen und Gepäckstücke auf gefährdende Substanzen überprüft. Im Rahmen von »REHSTRAIN« entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE eine Methode, radioaktives Material an Bahnhöfen aufzuspüren und eindeutig der mitführenden Person zuzuordnen. »Die Schwierigkeit bei der Zuordnung ist, dass man es in belebten Bahnhöfen mit offenen Personenströmen zu tun hat, die unterschiedliche Manöver durchführen: stehen bleiben, sich zusammentun, wieder auseinander laufen«, erklärt der stellvertretende Abteilungsleiter Dr. Felix Govaers.

Beim Test des Detektionssystems für schmutzige Bomben am Fraunhofer FKIE wurden nur sehr schwache Strahlungsquellen verwendet. Bild: Fraunhofer FKIE

Algorithmen überwachen den Verkehr

Die Aktivitäten von radioaktivem Material im Gammastrahlenbereich lassen sich nur von tonnenschweren Bleicontainern abschotten, die für einen Transport ungeeignet sind. So lässt sich die Intensität dieser Strahler mit sogenannten Gammaspektrometern messen, die im Überwachungsgebiet unsichtbar im Boden versenkt sein können. Um das Personen-Checking vorzunehmen, werden diese Daten mit den Tiefenbildern von mehreren Kinect-Kameras verrechnet. »Da die Kinect-Kamera keine Videobilder oder andere biometrischen Daten aufzeichnet, sondern nur Tiefenbilder nimmt, gibt es keine datenschutzrechtlichen Bedenken. Darauf haben wir von Anfang an geachtet«, so Felix Govaers. Hier kommen nun Methoden der Künstlichen Intelligenz in Form eines Mensch-Assistenz-Systems zum Einsatz. Mit Hilfe von Bayes’schen Schätzverfahren werden mögliche Assoziationen zu einem Zeitpunkt errechnet und mögliche Mehrdeutigkeiten dann ausgeschlossen, wenn sich die Personen mit der Zeit weiterbewegen. Das System nimmt dem Wachpersonal die Arbeit ab, die Werte und Kamerabilder ständig selbst zu überwachen. Wird radioaktives Material gefunden, wird das Personal darauf hingewiesen, die mitführende Person wird markiert.

Sicherheit auch bei privaten Veranstaltungen

Der Versuchsaufbau am Fraunhofer FKIE ist natürlich kleiner als in einem Bahnhof und es kommen nur wenige Gammaspektrometer zum Einsatz. Denn aus arbeitsschutzrechtlichen Gründen wird nur mit sehr schwachen Strahlungsquellen operiert, die bei nahestehenden Personen keinen Schaden anrichten. Bei zwei Tests vor Projektpartnern und Polizeidelegationen aus Deutschland und Frankreich konnte die Funktionsweise des Detektions-System erfolgreich vorgestellt werden.

Das Fraunhofer FKIE möchte die Fehlerrate des Verfahrens noch weiter senken. Gammasensoren würden Personen melden, die sich in medizinischer Behandlung mit radioaktivem Material befinden und einen Fehlalarm auslösen. Dies kann in Zukunft gelöst werden, indem nicht nur die Intensität der Strahlung gemessen wird, sondern das Spektrum in verschiedene Frequenzbänder aufgeteilt und anhand dieser die Quelle identifiziert wird. Weiterhin arbeitet das Fraunhofer FKIE gemeinsam mit einem Partner aus der Industrie daran, das Detektionsverfahren zu einem modular aufgebauten Produkt weiterzuentwickeln. So wird auch der Einsatz bei temporären Veranstaltungen wie beispielsweise Festivals denkbar. (adz)

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