„Was mich in Lagos am meisten gestört hat, waren die Staus. Ich wusste nie, wann ein Bus tatsächlich kommen wird“, beschreibt Grace Kagho. Die nigerianische Stadt ist zwar jetzt schon riesig, sie gehört aber zu den am schnellsten wachsenden Metropolen der Welt. Dabei hat Lagos schon lange mit ihrer öffentlichen Infrastruktur zu kämpfen. Grace Kagho ist Forscherin, Gründerin und stammt ursprünglich aus Nigeria. Gemeinsam mit der ETH Zürich arbeitet sie an einem digitalen Zwilling ihrer Heimatstadt.
Laut Weltbank ist Lagos „eine der Städte weltweit, in denen es am schwierigsten ist, sich fortzubewegen“. Im Durchschnitt verbingen Pendler:innen täglich vier Stunden mit dem Pendeln. Das hat nicht nur enorme Auswirkungen auf die Lebensqualität, es hemmt auch die wirtschaftliche Produktivität in einem wichtigen Finanz- und Handelszentrum.
Schon als Kind interessierte sich Grace Kagho für Technik. Als junges Mädchen wollte sie Pilotin und Luftfahrtingenieurin werden. Diese Neugierde führte sie zunächst an eine Universität in Nigeria und anschließend an das Tokyo Insitute of Technology in Japan, wo sie ihren Master-Abschluss in Ingenieurswissenschaften erwarb,
Genau dort, inmitten der für ihre für ihre reibungslose Perfektion bekannten japanischen Stadtlandschaften, wurde ihr Interesse an widerstandsfähigen Städten geweckt. Wenn die öffentliche Infrastruktur hier funktioniert, warum geht das nicht auch in Lagos? So entstand ihr Traum von einem digitalisierten, optimierten Verkehrsnetz für ihre Heimatstadt. Diesem kam sie dank eines Austauschprogramms an der ETH Zürich nun einen entscheidenen Schritt näher.
Warum ist ein besseres Verkehrssystem so wichtig?
Der Verkehrssektor ist ein wichtiger Bereich, in dem die weltweiten CO2-Emissionen noch immer ansteigen. Die Bevölkerung in unseren Städten wächst rasant, was bedeutet, dass die Anforderungen an unsere Städte immer größer werden.
Schlechte Straßen bedeuten längere Fahrzeiten, da die Fahrten auf unebenem Untergrund länger dauern. Motoren, die im Stau im Leerlauf weiterlaufen, setzen zudem konzentrierte Wärme und Schadstoffe frei. Ein Bus könnte Dutzende von Autos zwar von der Straße nehmen, aber wenn die Busse aufgrund schlechter Infrastruktur unzuverlässig sind, werden sie zu keiner praktikablen Alternative zum Auto.
Viele Regierungen bieten zunehmend Subventionen für Elektrofahrzeuge an. Doch wenn man stundenlang im Stau steht, reicht die Batterie möglicherweise nicht für die gesamte Fahrt aus. Selbst wenn wir nicht auf die tierfergreifenden Vorteile eines öffentlichen Nahverkehrs gegenüber der traditionellen Autonutzung eingehen, liegen die ökologischen Vorteile weniger verstopfter Straßen auf der Hand.
Die Entstehung von UrbanEcho
Während ihres Aufenthalts in Zürich leistete Kagho Pionierarbeit beim Einsatz von agentenbasierter Modellierung zur Verkehrssimulation in Lagos. Dieser rechnergestützte Ansatz analysiert die BEwegungen und Interaktionen „autonomer Agenten“, wie beispielsweise Einzelpersonen oder Gruppen. Anschließend entschlüsselt er die Verhaltensweisen und Regelmäßigkeiten, die zu bestimmeten Ereignissen führen. Im Wesentlichen verwandelt er die Stadtplanung in ein „lebendiges Labor“.
Statt also nur die Bewegungen der Autos auf der Straße zu betrachten, simuliert Kaghos Modell das Verhalten der Menschen, die darin sitzen. So können Stadtplaner:innen etwa erkennen, wie sich eine kleine Änderung im Busfahrplan auf das Leben der Millionen Pendler:innen in Lagos auswirken würde. Für ihre Forschungsarbeit erhielt Kagho das „ETH Social Impact Pioneer Fellowship“. Dieses ermöglichte es Kagho dann, im Jahr 2025 ihr Unternehmen UrbanEcho zu gründen.
UrbanEcho entwickelt digitale Zwillinge für Städte. Das Unternehmen kombiniert dabei Bevölkerungs-, Demografie- und Verhaltensdaten, um eine virtuelle Bevölkerung zu erstellen. Mit dieser lässt dich die Mobilität dann in verschiedenen Szenarien simulieren. Solche Szenarien erleichtern es lokalen Entscheidungsträger:innen, nachhaltige Strategien zu entwickeln und die Verkehrssysteme zu verbessern. „Mein ZIel ist es, datengestützte Lösungen weltweit zugänglich zu machen und um dann Herausforderungen in städtischen Gebieten zu bewältigen“, sagt Kagho.
Globale Expansion
Nach einem erfolgreicihen Start hat UrbaneCho inzwischen die Grenzen von Lagos überschritten. Mehrere Städte, darunter Sevilla, Daressalam und Nairobi, sind inzwischen auf der Plattform verfügbar. Insbesondere Bogotá war eine wichtige Ergänzung. Da sich die Stadt rasch zu einem lateinamerikanischen Zentrum für städtische Innovation entwickelt, schreitet die Zusammenarbeit zwischen UrbanEcho und Bogotá Científica bereits voran.
Im Mittelpunkt des Projekts stehen strukturierte Szenariobereiche, darunter die Energiewende, die Erarbeitung von Strategien zur Elektrifizierung des Fahrzeugbestands sowie die Lade-Infrastruktur. Auch Aspekte wie die Hochwasserresilienz, um die Klimaanpassung in gefährdeten Gebieten gehören dazu. Die Initiative befasst sich zudem mit der Sicherheit in Städten durch die Analyse räumlicher Sicherheitsmuster sowie mit der Verkehrssicherheiet durch die Verhaltensmodellierung von Unfallrisiken.
Was ist ein digitaler Zwilling?
Ein „digitaler Zwilling“ ist eine exakte digitale Nachbild eines realen Produkts oder Prozesses. Er bildet dabei den Zustand seines physischen Gegenstücks zu jedem beliebigen Zeitpunkt wider. Dazu benötigt er KI-basierte Technologien, Echtzeitdaten zu den Eigenschaften des abgebildeten Objekts und über dessen komplexe Wechselwirkungen mit der Umgebung. Diese Daten ermöglichen dann eine fortlaufende Anpassung des abgebildeten Objekts.
Das hat einige Vorteile : Mit dem digitalen Zwilling können Wissenschaftler:innen Konzepte testen, bevor sie Ressourcen in deren Umsetzung investieren. Reale Prozesse lassen sich dadurch effizienter gestalten.
Hier gibt’s mehr Informationen zu digitalen Zwillingen!
Ein neues Toolkit für Planer
Nach der Anmeldung gelangen Nutzer:innen in eine stadtbezogene Benutzeroberfläche, in der verschiedene Ebenen des städtischen Systems (Mobilität, Erreichbarkeit, Demografie, Flächennutzung und Infrastruktur) erkundet werden können. Der KI-gestützte „Co-Planner“ ermöglicht es den Nutzenden, komplexe Simulationen in einer leicht verständlichen Sprache durchzuführen. Dadurch sind keine technischen Vorkenntnisse notwendig. Nutzende können zudem sofort erkennen, wie gut wichtige Ziele unter verschiedenen Annahmen erreichbar sind. Bei der Anpassung von Ansichten oder Parametern wird die Plattform dynamisch aktualisiert. So können Nutzer:innen Verbindungsmuster vergleichen und Erreichbarkeitskennzahlen in hoher Auflösung untersuchen.
Für Mobilitätsforscher:innen und Verkehrsberater:innen ist UrbanEcho dadurch besonders nützlich. Die Plattform integriert Ergebnisse aus aktivitätsbasierten Simulationen, mit denen Nutzer:innen unter anderem die Verkehrsnachfrage, zeitliche Schwankungen und Verhaltensmuster untersuchen können, ohne die Simulationen selbst einrichten oder ausführen zu müssen. Die Ergebnisse lassen sich zudem mit firmeneigenen Standortdaten kombinieren, um Analysen zu erstellen, die auf spezifische Bedürfnisse zugeschnitten sind.
Die Herausforderungen von „Hightech“-Lösungen meistern
Der Weg von einer digitalen Simulation hin zur psysischen Realität ist jedoch nicht ohne Hindernisse. Da die Entwicklung von Anwendungen energieintensiv ist, insbesondere in der Trainings- und Entwicklungsphase, muss der Energieverbrauch stets mit tatsächlichen Effizienzgewinnen abgewogen werden. Derzeit liegen keine Daten zum CO2-Fußabdruck oder zu den potenziellen Nettoeinsparungen des UrbanEcho-Projekts vor. Auch wenn die ökologischen Vorteile wahrscheinlich von Stadt zu Stadt variieren, sind diese Daten nach wie vor unerlässich, um die tatsächlichen Auswirkungen der Plattform zu quantifizieren.
Über den digitalen Bereich hinaus hängt der letztendliche Erfolg von UrbanEcho davon ab, inwieweit die Daten in konkrete Maßnahmen umgesetzt werden. Ein digitaler Zwilling kann einen Verkehrsengpass vielleicht mit chirurgischer Präzision identifizieren. Aber er kann die zugrunde liegenden politischen und finanziellen Hindernisse nicht überwinden, durch die Infrastrukturprojekte blockiert werden. Zudem besteht die Gefahr, dass Planer.Innen übermäßige Ressourcen in die Perfektionierung ienes digitalen Modells verschwenden, während die physischen Straßen aufgrund von Finanzierungslücken oder bürokratischen Blockaden unverändert bleiben. Damit diese Technologie wirklich transformativ wirkt, muss sie als Katalysator für physische Veränderungen dienen. Für greifbare und oft eher „low-tech“-Lösungen wie eigene Busspuren, sichere Verkehrswege und bessere Straßen.
