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Dr.-Ing. Julian Hofmann ist Geschäftsführer der FloodWaive Predictive Intelligence GmbH. Nach seiner Promotion an der RWTH Aachen zu dem Thema Hochwasservorhersage in Kombination mit physikalischen KI-Methoden gründet er zusammen mit Informatiker Adrian Holt im Jahre 2023 das Unternehmen FloodWaive und gemeinsam entwickeln sie daraus das erste physik-informierte KI-System für Hochwasservorhersage. FloodWaive ist im Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der RWTH Aachen entstanden.

Was ist FloodWaive?
Es geht bei FloodWaive um den Hochwasserschutz und die internationale Vorhersage. Wir kombinieren sehr neue Technologien und spezielle Algorithmen, die wir selbst inhouse bei uns entwickeln und bringen diese in die Praxis ein. Dabei werden neue KI-Modelle direkt operationalisiert und zum Beispiel im Katastrophenschutz getestet. 

Unser Team ist interdisziplinär und setzt sich aus IngenieurInnen, KommunikationswissenschaftlerInnen und natürlich auch aus promovierten Informatikern, die Experten in dem Bereich sind, zusammen aber auch Finanzbuchhalter und alle, die für ein Start-up notwendig sind, sind mit im Team. 

Wir wollen den Hochwasserschutz und den Katastrophenschutz stärken, indem wir bessere Vorhersagen für beispielsweise Feuerwehren, das Technische Hilfswerk und die Bundeswehr geben. Das heißt, wenn zukünftig Hochwasser vielleicht im Kreis Siegen-Wittgenstein vorkommt - was wir zwar nicht hoffen - wir solche Technologien dann auch bereitstellen.

Wie funktioniert eine KI-gestützte Hochwasservorhersage?
Man muss erst mal in einer Umgebung etwas messen, damit man diese Messung in die Vorhersage bringen kann. Wir rechnen mit physikalischen Gleichungssätzen. Das ist ein digitaler Zwilling. Man hat ein Geländemodell, Häuser, Gewässer und den Boden. Mit entsprechenden Berechnungssätzen errechnen wir den Niederschlag, der auftrifft. Dann rechnen wir, wie schnell und wie viel sich das Wasser verteilt und vor allem welche Bereiche betroffen sind. Uns liegen auch die ganzen IDs der Gebäude vor und können dementsprechend ein sogenanntes Impact-Forecasting machen. Dadurch können wir die Auswirkungen vorhersagen, z.B. in welchem Gebäude das Wasser ankommt. Das passiert alles durch die Kombination aus physikalischen und mathematischen Modellen und KI. Deshalb ist das ein sogenanntes Physics-Informed Neural Networks oder Physics-Informed AI.

Wer sind eure Kunden?
Wir arbeiten auf kommunaler Kreisebene und Länderebene. Für das Ministerium für Heimat, Kommunales, Bau und Digitalisierung des Landes Nordrhein-Westfalen haben wir die „Hochwasser-App fürs Haus“ entwickelt. Wenn man googelt und die eigene Adresse eingibt, kann man das eigene Gebäude sehen und erkennen wie stark man selbst betroffen ist.Wir sind auch in ganz Deutschland aktiv. In NRW haben wir aber die meisten Projekte. In den Niederlanden, Österreich, der Schweiz arbeiten wir auch und bald in England. Nach Indien haben wir auch schon erste Kontakte und werden sehr wahrscheinlich auch da entsprechende Produkte anbieten.

Habt ihr schon Erfolge feststellen können?
Ja. Vorher kannten sehr wenige Bürgerinnen und Bürger überhaupt Gefahrenkarten, Starkregen-Gefahrenkarten und Hochwasser-Gefahrenkarten. Sie wussten nicht, ob sie selbst betroffen sind und wenn ja, was man tun muss. Durch diese App, die wir im Auftrag von unserem Land entwickelt haben, und inzwischen mehrere Millionen Zugriffe hat, haben wir ein ganz anderes Verständnis und Bewusstsein dafür geschaffen. Wenn man seine Adresse eingeben kann und sein Gebäude in 3D dargestellt bekommt, ist das ein ganz anderes Verhältnis. Bald kann man in der App auch erfahren, wie man sich schützen und welche Sicherheitsmaßnahmen man ergreifen kann. Da machen wir auch viel Kommunikationsarbeit.

Was ist das Besondere an FloodWaive?
Die Technologie. Diese physikalische KI, die wir entwickeln, ist international einmalig. Da wird an vielen Stellen gerade auch gearbeitet, aber so ein generalisiertes Modell, was sofort angewendet werden kann, gibt es sonst noch nicht. Es gibt andere KI-Modelle, die müssen aber für ein Gebiet ganz lange trainiert werden. Wir haben physikalische, mathematische Gleichungsprozesse, die mit hydraulischen Modellen gerechnet werden, in die KI überführt. Dadurch ist sie so schnell und vielseitig einsetzbar. Man spart damit viele Kosten und kann direkt in den operativen Betrieb gehen und zum Beispiel ganz schnell mit dem Katastrophenschutz arbeiten. Zum Beispiel gibt es eine Starkregen-Gefahrenkarte für NRW. Herkömmlich gerechnet dauert das ungefähr sechs Monate für ganz NRW. Wir können das in nur fünf Minuten rechnen, weil wir einen Beschleunigungsfaktor von bis zu 10 hoch 6 haben. Das ist eine Million Mal schneller als bisherigen Verfahren. Und das ist das besondere USP. Das andere USP ist, dass wir auch noch zusätzlich sehr viel in der Schnittstelle unterwegs sind. Als Bauingenieur habe ich eine lange Zeit Wasserwirtschaft und Katastrophenschutz gelehrt und gelebt – bis heute noch und bin auch viel in den Stämmen unterwegs und deshalb bringen wir diese Technologie auch genau da an, wo Mehrwert und die pain-points da sind. Unser interdisziplinäres Team sorgt dafür, das wir das Produkt jeweils aus einer anderen Perspektive betrachten, deshalb arbeiten wir da aber auch immer mit dem Kunden. Das heißt wir machen schnell einen sogenanntes Mock-up, also einen Dummy. Danach bringen wir erst die Technologie rein, damit man mit dem Anwender zusammen das Produkt entwickelt. Deswegen ist jedes Produkt auch ein Spezialprodukt.

Was war der Anlass für die Gründung von FloodWaive?
Ich habe viele Ereignisse selbst miterlebt. Zum Beispiel habe ich in der Zeit, als ich in Brasilien gelebt habe, viele Stoßfluten sowohl in Sao Pãulo, als auch in Rio de Janeiro erlebt. In Deutschland war ich als Wissenschaftler selbst auch in das Ereignis 2021 im Ahrtal, was uns in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz, aber auch natürlich in den Grenzgebieten stark betroffen hat, involviert. Dadurch, dass ich an der RWTH den Bereich Frühwarnung mal geleitet habe, stand mein Telefonhörer nicht mehr still. Ich habe jeden Tag ganz viele Anrufe bekommen, dass wir neue Frühwarnsysteme brauchen. Da es in einem operativen System nicht möglich ist, das an der Universität zu machen, haben Adrian und ich überlegt, dass wir das als ein operatives Unternehmen gründen, damit wir diese Dienstleistungen bereitstellen können.

Inwieweit hat das Studium an der Uni Siegen (Bauingenieurwesen/Wasserbau) Einfluss auf deine Gründung?
Ich bin in die Fußstapfen meines Vaters getreten, der auch Wasserbauer ist und einen Lehrstuhl an der Universität Siegen hatte. Während meines Studiums hat mich der Bereich Geoinformatik – damals hatten wir auch Geoinformationssysteme als Fach – sehr interessiert. Da hatte ich schon sehr viel mit Hochwasserschutzsystemen zu tun. Dort habe ich auch die erste Fließweganalyse gemacht und zwar unter der Perspektive, wo man Wasserkraftanlagen, also Pumpwerke planen könnte. Das hat mir unglaublich viel Spaß gemacht. Diese Interaktion, Wasser, aber auch Geoinformationssysteme, hat mich dann nach wie vor begleitet. Ich habe auch an der Universität Siegen in der Geotechnik gearbeitet und Hochwasserrückhaltebecken mit sogenannten LiDAR-Systemen, einem Laserscan-Verfahren vermessen, Böschungsbruchuntersuchungen gemacht und viel mit Drohnen gearbeitet. Außerdem habe ich auch neue Technologien entwickelt, die ich in jungen Jahren auf dem Geotechnikforum in Berlin vorgetragen habe. Der Wasserbaulehrstuhl war damals auch sehr bekannt. Ich kenne zwei, die dort ihre Ausbildung absolviert haben und jetzt in den USA als Professoren tätig sind.

Gab es bei der Gründung des Start-Ups Herausforderungen?
Ja, auf jeden Fall. Sich auf das Wesentliche zu konzentrieren und den Durchblick zu behalten war anfangs schwer. Wir haben aber auch ganz viel Unterstützung bekommen wie die Exist-Förderung für Start-ups vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Was ist dein Ziel mit FloodWaive?/ Was möchtest du mit FloodWaive in Zukunft erreichen?
Es wäre schon ein besonderer Mehrwert, wenn wir durch die Technologie Menschenleben retten können. Toll wäre es natürlich auch, wenn man in Deutschland diese Technologie auch anwendet und damit vorankommt, vor allem im operativen Bereich wie Katastrophenschutz und für die Bevölkerungssicherung. Wenn man dann mal die Möglichkeit hat, die eigene Technologie, die wir hier entwickeln, in den Niederlanden vorzustellen, die ja Experten in dem Bereich Hochwasser sind, wäre das ein besonderes und gutes Zeichen. Schön wäre es auch, wenn wir in Entwicklungsländern arbeiten können. Wir haben bereits viele Anfragen von Südamerika und Afrika. Dort an Entwicklungsprojekten diese Technologie anzuwenden, wäre super.

Dieses Porträt basiert auf einem Interview mit Julian Hofmann und wurde von Duygu Cicek verfasst.