Muskelkraft für KI-Weltmacht: Strampeln für die Zukunft

Drei junge Männer aus dem Testteam für die erste KI mit Fahrradantrieb.

Der erste Feldversuch fiel überaus positiv aus. Beinahe unbemerkt hatten sie alles organisiert, im kleinen, abgelegenen Städtchen im Soest, getarnt als "Kinoerlebnis der besonderen Art", Eintritt kostenlos, Vergnügen garantiert. Unter Leitung von Ulf Gerlemann-Samasat, dem zweiten Assistenten der Referatsleiters IV in der Umweltabteilung des Climate Watch Institutes (CWI) im sächsischen Grimma sollte hier beginnen, was künftige Generationen vielleicht das wichtigste Experiment deutscher Forscher seit Otto Hahns Entdeckung der Kernspaltung und Wernher von Brauns Raketentests nennen werden. Aus dem "Schlachthofkino" wurde das erste Fahrradkino Deutschlands.  

Kino auf dem Fahrradtrainer 

Praktisch bedeutete das, dass Zuschauerinnen und Zuschauer in der Vorstellung nicht nur herumsitzen und zuschauen, sondern  auf einem Fahrrad Platz nehmen dürfen und kräftig in die Pedale treten müssen, damit genug Strom für die Filmvorführung fließt. Acht Männer und Frauen, Jung und Alt, wurden in Soest gebraucht, um eine Auswahl an Kurzfilmen mit einer Gesamtdauer von rund 90 Minuten zu zeigen. 

"Dabei musste", stellt Ulf Gerlemann-Samasat klar, "natürlich niemand den ganzen Film über strampeln". Die Plätze auf den Fahrrädern konnten jederzeit verlassen werden, wenn ein Ersatzmann oder eine Ersatzfrau bereitstand. So sollen möglichst viele Besucher einbezogen werden und erleben dürfen, wie viel Energie schon allein für einen Kinoabend im Rahmen der Klimawoche benötigt wird. "Das Experiment macht auf unterhaltsame Weise erlebbar, dass Strom harte Arbeit ist, wenn er nicht aus der Steckdose kommt", sagt der Forschende. Selbst hinter etwas für viele Deutsche so Alltäglichem wie einem Filmabend stecke "ein gewisser Aufwand, den man nicht überschätzen darf". 

Vision nachhaltige KI 

So weit, so bekannt. Die eigentlichen Ziele der Forscherinnen und Forscher aus Sachsen sind allerdings viel größer gespannt. Es geht um nichts weniger als das künftige Deutschland, das die Bundesregierung nach dem Bauplan der 2025 verabschiedeten Digital-Agenda errichten möchte. Bisher kommt das Großprojekt kaum voran, zuletzt erst beklagte der federführend verantwortliche Digitalminister Wildberger, dass Deutschland immer noch zu wenig Rechenkapazität für Künstliche Intelligenz besitze, es aber an allen Voraussetzungen fehle, die gewaltige Lücke zu den weltweit führenden Nationen USA und China schnell zu schließen. 

Deutschland hat die Hyperscaler nicht, keine eigenen großen Sprachmodelle, dafür aber hängt das Land am AI Act der Europäischen Union, die der erfolgreich jeden Versuch vereitelt, Innovationen in Angriff zu nehmen. Karl Lauterbach, Deutschlands derzeit führendster KI-Politiker und ein glühender Verfechter harter Regulierung und umfassender digitaler Verbote, hat jüngst einmal mehr auf die Gefahren aufmerksam gemacht, die jeden technischen Fortschritt so beängstigend erscheinen lassen. Nach einem Besuch des Forschungsausschusses des Bundestags im Silicon Valley warnte Lauterbach vor dem "halsbrecherischen Wettkampf um die beste KI", der zwischen Google, OpenAI und Anthropic stattfinde. 

Eine neue Rolle als Warner 

Geld für Talente spiele keine Rolle. Es würden "auch große Risiken in Kauf genommen", klagte der Mediziner, der sich seit seiner Ernennung zum SPD-Experten für Raumfahrt als Warner vor der Bedrohung durch moderne Sprachmodelle neu erfunden hat, zugleich aber auch versucht, die Gefahren kleinzureden. "Deutschland darf nicht noch mehr in eine neue Abhängigkeit geraten", dazu steht Lauterbach mit den Händen tief in den Hosentaschen. Deshalb brauche man "eigene KI Modelle", auch wenn im Sound des ehemaligen Gesundheitsministers mitklingt: Freiwillig wollen würde man sie nicht haben. 

Karsten Wildberger, als Bundesminister für Digitales und Staatsmodernisierung Deutschlands oberster Beamter für digitale Politik, kann das so offen nicht sagen. Natürlich weiß der 55-Jährige, dass selbst die größten Hoffnungsträger der deutschen Digitalisierung neben den US-Giganten wirken wie Bauchladenbesitzer, die versuchen, einem Supermarkt Konkurrenz zu machen. Schwarz Digits, die High-Tech-Division des Lidl-Konzerns, verspricht zwar "digitale Souveränität für Europa", hostet aber selbst die Lidl-eigene App bei US-Konzernen. Immerhin hat es Unternehmensgründer Dieter Schwarz durch sein Engagement für die deutsche Sozialdemokratie geschafft, die Diskussion um höhere Steuern für Milliardäre zu beenden.

Doppelt so groß klein 

Schwarz Digits ist ein Pfeiler der deutschen Planungen, die hierzulande verfügbare Rechenleistung bis 2030 auf mehr als sechs Gigawatt zu verdoppeln und die Kapazität für KI-Modelle zugleich sogar zu vervierfachen. Deutschland würde damit ein starkes Zeichen und die US-Konkurrenz hart unter Druck setzen, deren Ausbaupläne bis 2028 auf 50 Gigawatt zielen. Bis 2030 soll in den  USA dann 2030 eine installierte Rechenzentrumskapazität von 118 Gigawatt zur Verfügung stehen - knapp das 20-fache der Rechenleistung, mit der sich Deutschland wird bescheiden müssen.

Wildberger weiß, es liegt eben auch am Strompreis. Der Christdemokrat sieht die "steigende Nachfrage nach künstlicher Intelligenz", er sieht aber auch, dass der von der EU geplante Bau riesiger KI-Gigafabriken schon vor dem ersten Spatenstich so weit hinter den ursprünglichen Zeitplänen zurückliegt, dass die neuen Rechenzentren nicht nur zu spät kommen, sondern dann auch viel zu klein für die hohe Nachfrage sein werden. "Tatsächlich mangelt es uns an Rechenkapazität, das bedeutet steigende Nachfrage", klagte Karsten Wildberger beim Wirtschaftssender "Bloomberg", ohne das Grundproblem anzusprechen: Die teure Energie in Deutschland wird angesichts des Stromhungers selbst der winzig kleinen EU-Gigafabriken zur Fortschrittsbremse.

Auf einer Wellenlänge 

Vervierfachen und verdoppeln hin, digitale Souveränität her und Begeisterung für die Innovationen, die anderswo entwickelt werden, her: Ohne günstige Energie, sagt Ulf Gerlemann-Samasat vom Climate Watch Institutes (CWI), "wird nachhaltiger Wohlstand nicht möglich sein, weil ohne günstige Energie keine künstliche Intelligenz läuft". Mit Technologieminister Karsten Wildberger liegt der Forscher aus Sachsen auf einer Wellenlänge. "Europa muss endlich aufwachen und die vorhandenen Talente nutzen", hatte der Politiker gesagt und beim CWI offene Ohren gefunden. "Wir haben gesagt, wir müssen an Wurzeln ansetzen und zuerst einmal Deutschland Energieproblem lösen."

Der Ansatz, den die ausgewiesenen Umwelt- und Transformationsforscher wählten, ist so überraschend wie einzigartig. Statt dem frühen Scheitern eigener ambitionierter EU-KI-Unternehmen wie Aleph Alpha und Mistral hinterherzutrauern, wie es Teile der Bundesregierung tun, suchten die CWI-Experten nach einem Weg, Deutschlands nächster Generation nationaler KI-Champions bessere Startbedingungen zu schaffen. "Und wer darüber nachdenkt, landet immer bei der Energiefrage", schildert Gerlemann-Samasat galt. 

Stockende EU-Pläne 

Hier liege der Grund für die ins Stocken geratenen EU-Pläne zum Ausbau von Rechenzentren in Europa. Hier finde sich die Ursache dafür, dass nicht einmal die großzügige Subventionierung des Baus der im Weltmaßstab winzigen "Gigafabriken" keinen Bauboom von Rechenzentren in der Europäischen Union ausgelöst habe. "Wer baut schon eine KI-Gigafabrik, wenn er deren teuren Betrieb anschließend selbst finanzieren soll." 

Die Analyse der Problemlage führte Ulf Gerlemann-Samasat und sein 17-köpfiges Team schließlich wie von selbst nach Soest. Ohne Umschweife stellt der Leiter des Forschungsprojektes "FNBKI" - das Akronym steht für "Faire, Nachhaltige und Billige Künstliche Intelligenz" - klar, dass eine ganze Reihe von einheimischen Energieträgern als Lösung der Versorgungsprobleme sofort ausgeschieden seien. 

"Atom, Kohle, Gas und Öl stehen ja aus unterschiedlichsten Gründen nicht zur Verfügung ", sagt er. Bei Wasserkraft sei das Angebot beschränkt, bei Sonne und Wind hingegen wetterabhängig. "Keine Gigafabrik kann zuverlässig arbeiten und Prozesse lenken und leiten, wenn sie an einem windstillen Tag nach Sonnenuntergang heruntergefahren werden muss."

KI-Nutzende als Energiequelle 

Die logische Folge der umfassenden Überlegungen war das, was die Forschenden jetzt in einem Aufsatz in der renommierten Fachzeitschrift "Arithmetics of Economics" unter der Überschrift "Bicycle Cinema Method" vorgestellt haben. Danach soll menschliche Muskelkraft künftig den Strom für den Betrieb hochmoderner KI-Systeme liefern: KI-Nutzer treten einfach selbst in die Pedale und erzeugen dabei den Strom, den die KI benötigt, um Abfragen zu bearbeiten. 

So einfach, so elegant. Eine Lösung, die auf der Hand liegt. Menschliche Muskelkraft, angewandt im industriellen Maßstab, als klimafairer, sicherer und im eigenen Land verfügbarer Ersatz für importiertes Frackinggas, heimische Kohle und Strom aus chinesischen Solarmodulen. Die CWI-Spezialisten haben es durchgerechnet: Ein durchschnittlich trainierter Erwachsener erzeugt auf dem Fahrrad dauerhaft etwa 100 Watt mechanische Leistung. Nach Abzug von Generator- und Umwandlungsverlusten bleiben realistisch 70 bis 80 Watt nutzbarer Strom. Durch die muskuläre Optimierung der Radler infolge anhaltenden Training können nach CWI-Angaben 100 Watt elektrischer Dauerleistung pro Person angesetzt werden.

Sechs Milliarden Watt

Die von Karsten Wildberger anvisierten sechs Gigawatt Rechenleistung entsprechen sechs Milliarden Watt - und damit genau der Energie, die 60 Millionen Menschen liefern können, wenn sie rund um die Uhr in die Pedale treten. "Da Deutschland 84 Millionen Einwohner hat, müsste sogar niemand durchweg strampeln", erläutert Forschungsleiter Gerlemann-Samasat. Allerdings sei es notwendig, den Einsatz der jeweils benötigten 60 Millionen Energielieferanten im Dienst einer durchgehenden Vollversorgung mit Strom in Schichten zu organisieren. 

"Der Wermutstropfen dabei ist, dass uns derzeit noch an Fachkräften mangelt." Bei je achtstündigen Schichten wären drei vollständige Kontingente nötig, also ein Pool von 180 Millionen Personen. "Schon allein daran kann man sehen, dass ein Deutschland, das auf KI setzt, weiterhin auf Einwanderung angewiesen ist - und zwar deutlich stärker als bisher". 

Für eine sozialverträgliche Aufteilung der Stromerzeugungsarbeit 

Zumal das CWI eine sozialverträgliche Aufteilung der Stromerzeugungsarbeit favorisieren würde. Da neben der Versorgung der Rechenzentren mit Strom noch etliche andere Aufgaben zu erledigen blieben, rate man dem Technologie-Miniserium, ein realistischeres Modell anzuvisieren, in dem jeder Erwachsene täglich nur vier Stunden in die Pedale tritt. "Allerdings stiege der Personalbedarf dann auf weit über 300 Millionen Strampler pro Tag", umreißt Ulf Gerlemann-Samasat: "Ohne entschiedene Ausweitung der Zuwanderung ist das schlicht unmöglich".

Eine Reduzierung der Zielgröße auf die derzeitige deutsche Rechenzentrumskapazität von rund drei Gigawatt sei jedoch keine Alternative. "Wir müssen ja auf Augenhöhe mit amerikanischen oder chinesischen Hyperscale-Clustern kommen". Deshalb plädieren die Forscher aus Grimma dafür, möglichst bald mit dem Bau von "Cycle Farms" in den Kommunen zu beginnen – große Hallen mit Tausenden von Generator-Fahrrädern, verbunden zu lokalen Mikrogrids und über Hochspannungsleitungen an die KI-Rechenzentren angeschlossen. Anfangs könnten hier Freiwillige helfen, für Empfänger staatlicher Leistungen wie Beamte, Arbeitslose und Rentner wären Pflicht-Soll-Stunden zu leisten. "Wer aber mehr bringt, erhält Gutscheine für vergünstigte Bahnfahrten oder CO₂-Zertifikate."

Viele positive Nebeneffekte 

Abgesehen von der neuen Energie-Autarkie ergeben sich darauf eine Reihe von positiven Nebeneffekten. "Die Nation wird fitter, die Krankenkassen werden entlastet, Adipositas und Rückenleiden sinken dramatisch", haben sie in Grimma errechnet. Gelinge es mit Hilfe der KI, die Generatoren zu optimieren, Leitungsverluste zu minimieren und mit Zwischenspeichern Schwankungen in der Tretleistung auszugleichen, könne Deutschland der Welt ein weiteres Mal zeigen, dass man klare Zeichen für Nachhaltigkeit und Klimaschutz setzen und trotzdem eine digitale Großmacht sein könne.