Wie Digitalisierung und KI die Aviation Security beeinflussen

Die Zivilluftfahrt stellt nach wie vor ein attraktives Ziel für terroristische Anschläge dar. Gemäss der aktuellen "Global Terrorism Database (GTD)" (START, 2021) wurden in der Zeit von 1970 bis 2019 weltweit insgesamt 929 Anschläge gegen die Zivilluftfahrt verübt. Daraus resultierten beinahe 4’000 Tote und rund 3'500 Verwundete. Von diesen Zahlen ausgenommen sind die Opfer der verheerenden Terroranschläge vom 11. September 2001 in den USA. Die GTD klassifiziert diese Anschläge nicht als Anschläge gegen die Zivilluftfahrt, sondern ordnet diese den Targettypes "Privat Citizens & Property" und "Government (General)" zu. Die GTD führt allein für die Anschläge von 9/11 die Zahl von knapp 3'000 Toten und 15'000 Verletzten auf.

An welchem Punkt steht die Aviation Security heute? Kann sie durch die Digitalisierung und Anwendung von künstlicher Intelligenz (KI) positiv beeinflusst werden? Dieser Beitrag klärt Sie darüber auf.

Anpassungen der Sicherheitskonzepte meist reaktiv

Während in den Siebziger- und Achtzigerjahren Anschläge mit dem Angriffsziel Flugzeug dominierten, drehte sich dieser Trend um die Milleniumswende auf das Angriffsziel Flughafen. Dies lässt sich primär damit erklären, dass infolge des Anschlags von 9/11 massiv in die Sicherheitskontrollen investiert wurde. Bei diesen Verstärkungen der Sicherheitskonzepte wurden jedoch primär Massnahmen implementiert, welche dazu geeignet sind zu verhindern, dass Terroristen an Bord eines Flugzeuges gelangen können oder Sprengstoff via das Passagiergepäck und die Luftfracht an Bord eines Flugzeuges kommen. Dazu gehörten eine massive Verstärkung der Passagier- und Handgepäckkontrolle, die Sicherheitskontrolle von Luftfracht, aber auch Massnahmen in den Flugzeugen selbst. Dabei handelt es sich beispielsweise um verstärkte Cockpittüren und den Einsatz von verdeckt operierenden, bewaffneten Flugbegleiterinnen und Flugbegleitern, den sogenannten Air Marshalls.

Die bisherige Entwicklung von Aviation Security zeigt auf, dass Anpassungen an den Sicherheitskonzepten primär reaktiv erfolgten. Zudem führten die bisherigen Verschärfungen von Sicherheitsmassnahmen in der Zivilluftfahrt dazu, dass einerseits immer höhere Kosten für die Sicherheit zu verzeichnen sind und andererseits für die Passagiere infolge dieser intensiveren Kontrollen Zeitverzögerungen und Unannehmlichkeiten entstehen (Argomaniz & Lehr, 2016, S. 19–20).

Digitale Transformation längst überfällig

Zweifellos ist die digitale Transformation im Bereich Aviation Security längst überfällig. Metalldetektoren und 2D-Röntgenscannen sind ungeeignete Technologien, um eine Verdoppelung des Personenverkehrs in den nächsten 20 Jahren zu bewältigen. Das Fluggasterlebnis an den Sicherheitskontrollstellen hat sich in den vergangenen 20 Jahren nicht verbessert und ist weit hinter den Verbesserungen zurückgeblieben, die in anderen Bereichen der Abfertigungsprozesse von Flugpassagieren beobachtet wurden. Flüge werden häufig nicht mehr im Reisebüro gebucht, sondern direkt online bei den Airlines. Flugtickets kommen direkt aus dem heimischen Drucker. Nach der Buchung erfolgt das automatische Check-In via Internet und vor Ort wird der Koffer an einem Selbstbedienungsautomaten aufgegeben. Die Bordkartenkontrolle ist automatisiert, der einzige Flaschenhals bildet auf dem Weg ins Flugzeug nach wie vor noch die Sicherheitskontrolle. Nach der Sicherheitskontrolle wird es wieder zeitgemässer. Viele Flughäfen bieten bereits heute Selfboarding an und schon sitzt man im Flugzeug. An der Zieldestination erwartet einem allenfalls noch eine automatisierte Einreisekontrolle; Pass auf den Scanner legen, Gesicht in die Kamera halten und die Einreise wird gewährt.

Flugsicherheit am Wendepunkt

Es gibt allerdings Anzeichen dafür, dass auch der Bereich Aviation Security an einem Wendepunkt steht. Dies einerseits, weil sich Flughafenbetreiber auf die Customer Experience bei den Passagieren konzentrieren und Kosten im Bereich der Sicherheitskontrollen reduzieren wollen. Andererseits erhöhen Anbieter von Sicherheitssystemen ihre F&E-Budgets, um von Innovationsplattformen zu profitieren. Drei Handlungspfade stehen dabei m.E. im Vordergrund:

1. Computertomographie (CT)
In der Medizin bereits seit vielen Jahren verwendet, fasst diese Technologie langsam auch auf Flughäfen Fuss. Die Anwendung von Röntgengeräten mit CT-Technologie bei der Handgepäckkontrolle werden den Durchsatz (Anzahl Passagiere, welche pro Stunde eine Sicherheitskontrolllinie durchschreiten) und das Passagiererlebnis erheblich verbessern. Viele Flughäfen haben bereits Versuche durchgeführt und implementieren jetzt 3D-Bildgebung, so dass Laptops und Flüssigkeiten in Taschen verbleiben können. Der Einsatz der CT-Technologie bei der Gepäckkontrolle allein ist jedoch kein Allheilmittel. Eine Beschleunigung der Handgepäckkontrolle ist nicht gewinnbringend, wenn bei der Passagierkontrolle weiterhin Metalldetektoren oder statische Ganzkörperscanner eingesetzt werden.

2. Terahertz (Thz)-Strahlung
Die Anwendung von Thz-Strahlung beim Walk-Through-Bodyscanning ist das Gegenstück zum CT-Gepäckscanning und könnte die Passagierkontrolle revolutionieren. Die Durchsatzraten von Walk-Through-Körperscannern, die sich bereits in Erprobung und Zertifizierung befinden, entsprechen denen von CT-Scannern. Die Kombination von CT-Geräten und Thz-Bodyscannern werden einen Durchsatz von ca. 1’000 Passagieren und Gepäckstücken pro Stunde an den Sicherheitskontrollen ermöglichen; bis zu 10-mal schneller als das, was Passagiere heute üblicherweise auf Flughäfen erleben.

3. Künstliche Intelligenz (KI)
Diese Entwicklung ist der wahre Game-Changer. Ein Schlüsselfaktor in der KI ist das maschinelle Lernen und seine Untergruppe, das Deep Learning. Sicherheitskontrollen auf Flughäfen erzeugen grosse Datenmengen in Form von digitalisierten Röntgenbildern. Dies hat Potenzial. Daten, welche automatisierter und intelligenter zur Verbesserung und Optimierung verwendet werden, verbessern das Ergebnis des X-Ray Screenings, namentlich die Bildauswertung, signifikant. Smarte und anpassungsfähige Deep-Learning-Algorithmen werden zukünftig eine weitgehend automatisierte Bildauswertung zulassen und verbotene und/oder gefährliche Gegenstände erkennen.

KI ist das Zusatzwerkzeug, das (zukünftig) in Verbindung mit CT-Geräten und Thz-Bodyscannern verwendet wird. Höhere Durchsatzraten an Sicherheitskontrolllinien erfordern den Ersatz menschlicher Röntgenbildauswertung durch Algorithmen, welche Tausende von Bildern durchsuchen und Bedrohungen automatisiert erkennen können. Allerdings befinden wir uns noch nicht in einem Stadium, in welchem KI jede mögliche Bedrohung erkennen kann. Dies zeigt sich beispielsweise an der hohen Anzahl von Fehlalarmen bei der Bildauswertung von Gepäckröntgenbildern. Zudem fehlen aktuell noch die Definition von Standards sowie Test- und Zertifizierungsmethoden.

Der Weg in die Zukunft ist eine verstärkte Zusammenarbeit und ein konstruktives Engagement zwischen den Technologieentwicklern und -Lieferanten, Flughäfen und Regulierungsbehörden. Nur durch eine enge Zusammenarbeit wird die Branche die Chance auf eine datengesteuerte und letztlich sicherere Zukunft umsetzen können.

Quellen und weiterführende Informationen

Argomaniz, J. & Lehr, P. (2016). Political Resilience and EU Responses to Aviation Terrorism. Studies in Conflict & Terrorism 39 (4), 363–379.

National Consortium for the Study of Terrorism and Responses to Terrorism (START) (2021). Global Terrorism Database.