Technologische Übergänge

Technologische Übergänge (TT) lassen sich am besten als eine Sammlung von Theorien beschreiben, die erklären, wie technologische Innovationen entstehen, welche Triebkräfte dahinterstecken und wie sie in die Gesellschaft integriert werden. ^{[ 1 ]} TT stützt sich auf verschiedene Disziplinen, darunter Wissenschaftsgeschichte , Technikforschung und evolutionäre Ökonomie . Neben dem technologischen Fortschritt berücksichtigt TT auch umfassendere gesellschaftliche Veränderungen wie „Nutzerpraktiken, Regulierung, industrielle Netzwerke (Lieferung, Produktion, Vertrieb), Infrastruktur und symbolische Bedeutung oder Kultur“. ^{[ 2 ]} Hughes ^{[ 3 ]} spricht vom „nahtlosen Netz“, in dem physische Artefakte, Organisationen, wissenschaftliche Gemeinschaften und soziale Praktiken miteinander verwoben sind. Ein technologischer Übergang findet statt, wenn es zu einer grundlegenden Veränderung dieser soziotechnischen Konfigurationen kommt. ^{[ 2 ] [ 4 ]}

Die Forschung zu technologischen Übergängen stützt sich auf verschiedene Disziplinen, darunter Wissenschaftsgeschichte , Technikforschung und evolutionäre Ökonomie . ^{[ 2 ]} Der Fokus der evolutionären Ökonomie liegt auf dem wirtschaftlichen Wandel, doch wurde in der Literatur auch der technologische Wandel als dessen Triebkraft betrachtet. ^{[ 5 ]} Joseph Schumpeter betonte in seiner klassischen Theorie der wirtschaftlichen Entwicklung ^{[ 6 ]} nicht-ökonomische Kräfte als Wachstumstreiber. Der Mensch, der Unternehmer, wird als Ursache der wirtschaftlichen Entwicklung gesehen, die sich als zyklischer Prozess vollzieht. Schumpeter argumentierte, dass radikale Innovationen die Kondratjew-Zyklen auslösen.

Der russische Ökonom Kondratjew ^{[ 7 ]} ging davon aus, dass das Wirtschaftswachstum in etwa 50-jährigen Zyklen mit anschließendem Aufschwung und Abschwung verläuft. Diese Zyklen sind durch Phasen der Expansion, Stagnation und Rezession gekennzeichnet. Die Expansionsphase ist mit der Einführung neuer Technologien verbunden, beispielsweise der Dampfkraft oder des Mikroprozessors. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung seiner Arbeiten nahm Kondratjew an, dass im 19. Jahrhundert zwei Zyklen stattgefunden hatten und ein dritter zu Beginn des 20. Jahrhunderts einsetzte. Moderne Autoren wie Freeman und Perez ^{[ 8 ]} beschreiben fünf Zyklen in der Neuzeit:

• Die industrielle Revolution (1770–1830)
• Viktorianischer Wohlstand: Zeitalter von Dampf und Eisenbahn (1830–1880)
• Das Zeitalter des Stahls (1880–1930)
• Öl, Massenproduktion und die Konsumgesellschaft (1930–1980)
• Das Informationszeitalter (1980-?)

Freeman und Perez ^{[ 8 ]} schlugen vor, dass jeder Zyklus aus allgegenwärtigen Technologien, deren Produktion und den sie tragenden Wirtschaftsstrukturen besteht. Diese als „technoökonomische Paradigmen“ bezeichneten Konzepte gehen davon aus, dass der Wechsel von einem Paradigma zum anderen auf neu entstehende Technologien zurückzuführen ist.

Nach der Finanzkrise von 2008 haben Autoren wie Moody und Nogrady ^{[ 9 ]} die These aufgestellt, dass aus dem alten Zyklus ein neuer entsteht, der sich um den Einsatz nachhaltiger Technologien in einer ressourcenknappen Welt dreht.

Thomas Kuhn ^{[ 10 ]} beschrieb einen Paradigmenwechsel als einen grundlegenden Wandel im Verständnis einer wissenschaftlichen Theorie. Ein Beispiel aus der Wissenschaft ist der Wandel von der Miasma- zur Keimtheorie als Krankheitsursache. Darauf aufbauend entwickelte Giovanni Dosi ^{[ 11 ]} die Konzepte der „technischen Paradigmen“ und „technologischen Trajektorien“. Betrachtet man die Arbeitsweise von Ingenieuren, so stellt das technische Paradigma eine Sichtweise auf das technologische Problem dar, eine Definition der Probleme und ihrer Lösungen. Es skizziert den konkreten Fortschritt. Indem es die zu lösenden Probleme identifiziert, beeinflusst das Paradigma den technologischen Wandel. Das Muster der Problemlösungsaktivitäten und die Richtung des Fortschritts bilden die technologische Trajektorie. In ähnlicher Weise definierten Nelson und Winter [ ^{12, 13 ] das Konzept des „} technologischen Regimes“, das den technologischen Wandel durch die Überzeugungen von Ingenieuren hinsichtlich der zu lösenden Probleme lenkt. Die Arbeit der Akteure und Organisationen ist das Ergebnis organisatorischer und kognitiver Routinen, welche das Suchverhalten bestimmen. Dadurch werden Grenzen und auch Trajektorien (Richtungen) zu diesen Grenzen festgelegt.

In jüngster Zeit hat sich der akademische Nachhaltigkeitsdiskurs und der Forschungsschwerpunkt über die Untersuchung technologischer Produkte, Innovationen und der damit einhergehenden Transformationsprozesse hinaus erweitert. ^{[ 14 ]} Ein Großteil der Literatur untersucht technologische Artefakte und Innovationen nun im Kontext soziotechnischer Systeme. ^{[ 15 ]} Es wird argumentiert, dass dieser zeitgenössische Ansatz sowohl auf ein gestiegenes Verständnis der Dringlichkeit von Umweltproblemen als auch auf die Erkenntnis zurückzuführen ist, dass substanziellere Transformationen in mehreren voneinander abhängigen Systemen erforderlich sind, um deren Auswirkungen zu mindern. ^{[ 16 ]}

Das Rahmenkonzept der technologischen Übergänge erkennt die Koevolution und wechselseitige Entwicklung gesellschaftlicher Veränderungen parallel zu technologischen Innovationen an. Das Rahmenkonzept der soziotechnischen Übergänge hingegen betrachtet die interdependenten Verbindungen zwischen Technologie und Systemen, die sowohl den Bedarf an neuen Innovationen generieren als auch diese letztendlich hervorbringen und erhalten, umfassender. ^{[ 17 ]} Konkret umfassen die Systeme des soziotechnischen Paradigmas Technologie, Lieferketten, Infrastruktur, Wartungsnetzwerke, Regulierung, kulturelle Bedeutung sowie Nutzerpraktiken und Märkte. ^{[ 18 ]} Soziotechnische Übergänge lassen sich somit als mehrdimensionale Verschiebung von einem soziotechnischen System zu einem anderen definieren, die Veränderungen sowohl in technologischen als auch in sozialen Systemen beinhaltet, welche in einem Rückkopplungsmechanismus intrinsisch miteinander verbunden sind. ^{[ 14 ]} Generell verlaufen soziotechnische Übergänge langsam, da technologische Innovationen aufgrund der Starrheit wirtschaftlicher, sozialer, kultureller, infrastruktureller und regulatorischer Normen tendenziell schrittweise und entlang festgelegter Pfade erfolgen. ^{[ 19 ]} Dies wird als Pfadabhängigkeit bezeichnet und führt zu technologischen „Lock-ins“, die Innovationen verhindern, welche den Status quo in Frage stellen. ^{[ 20 ]} Daher hängt der Durchbruch und die Verbreitung technologischer Innovationen von mehr als nur ihren jeweiligen Vorteilen ab, was einen Einblick in die Komplexität der wirkenden Kräfte und vielfältigen Dimensionen ermöglicht.

Die Mehrebenenperspektive (MLP) ist ein Analyseinstrument, das versucht, diese Komplexität und den Widerstand gegen Veränderungen zu bewältigen. Im Gegensatz zu einzelnen technologischen Innovationen konzentriert sich die MLP auf die Dynamik umfassenderer Übergangsentwicklungen und befasst sich mit Transformationen soziotechnischer Systeme, insbesondere mit Übergängen hin zu Nachhaltigkeit und Resilienz. ^{[ 21 ]} Wie der Name schon sagt, postuliert die MLP drei analytische und heuristische Ebenen, auf denen Prozesse interagieren und sich ausrichten, um Transformationen soziotechnischer Systeme zu bewirken: die Landschaft (Makroebene), die Regime (Mesoebene) und die Nischen (Mikroebene) . ^{[ 22 ]} Die Regimeebene repräsentiert die gegenwärtigen Strukturen und Praktiken, die durch dominante, sich selbst verstärkende Regeln, Institutionen und Technologien gekennzeichnet sind. ^{[ 23 ]} Das soziotechnische Regime ist dynamisch stabil, da Innovationen zwar inkrementell und entlang einer vorhersehbaren Entwicklungslinie stattfinden. ^{[ 14 ]} Dies führt dazu, dass das Regime „festgefahren“ ist und sowohl technologischen als auch sozialen Übergängen widersteht. ^{[ 24 ]} Zweitens wird die Landschaftsebene als die exogenen, umfassenderen Kontextentwicklungen tief verwurzelter kultureller Muster, der Makroökonomie, der Makropolitik und räumlicher Strukturen definiert, die potenziell durch Schocks im Zusammenhang mit Kriegen, Wirtschaftskrisen, Naturkatastrophen und politischen Umbrüchen entstehen. ^{[ 25 ]} Darüber hinaus liegen Landschaften außerhalb des direkten Einflusses von Akteuren, stimulieren diese jedoch und üben Druck auf sie auf der Ebene des Regimes und der Nische aus. Schließlich wird die Nische als der „Ort für radikale Innovationen“ definiert, an dem engagierte Akteure die Entwicklung technologischer Neuheiten fördern. ^{[ 26 ]} Angeregt durch Markt- und Regulierungseinflüsse, fördert die Nische Innovationen, die sich grundlegend vom herrschenden Regime unterscheiden und in der Regel Landschaftsentwicklungen erfordern, welche auf der Ebene des Regimes neue Möglichkeiten eröffnen. ^{[ 19 ]} Daher schreibt das MLP soziotechnische Übergänge der Interaktion stabilisierender Kräfte auf der Ebene des Regimes mit destabilisierenden Kräften sowohl auf der Landschafts- als auch auf der Nischenebene zu. ^{[ 20 ]}

Aufgrund des systemischen Ansatzes des MLP kann die Analyse aus verschiedenen disziplinären Perspektiven erfolgen, entsprechend ihren jeweiligen Ontologien und Prioritäten. Aus stadtplanerischer Sicht kann das Rahmenwerk genutzt werden, um die mit kohlenstoffarmen Verkehrssystemen verbundenen Barrieren und Triebkräfte zu identifizieren und so politische Maßnahmen gezielter auszurichten. ^{[ 27 ]} Aus Sicht der urbanen Mobilität ist die Landschaftsebene derzeit sowohl stabilisierenden als auch destabilisierenden Kräften ausgesetzt. Konkret destabilisieren Peak Oil, die öffentliche Besorgnis über die Untätigkeit im Klimaschutz und Informationstechnologien, die den Alltag digitalisieren (z. B. Telearbeit), die Landschaftsebene und das System der Automobilität. ^{[ 28 ]} Umgekehrt wird die Landschaftsebene durch stabilisierende Kräfte wie kulturelle Präferenzen für Privateigentum, Zeitersparnis, Autonomie und Privatsphäre sowie durch eine autogerechte Stadtstruktur und Infrastruktur gefestigt. ^{[ 29 ]} Verstärkt wird dies durch den globalen Druck der Globalisierung, der eine zunehmende urbane Mobilität zur Steigerung des Waren- und Personenverkehrs voraussetzt. ^{[ 28 ]}

Diese Spannung zwischen stabilisierenden und destabilisierenden Kräften spiegelt sich im vorherrschenden Automobilitätsregime wider. Stabilisiert wird dieses Regime durch kontinuierliche Investitionen in Straßenprojekte, etablierte Lebensstilnormen und Verbraucherpräferenzen, die die Autonutzung aufrechterhalten, sowie durch den Widerstand etablierter Akteure wie Verkehrsplaner, politische Entscheidungsträger und Vertreter der Automobilindustrie (z. B. Automobilhersteller) gegen grundlegende Veränderungen. ^{[ 29 ]} Trotz dieser Stabilität haben Veränderungen im Umfeld zu Schwachstellen im Regime geführt, etwa durch Maßnahmen zur Verkehrsberuhigung (Verkehrsberuhigung, Parkbeschränkungen usw.), ein nachlassendes politisches Engagement für das Regime und das Bewusstsein der Akteure für die mit dem Klimawandel verbundenen Belastungen der Landschaft. ^{[ 30 ]}

In diesem Kontext sind Nischeninnovationen entstanden, die die Annahmen und Normen des bestehenden Systems in Frage stellen, vorwiegend in Form lokaler politischer und infrastruktureller Initiativen auf Stadtebene. So wurden beispielsweise intermodale Mobilitätskonzepte wie die Integration von Bus, Fahrrad und Bahn sowie Fahrradverleih- und -teilungssysteme weltweit in vielen Städten erprobt. ^{[ 29 ]} Auch Nischenkonzepte der nachhaltigen Stadtplanung wie kompakte Städte, intelligentes Wachstum und verkehrsorientierte Entwicklung haben sich in der Diskussion um nachhaltige Mobilität vereinzelt etabliert. ^{[ 29 ]} Die Persistenz des Automobilsystems aufgrund der allgemeinen Stabilität der Rahmenbedingungen hat jedoch zu einer begrenzten und kleinräumigen Umsetzung dieser Nischeninnovationen geführt. ^{[ 29 ]} Daher scheinen die vorherrschenden Nutzerpräferenzen und kulturellen Werte auf lokaler Ebene ein wesentliches Hindernis für den soziotechnischen Wandel von Verkehrssystemen darzustellen, da sie das Automobilsystem stabilisieren und somit die Etablierung von Nischeninnovationen verhindern.

Die Art der Übergänge variiert, und die unterschiedlichen Eigenschaften führen zum Auftreten mehrerer Pfade. Geels und Schot ^{[ 31 ]} definierten fünf Übergangspfade:

• Reproduktion: Laufende Veränderungen auf Regimeebene.
• Transformation: Ein soziotechnisches Regime, das sich verändert, ohne dass eine monopolisierende Technologie entsteht.
• Technologische Substitution: Eine etablierte Technologie wird durch eine radikale Innovation ersetzt, was zu einem neuen soziotechnischen Regime führt.
• Entkopplung und Neuausrichtung: Schwächen des Systems führen zum Aufkommen konkurrierender neuer Technologien und damit zur Entstehung eines dominanten Modells (z. B. das Automobil, das das Pferd als primäres Landtransportmittel ablöst).
• Rekonfiguration: Wenn mehrere miteinander verknüpfte Technologien durch eine ähnlich verknüpfte alternative Technologiegruppe ersetzt werden.

Es wurden sechs Merkmale des technologischen Übergangs identifiziert. ^{[ 1 ] [ 32 ]}

Übergänge sind koevolutionär und multidimensional. Technologische Entwicklungen verlaufen eng verknüpft mit gesellschaftlichen Bedürfnissen, Wünschen und Nutzungsweisen. Die Akzeptanz und Verbreitung einer Technologie basiert auf diesem Zusammenspiel von Innovation und gesellschaftlichen Anforderungen. Koevolution hat verschiedene Aspekte. Neben der Koevolution von Technologie und Gesellschaft wurden auch Aspekte zwischen Wissenschaft, Technologie, Nutzern und Kultur berücksichtigt. ^{[ 5 ]}

Mehrere Akteure sind beteiligt. Wissenschaftliche und ingenieurtechnische Gemeinschaften spielen zwar eine zentrale Rolle bei der Technologieentwicklung, doch ist eine Vielzahl von Akteuren am Übergangsprozess beteiligt. Dazu gehören Organisationen, politische Entscheidungsträger, Regierungen, Nichtregierungsorganisationen, Interessengruppen und andere.

Übergänge finden auf mehreren Ebenen statt. Wie im MLP gezeigt, erfolgen Übergänge durch das Zusammenspiel von Prozessen auf verschiedenen Ebenen.

Übergänge sind ein langfristiger Prozess. Ein vollständiger Systemwandel braucht Zeit und kann Jahrzehnte dauern. Fallstudien zeigen, dass er zwischen 40 und 90 Jahren dauern kann. ^{[ 33 ]}

Übergänge sind radikal. Damit ein echter Übergang stattfinden kann, muss die Technologie eine radikale Innovation sein.

Veränderung verläuft nicht linear. Die Veränderungsrate variiert im Laufe der Zeit. Beispielsweise kann die Veränderungsrate in der Entwicklungsphase (auf der Nischenebene) langsam sein, aber deutlich schneller, wenn ein Durchbruch erfolgt.

Die Diffusion einer Innovation beschreibt, wie, in welchem ​​Tempo und aus welchen Gründen sie von der Gesellschaft aufgenommen wird. ^{[ 34 ]} Die Diffusion einer technologischen Innovation in die Gesellschaft lässt sich in verschiedene Phasen unterteilen. ^{[ 35 ]} Die Vorentwicklungsphase ist die Zeit, in der die neue Technologie noch keine Auswirkungen hat. Die Startphase markiert den Beginn des Systemwandels. Ein Durchbruch findet statt, wenn durch das Zusammenspiel wirtschaftlicher, sozialer und kultureller Kräfte grundlegende Veränderungen in bestehenden Strukturen erfolgen. Sobald sich die Veränderungsrate verringert und ein neues Gleichgewicht erreicht hat, spricht man von Stabilisierung. Ein vollständiger Übergang beinhaltet eine Überarbeitung bestehender Regeln und einen Wandel von Überzeugungen, was Zeit benötigt und typischerweise mindestens eine Generation umfasst. ^{[ 35 ]} Dieser Prozess kann durch einschneidende, unvorhergesehene Ereignisse wie Krieg oder Wirtschaftskrisen beschleunigt werden.

Geels ^{[ 5 ]} schlug einen ähnlichen vierphasigen Ansatz vor, der auf der von niederländischen Wissenschaftlern entwickelten Mehrebenenperspektive (MLP) basiert. In Phase eins entsteht eine Neuheit aus dem bestehenden System. In Phase zwei erfolgt die Weiterentwicklung auf Nischenebene. Wie zuvor kommt es in Phase drei zum Durchbruch. Gemäß der MLP-Terminologie steht die neue Technologie, nachdem sie auf Nischenebene entwickelt wurde, im Wettbewerb mit dem etablierten System. Um sich durchzusetzen und eine breite Verbreitung zu erreichen, sind externe Faktoren – „Chancenfenster“ – erforderlich.

Eine Reihe möglicher Umstände kann als Gelegenheitsfenster für die Verbreitung neuer Technologien dienen:

• Interne technische Probleme im bestehenden System. Solche, die sich nicht durch die Weiterentwicklung bestehender Technologien lösen lassen, wirken als Treiber für neue Technologien.
• Probleme, die außerhalb des Systems liegen. Solche „Probleme“ werden oft von Interessengruppen definiert und erfordern breitere gesellschaftliche oder politische Unterstützung. Ein Beispiel hierfür sind Umweltbelange.
• Sich ändernde Nutzerpräferenzen. Es ergeben sich Chancen, wenn bestehende Technologien die Nutzerbedürfnisse nicht erfüllen können.
• Strategischer Vorteil. Der Wettbewerb mit Konkurrenten kann Innovationen erforderlich machen.
• Komplementäre Technologien. Deren Verfügbarkeit einen Durchbruch ermöglichen könnte.

Neben externen Einflüssen katalysieren interne Faktoren die Verbreitung. ^{[ 5 ]} Dazu gehören ökonomische Faktoren wie das Preis-Leistungs-Verhältnis. Soziotechnische Perspektiven konzentrieren sich auf die Verbindungen zwischen unterschiedlichen sozialen und technologischen Elementen. ^{[ 36 ]} Nach dem Durchbruch löst die neue Technologie in den letzten Phasen die alte ab.

Die Erforschung technologischer Übergänge hat weit mehr Bedeutung als nur akademisches Interesse. Die in der Literatur beschriebenen Übergänge beziehen sich zwar auf historische Prozesse, wie beispielsweise die von Geels untersuchten Verkehrswenden, doch sind Systemveränderungen erforderlich, um einen sicheren Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu gewährleisten ( ^{[ 1 ], [ 5 ]} ). Aktuelle strukturelle Probleme zeigen sich in einer Reihe von Sektoren ( ^{[ 5 ])} . Die Abhängigkeit vom Öl ist im Energiesektor aufgrund von Verfügbarkeit, Zugang und Beitrag zu Treibhausgasemissionen problematisch. Der Verkehrssektor ist ein Hauptenergieverbraucher und verursacht erhebliche Treibhausgasemissionen. Die Nahrungsmittelproduktion muss mit dem stetigen Bevölkerungswachstum Schritt halten und gleichzeitig die Herausforderungen des Klimawandels und der Verkehrsprobleme bewältigen. Schrittweise Veränderungen haben zwar Verbesserungen gebracht, doch für eine nachhaltigere Zukunft ist ein radikalerer Wandel notwendig.

Aus der Forschung zu technologischen Übergängen entwickelte sich das Feld des Übergangsmanagements. Dieses zielt darauf ab, die Entwicklung komplexer soziotechnischer Systeme hin zu nachhaltigeren Mustern zu lenken. ^{[ 1 ]} Während sich die Forschung zu technologischen Übergängen weitgehend auf historische Prozesse stützt, versuchen Befürworter des Übergangsmanagements, laufende Übergänge aktiv zu steuern.

Genus und Coles ^{[ 33 ]} äußerten Kritikpunkte an der Analyse technologischer Übergänge, insbesondere bei Anwendung des MLP. Empirische Forschung zu aktuellen technologischen Übergängen ist begrenzt und konzentriert sich auf historische Übergänge. Je nach Perspektive auf Fallstudien können diese Übergänge anders dargestellt werden, als sie tatsächlich verlaufen sind. Beispielsweise könnte das Fahrrad als Zwischentechnologie zwischen Pferd und Auto betrachtet werden. Aus einer kürzeren, anderen Perspektive betrachtet, könnte dies als eigenständiger Übergang erscheinen. Die Bestimmung des Charakters eines Übergangs ist problematisch: Wann er begann und endete oder ob er im Sinne einer radikalen Innovation stattfand, die ein bestehendes soziotechnisches System ablöste. Die Zeitwahrnehmung wirft Zweifel daran auf, ob ein Übergang überhaupt stattgefunden hat. Betrachtet man ihn über einen ausreichend langen Zeitraum, können selbst scheinbar statische Systeme schließlich radikale Veränderungen erfahren. Das MLP wurde auch von Wissenschaftlern kritisiert, die Nachhaltigkeitsübergänge mithilfe von Theorien sozialer Praxis untersuchen. ^{[ 37 ]}

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