In Städten und deren Umfeld ist eine Vielzahl von kritischen Infrastrukturen angesiedelt, die wesentliche Dienste in einem geografisch engen Raum bereitstellen und dadurch zueinander in physischer und logischer Abhängigkeit stehen. Besonders Infrastrukturen wie Strom, Gas, Wasser, Kommunikation, Lebensmittel, Treibstoff, Straße und Schiene betreiben weitläufige Netzwerke.
Simulation zeigt Zusammenhänge
Stefan Rass vom Institut für angewandte Informatik erarbeitet nun im von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft unterstützten Projekt ODYSSEUS gemeinsam mit seinem Team einen Rahmen für eine Simulation, die die Folgen von Angriffen auf diese miteinander vernetzten Infrastrukturen berechnet: „Für den Schutz dieser kritischen Versorgungsinfrastrukturen brauchen wir eine detaillierte Risikoanalyse. Dabei müssen wir auf das Zusammenwirken dieser Netzwerke sowie auf potenzielle Kaskadeneffekte fokussieren.“
Aber auch die zuletzt zunehmend ins Blickfeld geratenen „Soft Targets“, also für Terroranschläge attraktive Ziele im öffentlichen Raum, hätten im Fall eines Anschlags Auswirkungen auf diese Netzwerke. Mit ODYSSEUS will man nun ein simulationsbasiertes, domänenübergreifendes Risikomodell am Beispiel der Stadt Wien erstellen.
Einsatz künstlicher Intelligenz
Dieses soll die Netzwerke der zentralen Versorgungsinfrastrukturen sowie die Transportnetzwerke beschreiben. Rass sagte, man setze dafür Techniken der künstlichen Intelligenz ein, um eine möglichst realitätsnahe Nachbildung zu konstruieren, einen „Digital Twin“. Auf Basis dieses Modells werden Rass und sein Team potenzielle Bedrohungen simulieren. Dabei werden sie sowohl Naturkatastrophen als auch durch Menschen verursachte Zwischenfälle heranziehen.
Ziel sind gezielte Sicherheitsmaßnahmen
„Neu an unserer Arbeit wird der Fokus auf die dynamischen Zusammenhänge zwischen den Netzwerken sein. Dafür werden wir mathematische Modelle aus der Stochastik für eine realitätsnahe Darstellung entwickeln“, so Rass. Eines der zentralen Ergebnisse von ODYSSEUS wird eine Simulationsumgebung sein, die eine detaillierte Bewertung der Auswirkungen von Bedrohungen unter Berücksichtigung der städtischen Bevölkerung ermöglicht.
Die Ergebnisse beschreiben, welche potenziellen Kompensations- und Verdrängungsmechanismen innerhalb des mehrschichtigen Netzwerks der Infrastrukturen bzw. der öffentlichen Räume zu erwarten sind. „Aus dieser Erkenntnis können zielgerichtete präventive Sicherheitsmaßnahmen abgeleitet, dargestellt und evaluiert werden“, sagte Rass.