Es wird mit einem Lichtblitz beginnen, der heller ist als alle Worte einer menschlichen Sprache es beschreiben können. Wenn die Bombe einschlägt, wird ihre Wärmestrahlung, die in nur 300 Hundertmillionstelsekunden freigesetzt wird, die Luft über der K Street auf etwa 18 Millionen Grad Celsius aufheizen. Die Strahlung wird so hell sein, dass sie die Photochemikalien in der Netzhaut jedes Betrachters ausbleichen wird, so dass Menschen in Bethesda und auf der Andrews Air Force Base sofort, wenn auch nur vorübergehend, blind werden. In einer Sekunde werden sich Tausende von Autounfällen auf allen Straßen und Autobahnen im Umkreis von 15 Meilen um die Stadt häufen und viele davon unpassierbar machen.
Das ist es, was Wissenschaftler mit Sicherheit darüber wissen, was passieren würde, wenn Washington, DC, von einer Atombombe getroffen würde. Aber nur wenige wissen, was die Menschen tun werden – diejenigen, die nicht bei der Explosion oder dem unmittelbaren Fallout ums Leben kommen. Werden sie randalieren? Fliehen? In Panik geraten? Chris Barrett aber weiß es.
Als der Informatiker seine Karriere am Los Alamos National Laboratory, dem Geburtsort der Atombombe, begann, ging der Kalte Krieg in sein fünftes Jahrzehnt. Es war 1987, noch vier Jahre vor dem Zusammenbruch der Sowjetunion. Die Forscher hatten Hochrechnungen über den Explosionsradius und den Fallout erstellt, der sich aus einer 10-Kilotonnen-Bombe ergeben würde, die in der Hauptstadt des Landes einschlagen würde, aber sie berechneten hauptsächlich die unmittelbare Zahl der Todesopfer. Für die Planung von Rettungs- und Bergungsmaßnahmen wurden sie kaum verwendet, denn damals war das wahrscheinlichste Szenario die gegenseitige Zerstörung.
Aber in den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Welt verändert. Nukleare Bedrohungen gehen nicht mehr von Weltmächten aus, sondern von Schurkenstaaten und terroristischen Organisationen. Die USA verfügen heute über ein 40 Milliarden Dollar teures Raketenabfangsystem; die totale Vernichtung wird nicht mehr vorausgesetzt.
Auch die Wissenschaft der Vorhersage hat sich stark verändert. Forscher wie Barrett, der das Biocomplexity Institute an der Virginia Tech leitet, haben jetzt Zugang zu einer noch nie dagewesenen Menge an Daten aus mehr als 40 verschiedenen Quellen, darunter Smartphones, Satelliten, Fernsensoren und Volkszählungen. Damit können sie synthetische Populationen der gesamten Stadt DC modellieren – und diese unglücklichen, imaginären Menschen immer wieder eine hypothetische Explosion erleben lassen.
Dieses Wissen ist nicht nur theoretisch: Das Verteidigungsministerium nutzt Barretts Simulationen – die das Verhalten der Überlebenden in den 36 Stunden nach der Katastrophe projizieren -, um Notfallstrategien zu entwickeln, von denen sie hoffen, dass sie das Beste aus der schlimmstmöglichen Situation machen.
Man kann sich Barretts System als eine Reihe von virtualisierten Darstellungsebenen vorstellen. Unten befindet sich eine Reihe von Datensätzen, die die physische Landschaft von DC beschreiben – Gebäude, Straßen, das Stromnetz, Wasserleitungen, Krankenhaussysteme. Darüber befinden sich dynamische Daten, z. B. über den Verkehrsfluss in der Stadt, den Stromverbrauch und die Telekommunikationsbandbreite. Und dann ist da noch die synthetische menschliche Bevölkerung. Die Zusammensetzung dieser E-People wird anhand von Volkszählungsdaten, Mobilitätserhebungen, Tourismusstatistiken, Social-Media-Netzwerken und Smartphone-Daten bestimmt, die bis auf einen einzelnen Stadtblock kalibriert sind.
Sagen wir, Sie sind ein Elternteil in einem berufstätigen Zweipersonenhaushalt mit zwei Kindern unter 10 Jahren und wohnen an der Ecke First und Adams Street. Die synthetische Familie, die an dieser Adresse in der Simulation lebt, fährt vielleicht nicht zu dem Büro, der Schule oder der Kindertagesstätte, die Ihre Familie jeden Tag besucht, aber irgendwo in Ihrem Block wird eine vierköpfige Familie etwas Ähnliches zu ähnlichen Tageszeiten tun. „Sie sind nicht Sie, sie sind nicht ich, sie sind Menschen in ihrer Gesamtheit“, sagt Barrett. „Aber es ist genau wie der Block, in dem du wohnst: dieselben Familienstrukturen, dieselben Aktivitätsstrukturen, alles.“
Die Zusammenführung der mehr als 40 Datenbanken, um diese einzige Momentaufnahme zu erhalten, erfordert enorme Rechenleistung. Um alles mit einer hypothetischen Atombombe in die Luft zu jagen und die Entwicklung 36 Stunden lang zu beobachten, braucht man exponentiell mehr. Als Barretts Gruppe an der Virginia Tech simulierte, was passieren würde, wenn die Bevölkerung sechs verschiedene Verhaltensweisen an den Tag legen würde – z. B. die Suche nach medizinischer Versorgung im Vergleich zur Suche nach einem Unterschlupf – dauerte die Simulation mehr als einen Tag und erzeugte 250 Terabyte an Daten. Dabei wurde der neue 8.600-Core-Cluster des Instituts genutzt, der kürzlich von der NASA gespendet wurde. Letztes Jahr gewährte die US-Behörde für den Abbau von Bedrohungen dem Institut 27 Millionen Dollar, um das Tempo der Analyse zu beschleunigen, so dass sie fast in Echtzeit durchgeführt werden konnte.
Das System nutzt bestehende Zerstörungsmodelle, die seit Jahrzehnten gut charakterisiert sind. Die Simulation der ersten 10 oder so Minuten nach dem Einschlag beansprucht also nicht viel Rechenleistung. Zu diesem Zeitpunkt werden die aufeinanderfolgenden Wellen von Hitze, Strahlung, Druckluft und geomagnetischen Schwankungen jedes Gebäude im Umkreis von fünf Meilen um die 1600 Pennsylvania Avenue durchdrungen haben. Diese starken Impulse werden das Stromnetz lahm legen, Computer lahm legen, Telefone lahm legen, Fadenmuster in menschliches Fleisch brennen, Lungen implodieren lassen, Trommelfelle durchlöchern, Wohnhäuser zum Einsturz bringen und jedes Fenster im Großraum zu einem Schrapnell machen. Etwa 90.000 Menschen werden tot sein, fast alle anderen werden verletzt sein. Und der nukleare Fallout wird erst der Anfang sein.
An dieser Stelle beginnen Barretts Simulationen wirklich interessant zu werden. Neben Informationen darüber, wo sie leben und was sie tun, werden jedem synthetischen Washingtoner nach der ersten Explosion auch eine Reihe von Merkmalen zugewiesen – wie gesund er ist, wie mobil er ist, wann er zuletzt telefoniert hat, ob er einen Notruf empfangen kann. Und vor allem, welche Maßnahmen sie ergreifen werden.
Diese basieren auf historischen Studien darüber, wie sich Menschen bei Katastrophen verhalten. Selbst wenn die Menschen aufgefordert werden, sich in Sicherheit zu bringen, bis Hilfe eintrifft, befolgen sie diese Anweisung in der Regel nur, wenn sie mit Familienangehörigen kommunizieren können. Außerdem gehen sie eher in Richtung eines Katastrophengebiets als von dort weg – entweder um nach Familienmitgliedern zu suchen oder um Menschen in Not zu helfen. Barrett sagt, dass er dies am deutlichsten erfahren hat, als er sah, wie die Menschen in den Stunden nach dem 11. September 2001 reagierten.
In dem Modell kann jeder künstliche Bürger den Gesundheitszustand seiner Familienmitglieder verfolgen; dieses Wissen wird immer dann aktualisiert, wenn sie entweder erfolgreich einen Anruf tätigen oder sie persönlich treffen. Die Simulation läuft wie ein undurchschaubarer, knorriger Entscheidungsbaum ab. Das Modell stellt jedem Agenten immer wieder eine Reihe von Fragen, während die Zeit voranschreitet: Ist Ihr Haushalt zusammen? Wenn ja, begeben Sie sich zum nächstgelegenen Evakuierungsort. Wenn nicht, rufen Sie alle Haushaltsmitglieder an. Diese Fragen werden mit der Wahrscheinlichkeit verknüpft, dass das Telefon des Avatars zu diesem Zeitpunkt funktioniert, dass die Familienmitglieder noch am Leben sind und dass sie nicht so viel Strahlung abbekommen haben, dass sie zu krank sind, um sich zu bewegen. Und so weiter und so fort, bis die 36-Stunden-Uhr abgelaufen ist.
Dann kann Barretts Team Experimente durchführen, um zu sehen, wie unterschiedliche Verhaltensweisen zu unterschiedlichen Sterberaten führen. Was führt zu den schlechtesten Resultaten? Wenn Menschen Meldungen übersehen oder missachten, die sie auffordern, ihre Evakuierung zu verzögern, sind sie möglicherweise einem größeren Teil des Fallouts ausgesetzt – dem restlichen radioaktiven Staub und der Asche, die aus der Atmosphäre „herausfallen“. Etwa 25.000 Menschen mehr sterben, wenn jeder versucht, ein Held zu sein und sich einer tödlichen Strahlung aussetzt, wenn er sich Ground Zero bis auf eine Meile nähert.
Diese Szenarien geben Hinweise darauf, wie die Regierung tödliches Verhalten minimieren und andere Verhaltensweisen fördern könnte. Wie zum Beispiel das Einrichten von temporären Mobilfunknetzen oder die Übertragung von Drohnen aus. „Wenn die Telefone auch nur ansatzweise funktionieren, können die Menschen aufgrund der Informationen bessere Entscheidungen treffen“, sagt Barrett. Dann sind sie Teil der Lösung und nicht nur ein Problem, das es zu bewältigen gilt. „Überlebende können aus erster Hand über die Bedingungen vor Ort berichten – sie können zu menschlichen Sensoren werden.“
Nicht jeder ist davon überzeugt, dass umfangreiche Simulationen die beste Grundlage für die Formulierung einer nationalen Politik sind. Lee Clarke, ein Soziologe an der Rutgers-Universität, der sich mit Katastrophen befasst, bezeichnet diese Art von Bereitschaftsplänen als „Fantasiedokumente“, die der Öffentlichkeit ein Gefühl der Beruhigung vermitteln sollen, aber nicht viel mehr. „Sie geben vor, dass wirklich katastrophale Ereignisse kontrolliert werden können“, sagt er, „während wir in Wahrheit wissen, dass wir sie entweder nicht kontrollieren können oder es nicht wissen können.“
Vielleicht nicht, aber jemand muss es trotzdem versuchen. In den nächsten fünf Jahren wird Barretts Team sein Hochdurchsatz-Modellierungssystem nutzen, um die Defense Threat Reduction Agency nicht nur bei der Bekämpfung von Atombomben, sondern auch bei Infektionskrankheiten und Naturkatastrophen zu unterstützen. Das bedeutet, dass sie das System aktualisieren, um in Echtzeit auf alle Daten zu reagieren, die sie einspeisen. Aber wenn es um atomare Angriffe geht, hofft man, sich an die Planung zu halten.
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Wenn das Schlimmste eintritt, sollten Sie wenigstens wissen, dass die USA Millionen von Dollar in Technologien und Behandlungen investiert haben, die Ihnen helfen, ein nukleares Ereignis zu überleben.