Det kommer att börja med en ljusglimt som är starkare än vad något mänskligt språk kan beskriva. När bomben slår ner kommer dess värmestrålning, som frigörs på bara 300 hundramiljoner av en sekund, att värma upp luften över K Street till cirka 18 miljoner grader Fahrenheit. Den kommer att vara så stark att den kommer att bleka ut fotokemikalierna i näthinnan hos alla som tittar på den, vilket gör att människor så långt bort som Bethesda och Andrews Air Force Base blir omedelbart, om än tillfälligt, blinda. På en sekund kommer tusentals bilolyckor att staplas på alla vägar och motorvägar i en radie av 15 mil runt staden, vilket gör många av dem oframkomliga.
Det är vad forskarna vet med säkerhet om vad som skulle hända om Washington, DC, träffades av en atombomb. Men få vet vad människorna – de som inte dör i explosionen eller det omedelbara nedfallet – kommer att göra. Kommer de att göra uppror? Fly? Panik? Chris Barrett vet det.
När datavetaren inledde sin karriär vid Los Alamos National Laboratory, atombombens födelseplats, var det kalla kriget på väg in i sitt femte årtionde. Det var 1987, fortfarande fyra år före Sovjetunionens kollaps. Forskare hade gjort beräkningar av explosionsradien och nedfallet som skulle uppstå om en 10-kiloton bomb landade i landets huvudstad, men de beräknade mest de omedelbara dödssiffrorna. De användes inte till särskilt mycket planering av räddning och återhämtning, eftersom det mest sannolika scenariot på den tiden var ömsesidigt garanterad förstörelse.
Men under de årtionden som gått sedan dess har världen förändrats. Kärnvapenhot kommer inte från världsmakter utan från skurkstater och terroristorganisationer. USA har nu ett missilavlyssningssystem för 40 miljarder dollar; total förintelse förutsätts inte.
Vetenskapen om förutsägelser har också förändrats mycket. Nu har forskare som Barrett, som leder Biocomplexity Institute vid Virginia Tech, tillgång till en aldrig tidigare skådad mängd data från mer än 40 olika källor, inklusive smartphones, satelliter, fjärrsensorer och folkräkningsundersökningar. De kan använda dem för att modellera syntetiska befolkningar av hela staden DC – och få dessa olyckliga, imaginära människor att uppleva en hypotetisk explosion om och om igen.
Den kunskapen är inte bara teoretisk: Försvarsdepartementet använder Barretts simuleringar – de projicerar de överlevandes beteende 36 timmar efter katastrofen – för att utforma strategier för katastrofinsatser som de hoppas kommer att göra det bästa av den värsta tänkbara situationen.
Du kan tänka dig Barretts system som en serie virtualiserade representationslager. Längst ner finns en serie datamängder som beskriver det fysiska landskapet i DC – byggnader, vägar, elnätet, vattenledningar, sjukhussystem. Ovanpå detta finns dynamiska data, t.ex. om hur trafiken flyter runt i staden, om strömförbrukningen och bandbredden för telekommunikation. Sedan har vi den syntetiska mänskliga befolkningen. Sammansättningen av dessa e-peeps bestäms av folkräkningsinformation, mobilitetsundersökningar, turiststatistik, nätverk i sociala medier och smartphone-data, som kalibreras ner till ett enda kvarter.
Så säg att du är en förälder i ett arbetande hushåll med två personer och två barn under 10 år som bor i hörnet av First och Adams Streets. Den syntetiska familj som bor på den adressen inne i simuleringen kanske inte reser till de faktiska kontors-, skol- eller daghemsbyggnader som din familj besöker varje dag, men någonstans i ditt kvarter kommer en familj på fyra personer att göra något liknande vid liknande tider på dagen. ”De är inte du, de är inte jag, de är människor i en helhet”, säger Barrett. ”Men det är precis som det kvarter du bor i; samma familjestrukturer, samma aktivitetsstrukturer, allting.”
Att slå ihop de över 40 databaserna för att få fram en enda ögonblicksbild kräver en enorm datorkraft. Att spränga allt med en hypotetisk atombomb och se hur saker och ting utvecklas i 36 timmar kräver exponentiellt mer. När Barretts grupp vid Virginia Tech simulerade vad som skulle hända om befolkningarna uppvisade sex olika typer av beteenden, t.ex. att söka sjukvård och att söka skydd, tog det mer än en dag att köra och producerade 250 terabyte data. Och då utnyttjade man institutets nya kluster med 8 600 kärnor, som nyligen donerats av NASA. Förra året tilldelade US Threat Reduction Agency dem 27 miljoner dollar för att öka takten i analysen, så att den skulle kunna köras i något som närmar sig realtid.
Systemet drar nytta av befintliga destruktionsmodeller, sådana som har varit väl karakteriserade i årtionden. Så att simulera de första cirka 10 minuterna efter nedslaget kräver inte mycket CPU:er. Vid den tiden kommer successiva vågor av värme, strålning, komprimerad luft och geomagnetiska svallvågor att ha slagit igenom varje byggnad inom åtta kilometer från 1600 Pennsylvania Avenue. Dessa kraftfulla pulser kommer att ha släckt elnätet, lamslagit datorer och telefoner, bränt in trådmönster i människoköttet, imploderat lungor, perforerat trumhinnor, kollapsat bostäder och gjort varje fönster i storstadsområdet till splitter. Cirka 90 000 människor kommer att dö och nästan alla andra kommer att skadas. Och det nukleära nedfallet kommer bara att börja.
Det är här Barretts simuleringar verkligen börjar bli intressanta. Förutom information om var de bor och vad de gör tilldelas varje syntetisk Washingtonit också ett antal egenskaper efter den första explosionen – hur friska de är, hur rörliga de är, vilken tid de ringde sitt senaste telefonsamtal, om de kan ta emot en nödsändning. Och viktigast av allt, vilka åtgärder de kommer att vidta.
Dessa baseras på historiska studier av hur människor beter sig vid katastrofer. Även om människor till exempel uppmanas att skydda sig på plats tills hjälpen anländer, följer de vanligtvis bara dessa order om de kan kommunicera med familjemedlemmar. Det är också mer sannolikt att de går mot ett katastrofområde än bort från det – antingen för att leta efter familjemedlemmar eller för att hjälpa dem som behöver hjälp. Barrett säger att han lärde sig det mest tydligt när han såg hur människor reagerade timmarna efter den 11 september 2001.
Inom modellen kan varje artificiell medborgare spåra familjemedlemmarnas hälsotillstånd; denna kunskap uppdateras närhelst de antingen lyckas ringa ett samtal eller träffa dem personligen. Simuleringen körs som ett outgrundligt knotigt beslutsträd. Modellen ställer en rad frågor till varje agent om och om igen när tiden går framåt: Är ditt hushåll samlat? Om så är fallet, gå till närmaste evakueringsplats. Om inte, ring alla hushållsmedlemmar. Detta kopplas ihop med sannolikheten för att avatarens telefon fungerar för tillfället, att deras familjemedlemmar fortfarande lever och att de inte har samlat på sig så mycket strålning att de är för sjuka för att flytta. Och så vidare tills 36-timmarsklockan tar slut.
Därefter kan Barretts team genomföra experiment för att se hur olika beteenden resulterar i olika dödlighet. Det som leder till de sämsta resultaten? Om människor missar eller ignorerar meddelanden som säger att de ska skjuta upp sin evakuering kan de utsättas för mer av nedfallet – det kvarvarande radioaktiva dammet och askan som ”faller ut” ur atmosfären. Omkring 25 000 fler människor dör om alla försöker vara hjältar och möter dödliga strålningsnivåer när de närmar sig inom en mil från Ground Zero.
Dessa scenarier ger ledtrådar om hur regeringen skulle kunna minimera dödliga beteenden och uppmuntra andra typer av beteenden. Som att släppa in tillfälliga kommunikationsnätverk för mobiltelefoner eller sända dem från drönare. ”Om telefonerna kan fungera ens marginellt får människor information som gör att de kan göra bättre val”, säger Barrett. Då blir de en del av lösningen snarare än ett problem som måste hanteras. ”Överlevande kan ge förstahandsuppgifter om förhållandena på marken – de kan bli mänskliga sensorer.”
Inte alla är övertygade om att massiva simuleringar är den bästa grunden för att formulera nationell politik. Lee Clarke, en sociolog vid Rutgers som studerar katastrofer, kallar den här typen av beredskapsplaner för ”fantasidokument”, utformade för att ge allmänheten en känsla av trygghet, men inte mycket mer. ”De låtsas att man kan kontrollera verkligt katastrofala händelser”, säger han, ”när sanningen är att vi vet att antingen kan vi inte kontrollera det eller så finns det inget sätt att veta.”
Kanske inte, men någon måste ändå försöka. Under de kommande fem åren kommer Barretts team att använda sitt höggenomströmningsmodelleringssystem för att hjälpa Defense Threat Reduction Agency att ta itu inte bara med atombomber utan även med epidemier av smittsamma sjukdomar och naturkatastrofer. Det innebär att de uppdaterar systemet så att det kan reagera i realtid på de uppgifter som kommer in. Men när det gäller atomattacker hoppas de kunna hålla sig till planeringen.
Gå till kärnvapen
-
När sannolikheten för kärnvapenkrig förändras håller den så kallade domedagsklockan reda på det – och den tickade just närmare midnatt.
-
Bomber är dock inte det enda kärnvapenhotet; förra året riktade hackare in sig på ett amerikanskt kärnkraftverk.
-
Om det värsta skulle hända kan du åtminstone veta att USA har satsat miljontals dollar på teknik och behandlingar för att hjälpa dig att överleva en kärnvapenhändelse.