Konferenz AAMAS: Wie Wissenschaftler bessere Städte simulieren
Der größte Widerstand gegen Veränderungen ginge von den Gewohnheiten aus, vermuten die Forscher. Anforderungen an Simulationen urbaner Systeme sind vielfältig.
(Bild: Shutterstock/Pavel Chagochkin)
Die Universitätsklinik von Umeå, das größte Krankenhaus Schwedens, hat mit ihren Gebäuden mittlerweile fast alle Bäume im unmittelbaren Umkreis verdrängt. Nun überlegt die Stadtverwaltung, wie sie die Klinikbesucher zur Nutzung der Grünanlagen auf dem Universitätsgelände ermuntern kann und hat die dort ansässigen Informatiker gebeten, einen Simulator zu entwickeln.
Den stellte Cezara Pastrav jetzt beim Workshop on Agent-Based Modelling of Urban Systems im Rahmen der Konferenz AAMAS (Autonomous Agents and Multiagent Systems) vor. Es gehe um ein etwa einen Quadratkilometer großes Gebiet, auf dem sich etwa 4000 Universitätsmitarbeiter, 30.000 Studenten und mehr als 5000 Krankenhausangestellte tummelten, erklärte sie. In der Klinik würden zudem jährlich über 10.000 Patienten versorgt.
Anforderungen an die Simulation
Während zu den Verkehrsströmen in Umeå detaillierte Daten vorlägen, sei über die Gewohnheiten, sozialen Praktiken und kurzfristigen Ziele der Menschen weniger bekannt. Für die Simulation müssten daher Annahmen über deren Motivationen getroffen und sorgfältig dokumentiert werden, um die Ergebnisse korrekt interpretieren zu können.
Als weitere Herausforderung nannte Pastrav den Wunsch der Behörden, den Simulator selbst bedienen zu können, um die Auswirkungen unterschiedlicher Maßnahmen testen zu können – vom Aufstellen von Wegweisern und Infotafeln bis zu tiefer eingreifenden baulichen Maßnahmen wie Errichtung von Barrieren oder dem Verlegen von Parkplätzen.
Veränderungen von Gewohnheiten
Alle Maßnahmen müssten unterschiedliche Zeitskalen berücksichtigen, vom täglichen Verhalten über das wöchentliche bis hin zu jahreszeitlichen Schwankungen, die in Umeå sehr extrem ausfallen könnten. In den kalten und dunklen Wintermonaten etwa seien lange Wege von Parkplätzen zu Gebäuden kaum zumutbar.
Bei den Nutzern des Geländes müsse wiederum zwischen den regelmäßig dort verkehrenden Mitarbeitern und den gelegentlichen Besuchern unterschieden werden. Deren Motive, so eine weitere Annahme, seien geprägt durch Ziele, Wissen, soziale Praktiken, Gewohnheiten, Normen und Werte. Der größte Widerstand gegen Veränderungen ginge von den Gewohnheiten aus, vermuten die Forscher.
Physikalisches, kognitives und soziales Modell
Pastrav gehört zu einer Gruppe von bislang 23 Wissenschaftlern schwedischer und niederländischer Universitäten, die sich unter dem Titel ASSOCC (Agent-based Social Simulation of the Coronavirus Crisis) zusammengefunden haben, um mithilfe sozialer Simulationen die Wirksamkeit von Maßnahmen gegen die Covid-19-Pandemie zu untersuchen. Die meisten Beiträge zum AAMAS-Workshop behandelten jedoch Mobilitätsfragen.
So stellte Jean-François Erdelyi (Université Toulouse) mit dem Projekt SwITCh einen Simulator vor, der helfen soll, unter Beteiligung der Bürger in den kommenden 30 Jahren den Wandel zu nachhaltiger Mobilität zu gestalten. Chaminda Bulumulla (RMIT University, Melbourne) verdeutlichte am Beispiel eines Evakuierungsszenarios mit 35.000 beteiligten Fahrzeugen, wie groß der Einfluss sozialer Aspekte ist. "Optimale Evakuierungspläne gehen häufig aus, dass die Menschen ihnen sorgfältig folgen werden", so Bulumulla. "Empirische Studien zeigen allerdings, dass die Anwohner sich bei ihren Entscheidungen neben den offiziellen Warnungen unter anderem auch auf soziale Netzwerke stützen." Die Simulation erfordere daher neben einem physikalischen und einem kognitiven Modell auch ein soziales.
Makro- und Mikro-Verkehrsgeschehen
Eine große Herausforderung bei der Modellierung urbaner Systeme ist die Koppelung solcher verschiedenen Modelle. Das betrifft auch die Synchronisierung verschiedener Maßstäbe. Es gebe bisher wenig Forschung zur Verbindung von Makro- und Mikroebene stellte etwa Liu Yang fest. Die Forscherin von der chinesischen Southeast University in Nanjing beschäftigt sich mit Simulationen zum Transit-oriented Development (TOD), das die Menschen zum Wechsel auf öffentliche Verkehrsmittel für längere Strecken und zur Nutzung nicht-motorisierter Verkehrsmittel für kurze Wege bewegen soll.
Die Bewegungen der öffentlichen Verkehrsmittel und privaten Autos werden auf der Makroebene mithilfe von Repast Simphony simuliert, die der Fußgänger auf der Mikroebene mithilfe von NetLogo. Die Modelle werden gekoppelt, indem der Output des einen dem anderen als Input dient. Erprobt hat Yang das Verfahren am Beispiel der neu erbauten U-Bahnstation Sihuanlu in Beijing. In einem Radius von 2,5 Kilometern um die Station herum wird das Makro-Verkehrsgeschehen dargestellt, das Mikro-Geschehen dagegen in einem Radius von 500 Metern.
Auswirkungen verbesserter Luft auf Verkehrsteilnehmer
Damit diese Simulationen bei der Stadtplanung helfen können, dürfen sie nicht nur Computerspezialisten zugänglich sein, sondern auch von Architekten und Stadtplanern bedient werden können, betont Yang. Zukünftig will sie das Modell mit einem vor zwei Jahren vorgestellten kombinieren, das den Einfluss des Verkehrs auf die Luftqualität simuliert, um zu erforschen, wie sich die verbesserte Luft wiederum auf das Verhalten der Fußgänger und anderen Verkehrsteilnehmer auswirkt.
(bme)
