Zürich – Durch den weltweit vernetzten Flugverkehr könnten sich gefährliche Viren leicht weltweit verbreiten. Forscher der ETH Zürich haben nun untersucht, wie dieses weltumspannende Netzwerk zerlegt werden müsste, um die Verbreitung von Viren kostengünstig zu stoppen.
Im Falle einer drohenden Pandemie die größten Flughäfen zu schließen, wäre zwar zweifellos effektiv. Weil dies aber ein massiver Eingriff in den globalen Flugverkehr und deshalb kostspielig wäre, haben Forscher um Xiao-Long Ren und Nino Antulov-Fantulin von der ETH Zürich nach weniger radikalen, aber trotzdem wirksamen Alternativen gesucht. Davon berichten sie im Fachblatt "PNAS".
"Würde man zum Beispiel zuerst einige mittelgroße anstatt die größten Flughäfen schließen, dann würde das Szenario, das wir untersuchten, viermal weniger Kosten verursachen", erklärte Antulov-Fantulin in einer Mitteilung der ETH vom Donnerstag. Trotzdem scheine dies genauso wirksam zu sein, um die Ausbreitung des Virus einzudämmen.
Ausbreitung von Krankheiten und Verbrechen
Die Forscher spielten dieses Szenario für Europa, Nordamerika und Asien als Teile eines weltweiten Flugverkehrsnetzwerks durch. Demnach würde die Schließung von mittelgroßen Flughäfen nur sechs Prozent der weltweiten Fluggäste betreffen. Die Schließung der größten Flugverkehrsknotenpunkte würde indes 25 Prozent betreffen.
Das Problem, wie man Netzwerke möglichst effizient und kostengünstig zerlegt, lässt sich aber auch auf andere Situationen als die Virus-Verbreitung durch den globalen Flugverkehr übertragen, beispielsweise kriminelle Netzwerke. Auch hier lohne es sich, nicht bei der Spitze anzufangen, weil die Bosse zum einen gut geschützt, zum anderen rasch durch eine neue Führungsperson ersetzbar seien, schrieb die ETH.
Hingegen lasse sich ein kriminelles Netzwerk mindestens ebenso wirksam und mit weniger Aufwand zerschlagen, wenn man zuerst mittlere Positionen entferne. "Im Vergleich zu einer State-of-the-art-Methode sind die Kosten der Netzwerk-Zerlegung in unserem Ansatz 2,5-mal tiefer, wenn wir ein kriminelles Netzwerk auf zehn Prozent seiner ursprünglichen Größe reduzieren", so sich Xiao-Long Ren.
Komplexes Thema
Bei der Zerlegung von Netzwerken handelt es sich um eines der grundlegenden Probleme der Netzwerkforschung. Zentral ist die Frage, welche Knoten man deaktivieren oder entfernen muss, um ein im Netzwerk auftretendes Problem oder eine Fehlfunktion zu beheben. Das "Zerlegungs-Problem" zählt zur Klasse der besonders komplexen Computerprobleme, den sogenannten NP-schweren Problemen. (APA, sda, 4.4.2019)