Virtuelle Stadt erlaubt Prognosen zur Wirksamkeit von Corona-Maßnahmen

(13.4.2020) Corona-Vorschriften lockern oder verschärfen? Wissenschaftler der Uni Hohenheim haben eine virtuelle Modellstadt entwickelt, mit der jeder selbst testen kann, welche Auswirkungen die diversen Maßnahmen auf den Verlauf von Pandemien haben können:

inno.uni-hohenheim.de/corona

In der virtuellen Modellstadt kann Gesundheitspolitik selbst gestaltet und die Wirkungsweise von Maßnahmen beobachtet werden. Was passiert beispielsweise, wenn ...

• infizierte Menschen in häusliche Quarantäne geschickt werden,
• Schulen schließen,
• mit Gesundheitsaufklärung die allgemeinen Hygienebedingungen verbessert werden oder
• die Bettenkapazitäten in den Krankenhäusern aufstockt werden?

Um vorab bewerten zu können, welche Maßnahmen wie lange eingesetzt werden sollten, können Politik-Labore hilfreich sein: „Politiklabore sind Simulationsmodelle mit graphischen Darstellungen, bei denen der Nutzer selbst Einfluss nehmen kann und beispielsweise unterschiedliche Instrumente zur Epidemie-Bekämpfung ausprobieren kann. Die Konsequenzen sieht er unmittelbar auf dem Bildschirm“, erklärt Prof. Dr. Andreas Pyka vom Lehrstuhl für Innovationsökonomik der Universität Hohenheim.

Virtuelle Stadtbewohner zeichnen reale Pandemie-Mechanismen nach

Für ihre Computersimulation haben Prof. Dr. Andreas Pyka und seine Kollegen Dr. Ben Vermeulen und Dr. Matthias Müller eine typische europäische Stadt mit Wohnvierteln und ihren verschiedenen Einrichtungen - wie Arbeitsstätten, Supermärkten, Schulen, Sportplätzen, Krankenhäusern usw. - nachgebildet. Jeder einzelne Bewohner der Stadt führt ein ganz normales Leben: Die Menschen ...

• leben in einer Familie oder sind alleinstehend,
• haben zahlreiche soziale Kontakte oder leben eher zurückgezogen,
• gehen zur Arbeit und anschließend zum Einkaufen,
• sind morgens in der Schule,
• nachmittags und abends trifft man sich beim Sport.

Überall finden Begegnungen und soziale Interaktionen statt. „Für ein Virus, wie das hochansteckende Corona-Virus sind das ideale Ausbreitungsbedingungen“, meint Prof. Dr. Pyka.

Mit dem Computer-Modell lässt sich dieser Prozess analog zum wirklichen Geschehen starten. Der Nutzer kann beobachten, wie sich nach und nach ein großer Prozentsatz der Menschen infiziert und teilweise auch schwer erkrankt oder gar verstirbt.

Gleichzeitig ist die Krankenhauskapazität in der Modellstadt begrenzt, so dass die Sterbefälle mit dem Überschreiten der Kapazitätsgrenze zunehmen. Das Virus verschwindet nach einer gewissen Zeit auch ohne Eingreifen und die überlebenden Stadtbewohner haben eine Immunität entwickelt. Jedoch sind viele Verstorbene zu beklagen.

Alle Maßnahmen zur Eindämmung des Virus lassen sich in dem Politik-Labor anstoßen. Das Programm zeigt den Verlauf der Krankheit, die Anzahl der schweren Fälle und der Verstorbenen sowie die Länge der Pandemie. Möglich macht dies die sogenannte „Agenten-basierte Modellierung“. Computerprogramme mit diesem Programmieransatz bestehen aus einer Vielzahl eigenständiger Bots, die autonom interagieren.

Einen großen Vorteil seines Modells sieht Prof. Dr. Pyka darin, dass die verschiedenen sozialen Kontakte einzelner Akteure simuliert werden: „Die Methode ist deshalb prädestiniert, um die Ausbreitung von ansteckenden Krankheiten zu analysieren,“ oder um Maßnahmen zu ihrer Bekämpfung zu bewerten – „immer geht es um eine anschauliche Darstellung der zugrundeliegenden Komplexität“.