Simulation von cyber-physischen Bedrohungen der Stadt Wien

In Städten und deren Umfeld ist eine Vielzahl von kritischen Infrastrukturen angesiedelt, die wesentliche Dienste in einem geographisch engen Raum bereitstellen und dadurch zueinander in physischer und logischer Abhängigkeit stehen. Besonders Infrastrukturen wie Strom, Gas, Wasser, Kommunikation, Lebensmittel, Treibstoff, Straße oder Schiene betreiben weitläufige Netzwerke. Stefan Rass (Institut für Angewandte Informatik) erarbeitet nun im FFG geförderten Projekt ODYSSEUS gemeinsam mit seinem Team einen Rahmen für eine Simulation, welche die Folgen von Angriffen auf diese miteinander vernetzten Infrastrukturen berechnet.

„Für den Schutz dieser kritischen Versorgungsinfrastrukturen brauchen wir eine detaillierte Risikoanalyse. Dabei müssen wir auf das Zusammenwirken dieser Netzwerke sowie auf potentielle Kaskadeneffekte fokussieren“, so Projektleiter Stefan Rass. Aber auch die zuletzt zunehmend ins Blickfeld geratenen „Soft Targets“, also für Terroranschläge attraktive Ziele im öffentlichen Raum, hätten im Fall eines Anschlags Auswirkungen auf die oben genannten Netzwerke.

Mit ODYSSEUS will man nun ein simulationsbasiertes, domänenübergreifendes Risikomodell am Beispiel der Stadt Wien erstellen. Dieses soll die Netzwerke der zentralen Versorgungsinfrastrukturen (Strom, Gas, Wasser, Lebensmittel und Telekommunikation inkl. IKT) sowie die Transportnetzwerke (Straße und Bahn) beschreiben. Stefan Rass erklärt dazu: „Wir wollen hierfür Techniken der künstlichen Intelligenz einsetzen, um eine möglichst realitätsnahe Nachbildung – einen ‚digital Twin‘ – auf Grundlage vorhandener Daten zu konstruieren.“

Auf Basis dieses Modells werden Rass und sein Team potenzielle Bedrohungen simulieren. Dabei werden sie sowohl Naturkatastrophen als auch durch Menschen verursachte Zwischenfälle heranziehen.

Danach gefragt, ob ähnliche Simulationen bereits bestehen, führt Rass aus: „Neu an unserer Arbeit wird der Fokus auf die dynamischen Zusammenhänge zwischen den Netzwerken sein. Dafür werden wir mathematische Modelle aus der Stochastik für eine realitätsnahe Darstellung entwickeln.“

Eines der zentralen Ergebnisse von ODYSSEUS wird eine Simulationsumgebung sein, welche eine detaillierte Bewertung der Auswirkungen von Bedrohungen unter Berücksichtigung der städtischen Bevölkerung ermöglicht. Die Ergebnisse beschreiben, welche potenziellen Kompensations- und Verdrängungsmechanismen innerhalb des mehrschichtigen Netzwerks der Infrastrukturen bzw. der öffentlichen Räume zu erwarten sind. „Aus dieser Erkenntnis können zielgerichtete präventive Sicherheitsmaßnahmen abgeleitet, dargestellt und evaluiert werden“, stellt Stefan Rass in Aussicht.