Die Simulantin

Die Informatikerin Angelika Kneidl entwickelte eine Software, die menschliches Verhalten im Gedränge abbildet. Das kann Leben retten

Aus welcher Richtung man auch kommt, um Angelika Kneidl, in Ihrem Büro zu treffen, man muss vorbei an vielen Menschen. Ihr Unternehmen liegt mitten in München am Viktualienmarkt, dort, wo sich tagsüber alles drängt und eigentlich viel zu wenig Platz für zu viele Menschen ist. So recht bewusst wird einem das allerdings erst nach dem Gespräch mit der promovierten Informatikerin, wenn man wieder eintaucht in die scheinbar wirren Wege der Masse.

 

Frau Kneidl, macht es Sie nervös, in einer Schlange zu stehen?
Ich kann sehr ungeduldig werden, etwa beim Skifahren. In der Liftschlange gibt es diese aktiven Ansteh-Typen, die schnell vorankommen wollen. So eine bin ich auch. Und dann gibt’s diese Genießer-Typen, die in aller Ruhe die Landschaft betrachten. Wenn ich hinter solchen Menschen stehe, macht mich das sehr nervös. Dann wird es nämlich ungerecht: Weil sie nicht vorrücken, muss ich warten.

Eine Besonderheit der Liftschlange.
Eine Liftschlange ist ungeordnet. Die Menschen stehen in Konkurrenz, es gilt First come, first serve. Eine geordnete Schlange an einem Check-In dagegen, ist gerecht. Jeder kann in etwa abschätzen, wie lange er warten muss. Das entspannt.   

Mit Ihrer Firma accu:rate haben Sie eine Software entwickelt, die Menschenströme simuliert. Wie sind Sie auf dieses Thema gestoßen?
Ich habe Informatik studiert, mich bei den Informatikern aber nie zu Hause gefühlt. Also habe ich erst mal als Beraterin in der Finanzdienstleistungsbranche gearbeitet. Irgendwann stieß ich auf eine Stellenausschreibung für eine Promotionsstelle. Da begegnete ich zum ersten Mal dem Begriff ‚Fußgängersimulation’ und war von der ersten Sekunde an gefesselt. Realität zu beobachten, das Gesehene zu abstrahieren und daraus Modelle entwickeln und sie dem Computer beizubringen, fand ich unglaublich spannend. Und Algorithmik, macht mir ohnehin Spaß. Dazu kommt der Mehrwert, dass diese Arbeit im besten Fall Menschenleben retten kann.

 Wann hat sich abgezeichnet, dass aus Ihrer Doktorarbeit ein Start-Up wird?
Den Ausschlag gab die Loveparade in Duisburg 2010. Nach diesem Unglück bekamen wir viele Anrufe von Architekten, die wissen wollten, ob unsere Forschungsergebnisse schon kommerziell verfügbar sind. Das machte mich hellhörig. Es gab zwar schon ein paar Firmen, die in diese Richtung gearbeitet haben, aber das Modell, an dem wir gearbeitet hatten, fand ich besser und wollte es nicht wieder in der Schublade verschwinden lassen. 

Die von Ihnen entwickelte Software Crowd:it simuliert menschliches Verhalten. Lässt sich das mit mathematischen und physikalsichen Formeln allein abbilden?
Über das Gesetz der Masse erkennen wir Verhaltensmuster, die sich in großen Menschenmengen ausprägen. Wenn es eng ist, bilden sich Bahnen aus, weil der Einzelne den Menschen hinterherläuft, die in die gleiche Richtung gehen. Von oben betrachtet kann man das gut erkennen. Dieses Phänomen kann man mit Modellen gut nachbilden. 

Welche Rolle spielen Psychologie und Soziologie?
Eine wichtige Erfahrung in der Entwicklung war, dass wir uns nicht allein auf physikalische oder mathematische Modelle verlassen können, weil sie den Menschen nicht komplett erklären. Als ich promoviert hatte, hatten wir einige Soziologen dabei und stellten fest, dass wir viel mehr Erkenntnisse aus der Soziologie und Psychologie benötigen. Inzwischen funktioniert das ganz gut.

Wie sehen die Aufgaben aus, die Ihnen Ihre Kunden stellen?
Ganz unterschiedlich. Beim Münchner Oktoberfest etwa ging es darum, ein Räumungskonzept zu erstellen, das heißt: Wie evakuiere ich im Ernstfall mehrere Hunderttausend Leute von der Theresienwiese, ohne dass große Menschenmengen aufeinander zulaufen und Menschen sich zu Tode trampeln? Man überlegt also: Erst die Wies’n, dann die Zelte, oder: Erst den westlichen Teil, dann den östlichen Teil, und so weiter. Dann simulieren wir: Was, wenn wir 50 Prozent hier lang schicken und 50 Prozent dort? Dann stellt man fest: Oh, da würde sich ein Knäuel bilden. Mit den Simulationen lassen sich zeitlich-räumliche Zusammenhänge erkennen. Das hilft unglaublich viel.

Wer sind Ihre wichtigsten Kunden?
Derzeit die Deutsche Bahn. Wir simulieren derzeit sämtliche Bahnhöfe der neuen zweiten S-Bahn-Stammstrecke in München. Wir rechnen die Passagierströme hoch und geben Antworten auf Fragen wie: Funktionieren die Wechselzeiten? Wie lange brauchen die Passagiere von der zweiten Stammstrecke rüber zur ersten? Was passiert, wenn Rolltreppen ausfallen? Wo gibt es Engstellen? Wie sieht es morgens um sieben Uhr aus, wenn die Pendler nach München zur Arbeit fahren? So konnten die Beteiligten wichtige Erkenntnisse gewinnen und die Planung optimieren.

 

Was bringt Ihre Software zu Tage, wozu menschlicher Verstand nicht in der Lage ist?
Das Programm kommt mit der Komplexität der Situation klar. Nehmen Sie den Hauptbahnhof in München: S-Bahn, erste Stammstrecke, zweite Stammstrecke, vier U-Bahnlinien, Tram, Bus, Fernverkehr, sieben unterschiedliche Verkehrsquellen und Ziele, zu denen die Leute strömen. Planen Sie das mal am Reißbrett, und sagen Sie mir, wo sich eventuell Engstellen entwickeln. Ich kann es nicht. 

Es geht also um Rechenkapazität.
Ja, nur so lässt sich das räumlich-zeitliche Zusammenspiel verstehen. Eines unserer ersten Projekte war Schloss Neuschwanstein. König Ludwig II. hat das als Rückzugsort für sich gebaut, kannte keine Bauordnung, wusste nicht, dass jeder Fluchtweg einmal mindestens 1,20m breit sein muss. Dem gegenüber steht das öffentliche Interesse, ein tolles Denkmal für die Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Man muss also einen Kompromiss finden. Würde man die heutige Bauordnung strikt anwenden, müsste es heißen: „Keiner darf hier rein!“ Wir haben den von Hand erstellten Fluchtwegplan simuliert, das Ergebnis: An einigen Stellen großer Stau, an anderen dagegen kaum Auslastung! Mit Hilfe der Simulationen haben wir dann einen Plan entwickelt, wie und in welcher Reihenfolge man das Schloss räumen kann. Am Ende ging es dann darum, die geführten Gruppen geschickt auf die Fluchtwege zu verteilen.

 Wie kann ein und dieselbe Software, so unterschiedliche Szenarien wie Volksfest, Bahnhof und Schloss simulieren?
Diese Szenarien haben eines gemein, die Interaktion zwischen Mensch und Raum. Menschen halten Distanz zueinander, typischerweise eine Ellbogenlänge, um nicht ineinander zu rennen. Wenn das nicht mehr gegeben ist, wird es unangenehm. Egal, ob im Schloss, auf der Wies’n, oder am Bahnhof.

 Wie reagieren Architekten und Stadtplaner auf Ihre Erkenntnisse?
Die Architekten sehen noch nicht immer den Mehrwert. Am Anfang waren wir felsenfest davon überzeugt, dass wir ihre Arbeit revolutionieren werden -und sind dann schnell auf den Boden der Tatsachen zurück gekehrt. Da betreiben wir immer noch Aufklärungsarbeit. Doch je komplexer, höher, und größer Gebäude werden, umso mehr benötigt man Ingenieurmethoden oder ingenieurtechnische Nachweise. Einer davon ist eben die Simulation. Irgendwann werden sich die Architekten den Mehrwert auch zunutze machen.

Junge, alte, sportliche, unsportliche Menschen bewegen sich auf ganz unterschiedliche Weise. Wie lassen sich diese verschiedenen Arten, sich fortzubewegen, berechnen?
Realität eins zu eins abzubilden ist unmöglich, weil sie zu komplex ist. Das heißt, wir müssen vereinfachen. Aber so, dass die charakteristischen Eigenschaften der Realität nicht verloren gehen. Wenn jemand stolpert beim Gehen, weil er seinen Schnürsenkel offen hat, können wir das nicht abbilden. Dass Menschen sich mit unterschiedlichem Tempo bewegen, auch unterschiedliche Körperumfänge haben, das funktioniert.

 Was ist die größte Gefahr, wenn eine Menschenmasse in Bewegung ist?
Hoher Druck. Etwa bei Konzerten vor der Bühne. Früher hatte man keine Wellenbrecher in großen Hallen oder auf Festivals, das war sehr gefährlich. Heute werden vor der Bühne Wellenbrecher eingesetzt, um diesem Druck entgegen zu wirken.

 Reagieren Menschen in Panik alle gleich?
Ich spreche lieber von Gedränge. Gedränge entsteht durch hohe Dichten. Gut, man kann diesen Headless Chicken Mode als Panik beschreiben. Etwa, wenn Menschen aus dem Fenster springen, obwohl die Leiter der Feuerwehr in Sichtweite ist, weil der Impuls ‚Ich brauche frische Luft!“ stärker ist. Solche Situationen können wir nicht ansatzweise mit Simulation erfassen. Wichtig ist, herauszufinden, wie solche Situationen entstehen können. Und wie man sie vermeiden kann. Gedränge kann auch bei einer Autogrammstunde entstehen oder wenn ein Discounter mit Sonderangeboten lockt. Es muss nicht sein, dass jemand verletzt wird, nur weil er einen Fernseher kaufen will.

Was ist die größte Fehleinschätzung von Menschen, die sich in einer Masse bewegen?
Jemandem blind hinterher zu laufen, der denkt, er wüsste den Weg. Wer weiß, ob er wirklich Ahnung hat?

Eines der großen Rätsel des Alltags ist das Einsteigen in ein Flugzeug. Jede Fluggesellschaft hat ein eigenes Boarding-System. Warum ist das so schwierig zu lösen?
Zunächst mal liegt es daran, dass es in einem Flugzeuggang super eng ist, man kommt nicht aneinander vorbei. Und jeder will seinen Koffer verstauen oder seine Jacke ausziehen. Natürlich ist es am besten, von hinten nach vorne zu boarden, das kann man über Simulationen auch nachweisen. Nur, die Menschen halten sich nicht dran. In den USA wir das superstreng gehandhabt und interessanterweise folgen die Passagiere dort den Regeln.

 Unterscheiden Sie in Ihren Simulationen zwischen Männern und Frauen?
Ja, Frauen sind im Schnitt kleiner und ein bisschen langsamer als Männer. Es gibt sehr spannende Studien dazu, dass Frauen nicht so ein räumliches Selbstbewusstsein haben wie Männer. Das bedeutet, dass der Orientierungssinn von Männern nicht besser ist als der von Frauen, aber ihr Selbstbewusstsein, den Weg zu weisen, ist stärker ausgeprägt. Frauen überlegen länger, ehe sie sich für eine Richtung entscheiden. Der Mann sagt einfach ‚Da geht’s lang’.

Welche Rolle spielt der weibliche Blick in Ihrer Arbeit?
Sagen wir so: Wir sind eine IT-Firma und hier arbeiten mehr als 50 Prozent Frauen, viele auch in der Software-Entwicklung. Das macht mich unglaublich stolz. Und ich finde es wichtig, dass Frauen sich mit einem Thema wie diesem beschäftigen.

accu:rate hat eine beeindruckende Liste von Referenzen und eine Reihe von Auszeichnungen erhalten. Wie sehen die nächsten Schritte aus?
Ein großes Thema für uns ist das Building Information Modeling, abgekürzt BIM. Es geht dabei darum, dass man Gebäudeplanung in 3-D macht, irgendwann auch in 4-D, die Vision reicht bis zu 7-D, also Planung in immer mehr Dimensionen. Bisher ist es ja so: Man plant ein Gebäude, es gibt 2-D-Pläne, die werden hin- und hergeschickt, die einzelnen Gewerke fügen etwas ein, zum Schluss legt man sie übereinander und nichts passt mehr zusammen. Die Idee des Building Information Modeling ist es, alle Aspekte eines Gebäudes, bis hin zur Nutzung, von Beginn an in das Modell zu integrieren. Bisher ist das in der Baubranche noch schwierig umzusetzen, weil das Wissen, damit umzugehen, noch nicht vorhanden ist. Aber wir sehen darin eine große Chance.

Wird Digitalisierung helfen, Menschenströme besser zu organisieren?
Auf jeden Fall. Auch dazu forschen wir gerade. Ich glaube, dass mit 5G sehr viel möglich sein wird. Insbesondere in der Kommunikation wird das ganz viel ermöglichen.