High-Performance-Computing gegen Corona

Modernes Rechenzentrum
Modernes Rechenzentrum: Verbreitungsverlaufs einer Infektionskrankheit kann nicht auf einem einfachen Laptop berechnet werden (Foto: © ralwel/123rf.com)

Das Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI) entwickeln ein Softwarepaket, mit dem sich Maßnahmen wie Kontaktverbote oder Ausgangssperren auf die Entwicklung der Corona-Infektionszahlen über mehrere Monate simulieren lassen. 

Monate nach Ausbruch von Covid-19 stellt die Pandemie die Welt weiterhin vor große Probleme. Die im März 2020 nahezu europaweit getroffenen Maßnahmen brachten zwar gute Erfolge in der Bekämpfung der Virusausbreitung. Doch aufgrund ihrer umfangreichen Belastungen für Gesellschaft und Wirtschaft können die Einschränkungen nicht wieder und wieder ergriffen werden.

Wie geht man also weiter vor? Um hier mögliche Maßnahmen besser abschätzen zu können, soll es bald erstmals geografisch, zeitlich und demografisch hochaufgelöste Simulationen geben. Das geplante Softwarepaket von DLR und HZI beinhaltet ein Online-Simulationstool, das leicht und intuitiv bedienbar sein soll.

Mit Hilfe der Software soll deutlich werden, wie sich der Einfluss von Schutzmaßnahmen wie Kontaktverbote und Schulschließungen auf die Entwicklung der Corona-Infektionszahlen über mehrere Monate auswirkt. Die Entwicklung des Tools wird durch eigene Mittel des DLR gefördert.

Hochaufgelöste Modellierungen zum Infektionsverlauf

Da hochkomplexe Modelle zur Simulation des Verbreitungsverlaufs einer Infektionskrankheit nicht mehr händisch oder auf dem einfachen Laptop berechnet werden können, sind Hochleistungsrechner beziehungsweise High-Performance-Computing, kurz HPC, erforderlich. Zusammen mit der Abteilung System-Immunologie am HZI arbeitet ein Team des DLR-Instituts für Softwaretechnologie an räumlich und demografisch hochaufgelösten Modellierungen zum Infektionsverlauf. 

„So komplex das Tool auch wird, so leicht und intuitiv soll es bedienbar sein“, sagt HPC-Experte Dr. Martin Kühn vom DLR in Köln. „Vom interessierten Laien bis zu den politischen Entscheiderinnen und Entscheidern soll der Online-Simulator den Menschen helfen, die Entwicklung der Pandemie besser zu verstehen und die Gegenmaßnahmen zu bewerten.“

Tool für Politik und Bürger

Derzeit bekannte epidemiologische Simulationstools lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Die einen richten sich an Wissenschaftler und Experten aus dem Gesundheitssystem. Ihre Nutzung setzt entsprechend fundiertes Grundwissen voraus. Wer in Politik oder Medizinbetrieb schnell eine Entscheidung treffen muss, kann allerdings nicht erst eine umfangreiche Recherche betreiben, um etwa Dämpfungsparameter wie Kontaktverbote oder Ausgangssperren zu erhalten. Andere Tools sind eher für die Nutzung in der Lehre konzipiert oder haben rein pädagogischen Nutzen. Sie sind häufig vereinfacht oder es fehlen Einstellmöglichkeiten. Sie können nicht Grundlage für politische Entscheidungen werden.

Das vom DLR zusammen mit dem HZI entwickelte Online-Tool wird auf fundierten mathematischen Modellen mit aktuellen Daten basieren, soll gleichzeitig aber ein verständliches Interface für Benutzer ohne Expertenwissen bieten.