Das Hermes-System und die dynamischen Besucher

Von: Christoph Classen
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Eine Prozesskette zur Modellbi
Eine Prozesskette zur Modellbildung: Im Experiment laufen noch die Menschen (links), in der Analyse zeigt sich, wie viel Platz jeder einzelne von ihnen braucht (Mitte) und im Modell wird das ganze Bild dann auf das Notwendigste reduziert (rechts). Foto: Forschungszentrum Jülich

Jülich. Jeder, der an irgendetwas arbeitet, hat ja ein Ziel vor Augen, eine Idee davon, wie es aussehen soll, wenn alles fertig ist. Stefan Holl ist da nicht anders, und wenn er sein Ziel in Worte fasst, dann steht plötzlich folgender Satz im Raum: „Wir wollen 15 Minuten in die Zukunft schauen.”

Holl ist weder Marketingmann noch Manager, er ist Wissenschaftler und arbeitet im Forschungszentrum Jülich. Man kann also davon ausgehen, dass er diesen Satz durchaus ernst meint, denn wenn Holl, der Diplom-Ingenieur, nicht daran glauben würde, dieses Ziel erreichen zu können, dann würde er ihn wohl nicht sagen.

Im Forschungszentrum Jülich sind sie mit ihrem Vorhaben, 15 Minuten in die Zukunft zu blicken, schon recht weit. Seit 2008 wird daran gearbeitet, Hermes-Projekt heißt das Ganze, und gefördert wird es vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, 4,6 Millionen Euro für drei Jahre.

Als sie es ausgeschrieben hat, ging es der Bundesregierung darum, Möglichkeiten zu finden, Großveranstaltungen sicherer zu machen. Dass das nötig ist, bewies rund zwei Jahre später die Loveparade in Duisburg, bei der im panischen Gedränge 21 Menschen starben. In Jülich, wo die Arbeit der insgesamt 13 am Hermes-Projekt beteiligten Partner koordiniert wird, geht es darum, Wege zu finden, genau solche Situationen zu verhindern.

„Wir haben nicht das Ziel, das Verhalten von Menschen in Panik vorauszusagen”, sagt Holl. Das sei unmöglich. Das Hermes-Projekt setzt deshalb einen Schritt früher an, zu einem Zeitpunkt, wenn noch alles in geregelten Bahnen läuft. Die Wissenschaftler wollen Situationen erkennen, die zu einer Panik führen können. Und weil sie sie 15 Minuten früher sehen als sie entstehen, lassen sie sich verhindern. Das zumindest ist der Plan.

Wie viel Menschen sich bei einem Großereignis wo aufhalten, erfasst das auch Evakuierungsassistent genannte Hermes-System über 3-D-Kameras. Sie registrieren jeden Besucher, der von einem Bereich des Veranstaltungsort in einen anderen wechselt, so dass sich in Echtzeit darstellen lässt, wie viele Menschen an einem bestimmten Ort sind.

Holl nennt das den entscheidenden Unterschied zu bisherigen Systemen, die darauf begrenzt waren eine Gesamtzahl der Zuschauer für beispielsweise ein Fußballstadion darstellen zu können. Vor Hermes wusste man, wie viele Menschen in einem Stadion sind, mit Hermes lässt sich sagen, wo genau sich wie viele Besucher aufhalten und von wo nach wo sie sich bewegen. Vor Hermes waren Besucher eine statische Größe, mit Hermes werden sie dynamisch.

Derjenige, der den Evakuierungsassistenten bedient, wird Operator genannt, er sitzt vor einem Computerbildschirm und sieht vor sich eine Art Grundriss des Veranstaltungsortes. Der ist in verschiedene Bereiche aufgeteilt und solange alles gut ist, erscheinen die Flächen in grüner Farbe, was eine Auslastung zwischen null und 90 Prozent bedeutet. Wird dieser Wert überschritten, färbt sich der Bereich gelb, sind mehr Menschen dort als zulässig, folgt eine rote Markierung, Überfüllung.

Weil der Operator diese Entwicklungen 15 Minuten bevor sie tatsächlich passieren sieht, bleibt genug Zeit sie zu verhindern. Der Blick in die Zukunft ist eine Simulation, die auf den Bewegungsdaten der Menschen beruht, die von den Kameras erfasst wurden. Ein Computer berechnet aus ihnen, was passieren wird, wenn die Menschen den eingeschlagenen Weg fortsetzen.

In der vergangenen Woche haben die Wissenschaftler das Hermes-System während eines Fußballspiels in der Esprit-Arena erstmals einem größeren Praxistest unter annähernd realen Bedingungen unterzogen. Anschließend war von einem Erfolg die Rede, vielleicht haben sich ein paar Wissenschaftler gegenseitig auf die Schultern geklopft.

Es lief zwar alles glatt und das System so, wie es sollte, aber es war ja auch nur ein Viertel des gesamten Stadions mit 3-D-Kameras ausgestattet. Der Evakuierungsassistent hatte also vergleichsweise wenig zu tun und trotzdem ist sich Maik Boltes ziemlich sicher, dass er auch funktioniert, wenn die Esprit Arena mit 54.000 Menschen ausverkauft ist.

Boltes ist genau wie Holl wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Hermes-Projekt und er sagt, dass es im Grunde genommen eine Kostenfrage sei, bis zu welcher Besucherzahl das Hermes-System bei Großveranstaltungen zuverlässig eingesetzt werden kann. Technisch jedenfalls, seien da kaum Grenzen gesetzt.

Für die Finanzierung gilt das meist nicht. Damit der Evakuierungsassistent funktioniert, müssen zunächst einmal 3-D-Kameras installiert werden, pro Stück schlagen sie derzeit mit etwa 200 Euro zu Buche. An jeder Stelle eines Veranstaltungsortes, wo Besucher einen Bereich verlassen und in einen anderen wechseln können, muss mindestens eine Kamera sein. Ist der Durchgang groß, werden mehrere benötigt. Allein für die Ausrüstung eines durchschnittlichen Fußballstadions müssten deshalb ein paar hundert Kameras angeschafft werden.

Ein weiterer Kostenpunkt ist ein Computer, der in der Lage sein muss, die enormen Datenmengen, die das Hermes-System sammelt, möglichst schnell in eine Simulation der bevorstehenden Ereignisse zu verwandeln. Eingespeist werden neben Informationen über defekte Brandmelder und gesperrte Türen vor allem die über die Besucher und ihre Laufwege. Auch die Laufgeschwindigkeit wird ermittelt, wodurch sich wiederum Rückschlüsse auf den Platz ziehen lassen, die ein Mensch zum Vorankommen braucht. „Bei einer höheren Geschwindigkeit macht man größere Schritte. Man braucht mehr Platz. Und der Bremsweg wird länger”, sagt Boltes.

Alle diese Daten und noch einige mehr fließen in die Berechnung der Simulation ein, die der Evakuierungsassistent schließlich erstellt. Beim Testlauf in der Düsseldorfer Esprit-Arena wurde ein Computer mit 200 Rechenkernen eingesetzt (zum Vergleich: der Supercomputer „Jugene” im Forschungszentrum Jülich, einer der schnellsten weltweit, hat knapp 300.000 Rechenkerne), laut Holl wäre er auch in der Lage, mit einem voll besetzten Stadion zu rechnen: „Aber es würde ihn langsamer machen.” Um in einem Viertel der Esprit-Arena 15 Minuten in die Zukunft zu schauen, brauchte der Computer eine Minute Rechenzeit.

Die Frage, ob in absehbarer Zeit ein erstes Stadion mit dem Hermes-System ausgestattet wird, ist demnach im Wesentlichen davon abhängig, ob sich jemand findet, der bereit ist, eine Menge Geld in Kameras und einen leistungsfähigen Rechner zu investieren. Dass die Technik funktioniert, steht für Holl nach dem Einsatz in der Esprit-Arena außer Frage. „Das war ein erfolgreicher Praxistest”, sagt er.

Überflüssig soll das Hermes-System aufmerksame Einsatzleiter von Polizei und Feuerwehr übrigens nicht machen. Der Evakuierungsassistent schlägt zwar vor, über welche Ausgänge ihm ein Abfließen der Menschenmassen am sinnvollsten scheint, die letzte Entscheidung soll er aber nicht treffen. Dem Hermes-System hat in dieser Frage eher eine beratende Funktion. Die Mensch-Maschine-Interaktion müsse sich einspielen, meint Boltes. Entscheidend sei dabei, „wie zuverlässig das System funktioniert.”

Die absolute Sicherheit, dass bei einer Großveranstaltung keine Panik entstehe, liefere auch Hermes nicht, da sind sich beide Wissenschaftler einig. „Ein Restrisiko bleibt immer”, sagt Holl. „Das ist wie bei Atomkraftwerken”, ergänzt Boltes.

Natürlich wissen sie, dass dieses Risiko größer ist, wenn nicht irgendwo im Hintergrund ein Evakuierungsassistent arbeitet. Die beiden Forscher trauen sich trotzdem weiterhin zu Großveranstaltungen, Holl zum Beispiel war erst kürzlich mit Tausenden anderen Besuchern auf einem riesigen Flohmarkt in Wuppertal. „Aber”, sagt er und blickt zu seinem Kollegen hinüber, „wir haben den Vorteil, dass wir recht groß sind. Wir behalten den Überblick”, Genau das bringen sie dem Hermes-System seit Jahren bei.

Inder laufen dichter auf als Europäer

Um zu erfassen, wie Menschen sich in Massen bewegen, haben die Wissenschaftler Experimente gemacht.

Für ein Experiment konnten knapp 400 Studenten verpflichtet werden, die auf Ansage durch ein eigens aufgebautes Labyrinth liefen.

Sie trugen weiße Helme mit einem schwarzen Punkt, was den Kameras die Identifikation erleichterte. Für ihren Einsatz bekamen die Studenten 50 Euro pro Tag.

Die Experimente zeigten auch, dass in anderen Ländern anders gelaufen wird. Inder etwa laufen dichter auf und schneller als Europäer.
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