April 2020: What’s happening?

Auch wenn wir in der IT-Branche zumeist in der privilegierten Situation sind, mit nur geringen Einschränkungen (remote) weiterarbeiten zu können, so stehen wir gesellschaftlich rund um den Globus vor einer schwierigen und unsicheren Phase des Pandemieverlaufs, einer Phase der Lockerung der Eindämmungsmaßnahmen, also einer Phase des Übergangs in eine neue Normalität.

In unsicheren Zeiten kehren wir gerne zu unseren Wurzeln zurück, und da ich ursprünglich aus der Regelungstechnik komme, stellte ich mir die Frage, wie eine regelungstheoretische (control theory) Sicht auf die Pandemie aussehen könnte. Im ersten Schritt lassen sich hier zahlreiche Modelle und Simulationen finden, die – in verschiedenen Szenarien – den Verlauf mathematisch modellieren (Modelling the COVID-19 epidemic and implementation of population-wide interventions in Italy beispielsweise für das Geschehen in Italien, Reaktionen zu diesem Paper).

Das Problem dieser Modelle ist, dass die Maßnahmen bzw. die Strategie (policy) im Vorfeld festgelegt und nicht mehr angepasst werden (open loop, es werden keine Anpassungen aufgrund von Veränderungen oder Messungen vorgenommen). In der Phase des Übergangs ist dies unrealistisch, da die Maßnahmen aufgrund aktueller Entwicklungen in der Pandemie gelockert oder auch verschärft werden müssen. Daher ist es sinnvoll, über geschlossene Regelkreisläufe (closed loop, feedback loop) nachzudenken, in denen aufgrund von Messungen (bspw. gemeldete Infektionszahlen) oder eines errechneten Stands der Pandemie (bspw. unter Einberechnung einer geschätzten Dunkelziffer oder generellen Unsicherheit) die Eindämmungsmaßnahmen auf unterschiedlichen Ebenen (lokal, regional, national) angepasst werden. Dieser Umstand wird in einem gut lesbaren „IEEE Spectrum“-Artikel How Control Theory Can Help Us Control COVID-19 diskutiert (oder auch in diesem nicht peer-reviewten Paper Can the COVID-19 epidemic be controlled on the basis of daily test reports?). Die Lektüre macht klar, dass es bessere Regel-Strategien als die Holzhammer-Methode des nationalen binären An- und Abschalten einer Kontaktbeschränkung bei Erreichen einer bestimmten Schwelle gibt. Voraussetzung ist allerdings, dass es verlässliche Messpunkte gibt und die Unsicherheiten im Modell im Laufe der Zeit verkleinert werden können. Nähme man etwa die Belegung eines Beatmungsplatzes als Messgröße und Grundlage für Änderungen an den Maßnahmen, so hätte man einen Verzögerung von erheblich mehr als zwei Wochen zwischen Ursache und Wirkung.

Regelung erfolgt heutzutage immer automatisiert und fast immer digital. An dieser Stelle wird die IT-Unterstützung für den eben beschriebenen Regelkreislauf lebenswichtig, weshalb eine breite Nutzung und Akzeptanz der Corona-Apps (Diskussion um deutsche Corona App und Apple and Google partner on COVID-19 contact tracing technology) als automatisierte Messpunkte neben einem breiten Testangebot auf COVID-19 so zentral sind. Denn wie es der „IEEE Spectrum“-Artikel zusammenfasst: ’It comes down to this: In the many months of struggle ahead, such a collaboration could save countless lives.’

Herzlichst,

Christian Meder