DiTriMo - Digitaler Drilling nachhaltige Mobilität; Teilprojekt 2: Spieltheorie-basierte Modellvereinfachung

Abstract

Ziel des Verbundprojekts DiTriMo war, Methoden zur Modellierung und Simulation komplexer sozialer (bzw sozio-ökologischer, -ökonomischer und -technischer) Systeme zur Verfügung zu stellen, die im Dialog mit Entscheidungsträger:innen aus der Praxis eingesetzt werden können, um die Gestaltung von Transformationsprozessen mit dem Ziel der Nachhaltigkeit zu unterstützen. Die zentrale Projektidee des "digitalen Drillings" greift das Konzept eines digitalen Zwillings auf und erweitert dieses um eine Ebene der Kommunikation und Interaktion mit relevanten Gruppen aus der Praxis in Form eines modellgestützten Diskussionsforums. Exemplarisch wurde die Herausforderung einer Mobilitätswende in einer Großstadt (Berlin) und einer ländlichen Region (Lausitz) behandelt. Die gemeinsame Aufgabenstellung war die Entwicklung und Untersuchung je eines digitalen Drillings für diese beiden Regionen. Weil komplexe und detaillierte Modelle gesellschaftlicher Systeme zu rechenintensiv sind, um in einer solchen Diskussion angepasst und simuliert zu werden, beinhaltete dies auch die Erforschung des Potenzials von verschiedenen Zugängen zu Modellreduktionen: einerseits Daten-getrieben, andererseits Spieltheorie-basiert. Teilprojekt 2 befasste sich mit Modellreduktionsverfahren für agentenbasierte Modelle (ABM) von Verkehrssystemen. Während im ersten Teilprojekt datenbasierte Modellierungsstrategien für Verkehrsnetze untersucht wurden, wurden in Teilprojekt 2 vereinfachte Differentialgleichungsmodelle untersucht, die systematische Annäherungen an ein ABM im Grenzfall großer Populationen darstellen; im Vergleich zu rechenintensiven großen ABM wie MATSim sind solche Modelle zwar weniger detailliert, lassen sich aber mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand am Computer simulieren. Das zentrale Ziel dieses Teilprojekts war es, mithilfe von spieltheoretischen Ansätzen (sog. "Mean-Field Games") in Verbindung mit datenbasierten Methoden komplexitätsreduzierte mathematische Modelle für Entscheidungsprozesse abzuleiten, mit denen ein Dialogformat wie ein Decision Theater langfristig online- und echtzeitfähig gemacht werden können.