Ein digitales Biotop aus zellulären Entitäten.
STUDIERENDE Dominik BardelmannSEMESTER Wintersemester 2020/21ART DES PROJEKTS Individualprojekt I, Grundlagen zu Systemen, Strukturen + Interaktionsprozessen
Das Virus Covid-19 hat mit Start des Jahres 2020 die Welt grundlegend verändert. Geprägt von den Eindrücken der bereits seit einem Jahr bestehenden globalen Pandemie startet ein Master-Studium online über Zoom & Videocalls. Grund genug, um sich tiefer mit dem Thema auseinanderzusetzen.
Die Ansteckung mit SARS-CoV-2, der durch Covid-19 ausgelösten Erkrankung, erfolgt vorrangig durch Tröpfcheninfektion und dabei hauptsächlich durch das Einatmen von virusbehafteten Aerosolen. Während die Welt auf die Entwicklung eines Impfstoffes wartet, gibt es nur wenige wirksame Mittel, um auf die rasante Ausbreitung der Krankheit zu reagieren. Ziel der Bestrebungen ist das Bremsen der Infektionen: „Flatten the curve“. Zu den Maßnahmen gehören Social Distancing, Kontaktbeschränkungen, Tragen von Schutzmasken und generelle Hygienemaßnahmen. Aber auch das schnelle Rückverfolgen von Übertragungsketten zu ihrem Ursprung sollen die Infektionen möglichst schnell stoppen.
Seit Juni 2020 ist die Corona-Warn-App verfügbar und bietet eine Variante der Kontaktpersonennachverfolgung. Die App alarmiert Benutzer automatisch, sobald es wahrscheinlich ist, dass er in einem gefährdendem Ausmaß Kontakt mit einer infektiösen Person hatte. Mithilfe dieser frühen Meldungen können Nutzer ihre gefährdeten Kontakte möglichst vor dem Weitertragen der Infektion schützen. Somit wird eine Gelegenheit zur Selbstisolation geschaffen.
Rund um die Entwicklung der Corona-Warn-App bestand viel Unsicherheit und Misstrauen, insbesondere was die Privatsphäre und den Datenschutz angeht. Die Relevanz der Thematik, aber auch der technische Hintergrund, die offene Entwicklungsweise und die ausführliche Bereitstellung von Unterlagen als Open Source Projekt ermöglicht jedem Interessierten eine detaillierte Betrachtung der Corona-Warn-App. Die technische und systematische Funktionalität kann unter verschiedenen Aspekten genauer untersucht und analysiert werden.
Die grundlegende konzeptionelle Annahme des Systems ist die Gleichsetzung eines realen Kontaktes mit einem digitalen Kontakt. Dabei wird das Smartphone als Messinstrument einer realen Begegnung eingesetzt, sodass nur Begegnungen mit zwei Smartphones erfasst werden können.
Es zeigt sich, dass Nutzer kaum in den Prozess der Kontaktermittlung involviert werden. Die Risikoabschätzung findet wenig transparent statt, sodass ein Vertrauen in die Funktionsfähigkeit der App fehlt. Insbesondere nähere Informationen zum Infektionsgeschehen und der Situation des möglichen Kontaktes sind weit abgetrennt vom Nutzer.
Die schlechte Informationsvermittlung über den Corona-Kontakt wird in den nachfolgenden Versionen der App überarbeitet. Die App zeigt nun den konkreten Kontakttag, sodass die Nutzer eine ungefähre Einschätzung der Situation vornehmen können. Nähere Informationen wie Kontaktdauer und Kontaktnähe sind nach wie vor nicht einsehbar.
Weitere wünschenswerte Faktoren wie Ort und genaue Uhrzeit sind konzeptionell aus Datenschutzgründen ausgeschlossen, da sie sonst eine Rückverfolgung auf die Kontaktperson erlauben. Die App hat an dieser Stelle konzeptuell ihre maximale Leistungsfähigkeit ausgeschöpft.
In der zweiten Analysephase ist es die Aufgabe, eigene Systeme und deren Regelwerk auf einer abstrahierten Ebene zu entwerfen. Eine besondere Herausforderung ist es, konsistente Regeln aufzustellen und sicherzugehen, dass diese vom System erfüllt werden. Aus den ersten Experimenten entsteht die Absicht, ein Beschreibungssystem zu finden, was eine präzise und eindeutige Beschreibung ermöglicht. Gleichzeitig sollte es auch kompakt und universell geltende Regeln erzeugen können, sodass Redundanzen nicht nötig sind.
Auf Grundlage dieser Voraussetzungen wird ein System beschrieben, das verschiedenste Elemente und Symbole nutzt, um die systematischen Regeln darzustellen. Vorbild sind dabei Programmiersprachen, die auch eine genaue Definition von Funktionen durch abstrakte, aber präzise Befehlsketten ermöglichen.
Ein Automat ist eine einzelne individuell agierende Entität die nach vorgegebenen Regeln ihre Umgebung auswertet und aus den aufgenommenen Informationen ein Verhalten ableitet.
Einzelne Zellen evaluieren ihre Umgebung in einem Gitternetz und berücksichtigen dabei ihre umliegenden Felder. Durch die Vorgabe von unterschiedlichen Umgebungen, Regeln sowie äußeren Faktoren kann die Entwicklung, Verbreitung und Generierung der aus den Automaten entstehenden Strukturen verändert werden. So generieren sich aus einfachen Regeln komplexe biologisch anmutende Strukturen. Durch die Simulation einer großen Menge an Automaten entfalten sich komplexe Systeme und bilden so aus einzelnen Zellen größere Organismen.
Das System ist in einem zweidimensionalen skalierbaren Raster aufgeteilt. Jeder Block kann eine leere Zelle, einen Automat oder aber eine Ressource beinhalten. Jeder Automat unterliegt grundlegenden Regeln, die über seinen Fortbestand, seine Vermehrung sowie sein Verhalten entscheiden. Dabei werden die umliegenden Zellen und deren Eigenschaften berücksichtigt. In Zyklen wird das gesamte Raster ausgewertet und zeitgleich aktualisiert. Die Geschwindigkeit der Evaluierung kann dabei verändert werden, um das Wachsen, Sterben und Verändern der Struktur besser zu verstehen und zu visualisieren. Standardmäßig aktualisiert sich das System 20-mal in der Sekunde.
Über die vorgegebenen Werkzeuge können auch eigene Muster und Automaten gezeichnet und daraufhin simuliert werden. Dabei sind sowohl die beiden Typen an Automaten als auch Essen platzierbar. Ebenso kann über das Interface die Entwicklung des Systems pausiert bzw. wieder gestartet werden. Dabei kann das System auch komplett gelöscht oder aber durch ein zufälliges neues System ersetzt werden.
Zusätzlich kann die Reichweite sowie der Verfall aktiviert und deaktiviert werden. So lädt das System zum interaktiven Experimentieren und Ausprobieren ein, wodurch ganz neue und nie da gewesene Strukturen & Formationen entstehen können.
Es ist wie ein digitales biologisches Experiment. Ausprobieren unter http://automata.dominikbardelmann.de
