EU-Projekt EMILI: Technologien zum Schutz kritischer Infrastrukturen

Kritische Infrastrukturen wie Stromnetze, Telekommunikation und Fernverkehr werden immer komplexer. Sie sind stark vernetzt und hängen voneinander ab, ihr zuverlässiges Funktionieren ist für viele Bereiche unseres Lebens unerlässlich. Durch Informations- und Kommunikationstechnik sind sie zwar intelligenter und flexibler, aber auch komplexer und anfälliger geworden. Seit 2006 arbeiten wir gemeinsam mit einer europaweiten Forschergruppe daran, diese Netze sicherer und zuverlässiger zu machen.

Unser besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Risiken, die durch die wechselseitigen Abhängigkeiten innerhalb und zwischen den verschiedenen Systemen entstehen. Einzelne kritische Infrastrukturen werden heute effizient gesteuert – schwieriger wird es allerdings bei den Auswirkungen, die der Ausfall eines Systems auf andere Systeme haben kann.

Im aktuellen EU-Projekt EMILI (»Emergency Management in Large Infrastructures«) entwickeln wir eine neue Generation von Kontrollsystemen für große kritische Infrastrukturen wie Energieversorgung, Telekommunikationssysteme, Flughäfen, Schienenverkehr oder Gas- und Ölpipelines. Diese kritischen Infrastrukturen durchlaufen derzeit beträchtliche technische, wirtschaftliche, organisatorische, politische und rechtliche Veränderungen. Ihre Bedeutung in allen Bereichen der Gesellschaft wächst stetig und ihre Abhängigkeiten unter einander nehmen zu. Ein neuer Ansatz zur Kontrolle dieser kritischen Infrastrukturen wird benötigt, um ihre Sicherheit und Zuverlässigkeit zu erhöhen – insbesondere im Falle möglicher Notstände oder Katastrophen.

Wir entwickeln neue Informationstechniken, um das Internet stärker als aktives Medium der gezielten Information und Kommunikation nutzen zu können – nicht nur für kritische Infrastrukturen, sondern auch für die Steuerung und Verbesserung komplexer Arbeitsabläufe. Unser neuer Ansatz basiert auf next-generation Webtechnologien wie Event Processing, Active Web und Semantic Web. Wir erarbeiten zum Beispiel Entscheidungsunterstützungssysteme, die den Fachkräften in den Überwachungszentralen helfen, auch in schwierigen Situationen richtig zu reagieren.

 

Wir entwickeln neue Informationstechniken:

• Entwicklung innovativer Informationtechnologien wie komplexer Events und Aktionen für die Steuerung kritischer Infrastrukturen
• Erkennung komplexer Ereignisse und Aufzeigen von Zusammenhängen
• Festlegung rascher automatischer Reaktionen und Entscheidungshilfen zur schnellen und angemessenen Reaktion der Anwender auf kritische Situationen
• Entwicklung einer Simulations- und Trainingsumgebung für Anwender, um Konsequenzen abzuwenden und kritische Infrastrukturen steuern und kontrollieren zu können

 

 Anwendungsszenarien/ Use Cases

1. Flughafensicherheit
   Flughäfen stehen vor der Herausforderung, gegensätzliche Anforderungen wie kurze Wartezeiten trotz zunehmender Passagierzahlen und gründliche Kontrollen zum Schutz vor Vandalismus und Terrorismus zu meistern. Dies erfordert neue Ansätze zur Kontrolle und Überwachung der komplexen Infrastrukturen (soziale, technische und informationstechnische Systeme), in der (semi-)automatisierte Systeme das Sicherheitspersonal bei seiner Arbeit unterstützen. Die Fehlerrate, sowohl bei falsch erkannten wie unerkannten Gefahrensituationen, muss dabei so klein wie nur möglich sein.
   Auf Grundlage der Erkenntnisse aus EMILI wird ein Kontrollsystem entwickelt, das beispielhaft am Nikola Tesla Flughafen in Belgrad zum Einsatz kommen soll.
2. Öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV)
   Verkehrsnetze zeigen in Bezug auf Sicherheit Ähnlichkeiten, aber auch signifikante Unterschiede zu Flughäfen. Ein Kontrollsystem muss nicht nur die Unterschiede der regionalen Verkehrsbetriebe miteinander in Einklang bringen, sondern auch die Aktoren und Sensoren entlang des Streckennetzes. Überdies muss es Einrichtungen überwachen (z.B. Bahnhöfe). Dies impliziert eine stetige Analyse veränderlicher Sensordaten (wie Passagieraufkommen, Rauchalarm, Störungen im Ablauf, Funktionsstörungen bestimmter Komponenten und Systeme), Kenntnis der Gebäudeeigenschaften (wie Evakuierungswege) und Arbeitsabläufe.
3. Management von Energieversorgungsnetzen
   Derzeit durchlaufen Energieversorgungsnetze beträchtliche Veränderungen bei Technologie und Management, denn die Anforderungen an die Energieversorgung wandeln sich. Neben den konventionellen Methoden wird Strom zunehmend aus erneuerbaren Quellen gewonnen. Allerdings hängt die Produktionsraten von Naturfaktoren wie Sonnenscheindauer und Windstärke ab. Darum kommt es bei der Kontrolle von Energieversorgungsnetzen darauf an, das Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch aufrecht zu erhalten, obwohl die Nachfrage im Tagesverlauf starken Schwankungen unterworfen ist. Die Anforderungen an die Steuerung solcher heterogenen verteilten Netze steigen deutlich an und verlangen nach neuen Informationstechnologien. Das gilt für den Normalbetrieb und ganz besonders für Störungssituationen jeglicher Art.

Die Hauptziele von EMILI sind

• Nutzung des Internets für neue Aufgabenbereiche: Steuerung kritischer Infrastrukturen
• Internetfähige Erkennung komplexer Ereignisse und Aufzeigen von Zusammenhängen
• Festlegung rascher automatischer Reaktionen und Entscheidungshilfen zur schnellen und angemessenen Reaktion der Anwender auf kritische Situationen
• Entwicklung einer Simulations- und Trainingsumgebung für Anwender, um Konsequenzen abzuwenden und kritische Infrastrukturen steuern und kontrollieren zu können

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