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美国:斥巨资进行大规模的反恐计算机模拟试验 

央视国际 www.cctv.com  2005年07月22日 14:12 来源:新华网

  新华网消息:据美国《华盛顿邮报》7月初报道,曾经创造了原子弹的传奇式研究中心,而今,科学家们在那如洞穴般的实验室深处,开始了另一项“曼哈顿计划”---研制反恐计算机模型。报道如下 :

  “9·11”事件以后,科学家们一直在制作有史以来最为复杂的计算机模型。在虚拟的城市里居住着成千上万的虚拟居民,他们工作、逛街、看美式橄榄球赛,去任何现实中人们会去的地方。此外还有虚拟的电网、油气管道、自来水管道、机场和铁路系统,甚至虚拟因特网。 

  科学家们建造了这一切,接着又毁掉它们。

  在洛斯阿拉莫斯国家实验所,研究员史蒂夫·费尔南德斯在键盘上敲了几下就使得西北太平洋的几个变电站完全“瘫痪”。与此同时,克里斯廷·翁伯格和布伦特·丹尼尔正在做一个数学模型,由此计算圣迭戈的哪些地方最适宜释放生物战剂。 

  詹姆斯·P·史密斯正在模拟把天花病毒散播到俄勒冈州波特兰。他说:“我们正努力成为最棒的恐怖分子,有时完成任务以后我们都会庆幸自己不是恐怖分子。”

  反恐好帮手

  洛斯阿拉莫斯的实验是国土安全部利用科技来协助反恐战争的一部分。这类似于政府的"数据搜寻"计划,通过飞行日程表、信用卡报告和其他数据来试图找出一些模式,由此预测谁是可能的恐怖分子,这些模拟实验也试图预测更大规模的恐怖袭击。 

  联邦政府已经开始用这些模拟实验来为应付现实中可能发生的恐怖袭击提供更多的选择。因为这些信息的敏感性,大部分的实验室工作都是保密的。研究人员说,如果这些模型落到了坏人的手里,它们会成为反对美国的终极武器。史密斯说:"这将变成恐怖分子的活动指南。" 

  一些城市规划者批评这项计划耗资巨大---每个模拟实验都要花上千万美元,而且这些模型根本不精确。例如,国家科学院医学研究所的一本关于公众健康威胁的书中就指出,一些批评家认为模拟实验"不能够为支持或反对任何选择提供明确的证据"。支持者则认为这些模拟实验正在为保卫这个国家提供至关重要的信息。 

  将近4年前,当飞机撞击世贸大厦和五角大楼的时候,政府对电网、水网、交通网和电信网的弱点及其相互依赖性知之甚少。克林顿和布什政府的前反恐负责人理查德·克拉克曾警告说,这一事件可能会引起一系列政府难以阻止的多米诺骨牌效应。 

  例如在2003年,核管理委员会曾透露,网上的一个电脑蠕虫病毒进入了一个核电站的控制系统,使其安全装置停止工作将近5个小时。同一年,东海岸和中西部的许多地区停电,而此前专家预测停电应仅仅限于一个地区。 

  克拉克创建了一个由政府和工业界高层官员组成的"基础设施紧急保护"小组。洛斯阿拉莫斯的模拟实验是他们工作的基石。

  这些模型已经帮助官员们确定并优先列出需要做出的改变。费尔南德斯的工作使得某些发电厂的安全设施得到升级。翁伯格和丹尼尔发明了可以探测各种生物威胁的生物传感器,它们被放置在主要城市一些易受攻击的地方,比如在运动场和交通中心附近。 

  虚拟城市

  史密斯的实验引发了一场关于是否有必要为全国人民生产足够天花疫苗的辩论。他发现,在天花疫情爆发的时候,如果政府官员能迅速地建成隔离区将病人隔离,有目标的疫苗接种几乎和大规模的疫苗接种一样有效。 

  传统上,对疾病感染和死亡人数的预测是通过一个表示疾病传播速度的简单乘数完成的。史密斯的实验要复杂详尽得多,他用许多数据和基本的心理学来模拟一个地区及人口在该地的各种行为。首先,科学家们利用人口普查数据建立城市每一个街区的模型,然后用家庭收入和居民年龄等方面的信息给予这个城市一定的人口。接着他们用往返班车的日志、街道、商场和其它公共场合的步行模式记录以及公共交通时刻表来模拟人们的日常活动。他们希望能够从中看出2005年美国人的社会交往与其他一些疾病传播已被研究的地区有何不同。比如在非洲的农村,那儿的社区彼此更加孤立,或者在1918年的美国,那时在一些像波特兰这样的城市中有许多运兵船经过。 

  结果显示,在有160万人口的波特兰,平均每人每天约有5项活动,分别是起床和送孩子上学、上班、加油、买杂货、然后去接孩子。平均每人花在路上的时间为30分钟。

  斯蒂芬·尤班克说:"其独特性在于我们可以预测在这么大的一个城区中谁会和谁接触,以及这种接触会持续多久。"他是弗吉尼亚科技公司生物信息研究所的研究员,和史密斯一起在做天花模拟实验。这两个科学家不断地进行这些比实际速度快100倍的模拟实验以检测各种行为,比如关闭机场、隔离一个地区或关闭一些工作场所。 

  尤班克说:"这就好像电影《偷天情缘》。你可以进来说我昨天做的并不好,那我们就看看其它情况会怎么样。"

  在一个模拟实验中,史密斯把天花病毒"释放"到波特兰中心区一所大学的大楼里,导致了好几个学生成为受害者。十天的潜伏期刚过,波特兰的医院开始纷纷报告病例。史密斯的计算机按时间顺序记录了这场灾难。第1天:1281人受感染,无人死亡。第35天:23919人受感染,551人死亡。第70天:380582人受感染,12499人死亡。 

  史密斯想知道的是:如果当地官员关闭了学校,如果他们开始了大规模的疫苗接种,如果他们封锁了整个城市,结果会如何改变?

  史密斯安排了一组计算机来进行这些情形以及其他更多情况的模拟,试图找出哪一种结果能够挽救最多的生命。

  这个模型每运行一次,它得出的数据都会比国会图书馆所有的内容都要多。有些结果是显而易见的:空运的发明可能是疾病传播的最大因素。其他的结果可不是那么容易就能猜到的:关闭学校可能就不像预期的那么有帮助,因为家长可能把孩子带到商场和操场,在那些地方孩子们仍可以和已经得病的人们接触。此外,结果显示干预的速度远远比干预的类型重要。 

  史密斯发现,如果官员们等上10天或更久,"我们没有帮助足够的人,以至于很多人都死去。这几乎和无为政策一样不好,真是很令人沮丧"。

  尤班克说,当他为州长和市长们进行模拟实验的时候,他们必然会让他隔离整个城市,并确保居民们都待在家中。

  尤班克说:"但是如果那样做的话,我就不得不枪毙掉任何一个走出自己家门的人。那是不可接受的。我们在努力理解成本与利益的权衡关系---如果实施隔离,它可能给你你想要的好处,但它的社会成本却可能太高。" 

  成功与局限

  模拟实验研究人员面临的最大挑战是,他们不可能知道他们的工作究竟有多精确,直到真正的袭击发生。仅有的一个在实际生活中验证过的系统是费尔南德斯的"飓风如何影响电网"的研究项目。 

  在2004年9月,他的工作组用该系统预测了弗朗西斯飓风的运行轨道,该预测是基于类似飓风的历史记录以及此飓风登陆前40小时的风速垂直分布、强度及其它数据得到的。他建议佛罗里达官员在该州他认为会遭到最严重破坏的部分地区安排紧急抢修队,结果证明他是正确的。他的计算机还正确地预测该州90%的地区恢复供电需要的时间为11天,对损失的预测则为280亿美元,实际的损失为270亿美元。 

  费尔南德斯说,对弗朗西斯飓风的精确预测只是运气。这个世界太复杂了,他说,很难将其包含在一个具体的计算机程序里。

  他说,不管花多少钱,也不管科学家们在这项任务上工作多久,"我们永远也不能理解生活中所有事物间的互相依赖性"。

责编:马芳

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