新華網消息:據美國《華盛頓郵報》7月初報道,曾經創造了原子彈的傳奇式研究中心,而今,科學家們在那如洞穴般的實驗室深處,開始了另一項“曼哈頓計劃”---研製反恐計算機模型。報道如下 :
“9 11”事件以後,科學家們一直在製作有史以來最為複雜的計算機模型。在虛擬的城市裏居住著成千上萬的虛擬居民,他們工作、逛街、看美式橄欖球賽,去任何現實中人們會去的地方。此外還有虛擬的電網、油氣管道、自來水管道、機場和鐵路系統,甚至虛擬因特網。
科學家們建造了這一切,接著又毀掉它們。
在洛斯阿拉莫斯國家實驗所,研究員史蒂夫 費爾南德斯在鍵盤上敲了幾下就使得西北太平洋的幾個變電站完全“癱瘓”。與此同時,克裏斯廷 翁伯格和布倫特 丹尼爾正在做一個數學模型,由此計算聖迭戈的哪些地方最適宜釋放生物戰劑。
詹姆斯 P 史密斯正在模擬把天花病毒散播到俄勒岡州波特蘭。他説:“我們正努力成為最棒的恐怖分子,有時完成任務以後我們都會慶倖自己不是恐怖分子。”
反恐好幫手
洛斯阿拉莫斯的實驗是國土安全部利用科技來協助反恐戰爭的一部分。這類似于政府的"數據搜尋"計劃,通過飛行日程表、信用卡報告和其他數據來試圖找出一些模式,由此預測誰是可能的恐怖分子,這些模擬實驗也試圖預測更大規模的恐怖襲擊。
聯邦政府已經開始用這些模擬實驗來為應付現實中可能發生的恐怖襲擊提供更多的選擇。因為這些信息的敏感性,大部分的實驗室工作都是保密的。研究人員説,如果這些模型落到了壞人的手裏,它們會成為反對美國的終極武器。史密斯説:"這將變成恐怖分子的活動指南。"
一些城市規劃者批評這項計劃耗資巨大---每個模擬實驗都要花上千萬美元,而且這些模型根本不精確。例如,國家科學院醫學研究所的一本關於公眾健康威脅的書中就指出,一些批評家認為模擬實驗"不能夠為支持或反對任何選擇提供明確的證據"。支持者則認為這些模擬實驗正在為保衛這個國家提供至關重要的信息。
將近4年前,當飛機撞擊世貿大廈和五角大樓的時候,政府對電網、水網、交通網和電信網的弱點及其相互依賴性知之甚少。克林頓和布什政府的前反恐負責人理查德 克拉克曾警告説,這一事件可能會引起一系列政府難以阻止的多米諾骨牌效應。
例如在2003年,核管理委員會曾透露,網上的一個電腦蠕蟲病毒進入了一個核電站的控制系統,使其安全裝置停止工作將近5個小時。同一年,東海岸和中西部的許多地區停電,而此前專家預測停電應僅僅限于一個地區。
克拉克創建了一個由政府和工業界高層官員組成的"基礎設施緊急保護"小組。洛斯阿拉莫斯的模擬實驗是他們工作的基石。
這些模型已經幫助官員們確定並優先列出需要做出的改變。費爾南德斯的工作使得某些發電廠的安全設施得到升級。翁伯格和丹尼爾發明了可以探測各種生物威脅的生物傳感器,它們被放置在主要城市一些易受攻擊的地方,比如在運動場和交通中心附近。
虛擬城市
史密斯的實驗引發了一場關於是否有必要為全國人民生産足夠天花疫苗的辯論。他發現,在天花疫情爆發的時候,如果政府官員能迅速地建成隔離區將病人隔離,有目標的疫苗接種幾乎和大規模的疫苗接種一樣有效。
傳統上,對疾病感染和死亡人數的預測是通過一個表示疾病傳播速度的簡單乘數完成的。史密斯的實驗要複雜詳盡得多,他用許多數據和基本的心理學來模擬一個地區及人口在該地的各種行為。首先,科學家們利用人口普查數據建立城市每一個街區的模型,然後用家庭收入和居民年齡等方面的信息給予這個城市一定的人口。接著他們用往返班車的日誌、街道、商場和其它公共場合的步行模式記錄以及公共交通時刻表來模擬人們的日常活動。他們希望能夠從中看出2005年美國人的社會交往與其他一些疾病傳播已被研究的地區有何不同。比如在非洲的農村,那兒的社區彼此更加孤立,或者在1918年的美國,那時在一些像波特蘭這樣的城市中有許多運兵船經過。
結果顯示,在有160萬人口的波特蘭,平均每人每天約有5項活動,分別是起床和送孩子上學、上班、加油、買雜貨、然後去接孩子。平均每人花在路上的時間為30分鐘。
斯蒂芬 尤班克説:"其獨特性在於我們可以預測在這麼大的一個城區中誰會和誰接觸,以及這種接觸會持續多久。"他是弗吉尼亞科技公司生物信息研究所的研究員,和史密斯一起在做天花模擬實驗。這兩個科學家不斷地進行這些比實際速度快100倍的模擬實驗以檢測各種行為,比如關閉機場、隔離一個地區或關閉一些工作場所。
尤班克説:"這就好像電影《偷天情緣》。你可以進來説我昨天做的並不好,那我們就看看其它情況會怎麼樣。"
在一個模擬實驗中,史密斯把天花病毒"釋放"到波特蘭中心區一所大學的大樓裏,導致了好幾個學生成為受害者。十天的潛伏期剛過,波特蘭的醫院開始紛紛報告病例。史密斯的計算機按時間順序記錄了這場災難。第1天:1281人受感染,無人死亡。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:如果當地官員關閉了學校,如果他們開始了大規模的疫苗接種,如果他們封鎖了整個城市,結果會如何改變?
史密斯安排了一組計算機來進行這些情形以及其他更多情況的模擬,試圖找出哪一種結果能夠挽救最多的生命。
這個模型每運行一次,它得出的數據都會比國會圖書館所有的內容都要多。有些結果是顯而易見的:空運的發明可能是疾病傳播的最大因素。其他的結果可不是那麼容易就能猜到的:關閉學校可能就不像預期的那麼有幫助,因為家長可能把孩子帶到商場和操場,在那些地方孩子們仍可以和已經得病的人們接觸。此外,結果顯示干預的速度遠遠比干預的類型重要。
史密斯發現,如果官員們等上10天或更久,"我們沒有幫助足夠的人,以至於很多人都死去。這幾乎和無為政策一樣不好,真是很令人沮喪"。
尤班克説,當他為州長和市長們進行模擬實驗的時候,他們必然會讓他隔離整個城市,並確保居民們都待在家中。
尤班克説:"但是如果那樣做的話,我就不得不槍斃掉任何一個走出自己家門的人。那是不可接受的。我們在努力理解成本與利益的權衡關係---如果實施隔離,它可能給你你想要的好處,但它的社會成本卻可能太高。"
成功與局限
模擬實驗研究人員面臨的最大挑戰是,他們不可能知道他們的工作究竟有多精確,直到真正的襲擊發生。僅有的一個在實際生活中驗證過的系統是費爾南德斯的"颶風如何影響電網"的研究項目。
在2004年9月,他的工作組用該系統預測了弗朗西斯颶風的運行軌道,該預測是基於類似颶風的歷史記錄以及此颶風登陸前40小時的風速垂直分佈、強度及其它數據得到的。他建議佛羅裏達官員在該州他認為會遭到最嚴重破壞的部分地區安排緊急搶修隊,結果證明他是正確的。他的計算機還正確地預測該州90%的地區恢復供電需要的時間為11天,對損失的預測則為280億美元,實際的損失為270億美元。
費爾南德斯説,對弗朗西斯颶風的精確預測只是運氣。這個世界太複雜了,他説,很難將其包含在一個具體的計算機程序裏。
他説,不管花多少錢,也不管科學家們在這項任務上工作多久,"我們永遠也不能理解生活中所有事物間的互相依賴性"。
責編:馬芳