Bob

Chief Security Architect, RSA

Architektur eines “antifragilen” Smart-Grids

Während der Vorbereitung des europäischen Smart-Grid-Projekts, merke ich, dass ich den energiebedingten Ereignissen und ihren Auswirkungen auf die Sicherheit in den täglichen Nachrichten besondere Beachtung schenke. Da die durch den „Polar Vortex“-Sturm verursachten massiven Stromausfälle in den Vereinigten Staaten ausgerechnet während meines Besuches dort stattfanden, fragte ich mich, wie sich solche Ausfälle auf Smart-Grid auswirken. Besonders interessieren mich Fragen nach der Wiederherstellbarkeit, Robustheit und Anti-Fragilität.

Vielleicht ist Ihnen der letzte dieser drei Begriffe noch nie begegnet. Der Begriff „Anti-Fragilität” wurde von Nassim Nicholas Taleb 2012 in seinem gleichnamigen Buch („Antifragile: Things That Gain from Disorder“) eingeführt.

Sowohl in Talebs Buch wie auch in anderen Diskussionen, auf die seine Homepage hinweist, ist Anti-Fragilität etwas völlig anders als Belastbarkeit (die Fähigkeit, sich nach Versagen wieder zu erholen) und Robustheit (Widerstand gegen Versagen). Anti-Fragilität bedeutet nämlich, von Ausfällen zu profitieren. Der Begriff ist auf Systeme, die ihre Fähigkeiten, Wiederherstellbarkeit, Robustheit und Komplexität als Folge von Fehlern, Störungen, Angriffen und Ausfällen darstellen, gerichtet. Taleb   beschreibt auf Seite 32  „Anti-Fragile“  als ein Paket, das dazu gemacht ist, grob behandelt, von großen Höhen fallen gelassen und in Förderbandrollen zerdrückt zu werden.

In einer ersten Reaktion auf „Antifragile“ im Forbes-Magazin vom November 2012 schrieb Mark P. Mills, dass Taleb „nützliche Paradigmen für das Nachdenken über komplexe Systeme wie elektrische Anlagen angesichts von Naturereignissen“ liefert. Weiterhin betont Mills „die Entwicklung von anti-fragilen Systemen gegen erkennbare mehrstufige Messwerte (“Tier-like metrics“) ist machbar“.  Vielleicht ist das so. Aber auf den ersten Blick scheinen die Stromnetze, die vom Polar Vortex getroffen wurden, von der Störung keinesfalls profitiert zu haben. Stattdessen deuten die Ausfälle vor allem auf die Fragilität der Stromverteilungssysteme hin, die wegen der extremen Kälte versagt haben.

Aber die Anfälligkeit der Stromverteilung in den USA hat eine gewisse Bewegung in Richtung anti-fragiler Modelle hervorgerufen. Das ist ein Trend, der mich selber dazu bringt zu fragen, inwieweit solche anti-fragilen Fähigkeiten auch Teil einer Smart-Grid-Architektur in Europa sein sollten? Am wichtigsten aber ist, dass chronische und wiederholte Stromausfälle in den USA die Verbreitung von Hausgeneratoren förderten. Dadurch kann zumindest ein Teil des Energiebedarfs von Privathaushalten unterstützen werden, wenn der Strom vom allgemeinen Netz nicht verfügbar ist. Diese Generatoren sind ganz klar ein pures Reservesystem. Sie sind mehr oder weniger eine aufwendige Antwort der Hausbesitzer auf die Stromausfälle. Aber die Hausgeneratoren geben dem System als Ganzes genau die Redundanz, die charakteristisch ist für Anti-Fragilität.

Taleb schreibt, dass Redundanz für Anti-Fragilität ausschlaggebend ist. In „Antifragile“ schreibt er: „Natur liebt Überversicherung über alles.” Sollten Smart Grids Redundanz ebenfalls über alles lieben? Offensichtlich bringt das US-amerikanische Modell der fragilen Stromverteilung große Nachteile mit sich. Aber die häufigen Ausfälle im US-System haben zur Verbreitung der privaten Generatoren geführt, die die Auswirkungen eines Extremfalls wie des Polar Vortex mildern können. Wenn wir ein anti-fragiles Smart Grid haben wollen, das nicht nur belastbar und robust, sondern anti-fragile ist – das also die Auswirkungen extremer, unerwarteter, unbekannter Ereignisse, darunter auch Cyberattacken, lindern kann, dann sollten wir vielleicht bis zu einem bestimmten Grad auch Chaos und Unsicherheit in der Architektur und im Betrieb einplanen. Vielleicht sind häufige Ausfälle tatsächlich wünschenswert, um ein anti-fragiles Smart Grid zu fördern.

Weiterhin hat Taleb in seinem Buch eine nützliche Tabelle erstellt, die die Fragilität von mechanischen Systemen mit der Anti-Fragilität von organischen Systemen vergleicht:

Bestehende Netzarchitekturen fallen in die linke Spalte. Aber Smart Grids, soweit sie die Interdependenz fördern, schieben das Grid in die rechte Spalte. Ganz bestimmt steigt die Wahrscheinlichkeit eines vollen „Black Swan“-Ereignisses mit der zunehmenden Komplexität und der Interdependenz des Smart Grids. Also werde ich überprüfen, ob wir uns beim Aufbau eines anti-fragilen Smart Grids eher organischen Modellen zuwenden sollen als mechanischen.