Dos investigadors de la UPC-ESEIAAT analitzen la xarxa aeroportuària mundial fent servir la teoria de sistemes complexos

+
Descarregar

Oriol Lordan i Josep Maria Sallan, amb el llibre que han publicat recentment

+
Descarregar

Portada del llibre ’Air Route Networks Through Complex Networks Theory‘

Josep Maria Sallan i Oriol Lordan, professors i investigadors de l’Escola Superior d’Enginyeries, Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT) de la UPC, han publicat el llibre ’Air Route Networks Through Complex Networks Theory‘, on plantegen que la xarxa aeroportuària mundial té propietats estadístiques i topològiques que no són trivials i que, per tant, són diferents de les xarxes simples.

09/03/2020

El llibre ’Air Route Networks Through Complex Networks Theory (‘Xarxes de rutes aèries mitjançant la teoria de xarxes complexes’), escrit pels professors i investigadors Josep Maria Sallan i Oriol Lordan, de l’ESEIAAT de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), i publicat per l’editorial Elsevier, analitza amb amb tot detall, mitjançant la Teoria de Sistemes Complexes, la solidesa de la xarxa aèria davant de disrupcions, de manera que proporciona estratègies de detecció dels nodes crítics de les xarxes de transport aeri.

Lordan i Sallan ofereixen també una perspectiva històrica sobre els aspectes socioeconòmics, polítics, tècnics i geogràfics del mercat aeri mundial que influeixen en com les línies aèries defineixen la seva oferta de rutes. També analitzen les xarxes de navegació, definides mitjançant punts que estableixen corredors de navegació per a les aeronaus. Finalment, dediquen una part del llibre a mostrar com l’aplicació de les seves anàlisis poden ajudar a limitar la propagació de malalties contagioses.

Prevenir propagacions d’infeccions
El capítol 8 del llibre ofereix metodologies matemàtiques d’anàlisi i prevenció de la propagació d’infeccions a través del transport aeri. Els investigadors constaten que en els aeroports amb més connexions és on més s’ha d’incidir en les mesures de control. Sallan i Lordan utilitzen el model SIR (Susceptible. Infectat. Recuperat) formulat pel metge Gray Mc Kendrick i el químic William Ogilvy l’any 1927, que estableix tres variables: les persones susceptibles de contraure el virus, els infectats i els recuperats. Aquesta tercera variable inclou tant les persones que s’havien infectat i s’han curat com les que han mort a causa de la malaltia contagiosa.

Així mateix, els investigadors estableixen un rang de contagi anomenat R0. “En aquesta escala, més d’un ja es considera contagi a nivells importants. Actualment el COVID-19 està en un rang d’entre 2 i 3, que és molt i molt alt”, assegura Sallan. “Per això i per evitar el contagi entre ciutats i, sobretot, entre continents, s’ha d’extremar el control als aeroports amb molts nodes”, afegeix Lordan.

Josep Maria Sallan i Oriol Lordan ha estudiat i analitzat amb metodologies matemàtiques les relacions que hi ha entre els 3.700 aeroports que operen actualment al món utilitzant la teoria de sistemes complexes. Segons es desprèn del seu llibre, entre tots els aeroports del món es generen 25.000 connexions directes.

Mitjançant les metodologies algorítmiques de sistemes complexes aplicades al sistema de transport aeri mundial, han pogut esbrinar quins són els aeroports que més influirien en la globalitat de la xarxa en cas de tancar, ja sigui a causa de les condicions climàtiques, d’una vaga o de qualsevol altra circumstància.Així, els investigadors han partit de la següent qüestió: quin aeroport generaria més desconnexions o més aeroports afectats en cas de tancar? Si es donés el cas, segons indiquen, seria el d’Anchorage (Alaska-Estats Units), perquè malgrat ser un aeroport perifèric i poc conegut internacionalment, d’aquest depenen 60 aeroports més. El següent aeroport més crític, Fairbanks, també està situat a Alaska i, amb aquests dos aeroports no operatius, 170 altres aeroports quedarien desconnectats de la resta de la xarxa de transport aeri.

Ara bé, si en lloc de tenir en compte el nombre d’aeroports es considera els passatgers afectats, els resultats són totalment diferents. Els tancaments d’aeroports que afectarien més passatgers serien els d’Atlanta, Pequín, Dubai, Los Angeles i Tòquio. Els tancaments amb més impacte al tràfic intercontinental serien els de Dubai, Los Angeles, Heathrow, JFK a Nova York i Tòquio. Sallán i Lordan arriben a la conclusió que el tancament de 85 aeroports (el 2,5%) afectaria a la meitat del tràfic aeri mundial. Si el tancament arribés als 450 aeroports (aproximadament, el 12,5%), el col·lapse del tràfic seria total.

Com fer una xarxa més robusta?
Els investigadors s’han plantejat com s’aconsegueix una xarxa aeroportuària mundial més robusta: “la xarxa més robusta seria aquella en la qual tots els punts connectessin entre si, i això, en el transport aeri, és totalment impossible. Si apliquem la lògica dels sistemes complexos, com més tràfic es concentra en un sol punt, més crític és aquest punt i, per tant, més important és per a la robustesa de la xarxa.” (El concepte crític fa referència a la influència d’un aeroport en l’operativitat de la xarxa de transport aeri mundial, en cap cas en termes de seguretat.)

Una possible solució seria “crear més hubs (grans aeroports o grans punts de connexió) a segons quins territoris, i augmentar les connexions entre hubs, expliquen els investigadors.

Companyies tradicionals i companyies de baix costUn altre objectiu de l’estudi són les xarxes de rutes de les companyies aèries. Del treball es dedueix que “les companyies aèries tradicionals són les més vulnerables en cas de tancaments de grans centres de connexió, perquè gran part del seu tràfic depèn només d’uns quants punts de la xarxa global”. Tanmateix, “les companyies de baix costtindrien molta més facilitat de maniobra i de continuar operant en cas de tancament de grans hubs, perquè la seva flota s’enlaira i aterra a molts més aeroports i no treballen amb un sol centre d’operacions”, afirmen els investigadors.

Sallan i Lordan també han analitzat la xarxa des del punt de vista de les grans aliances entre companyies. Existeixen tres grans aliances de companyies aèries, Star Alliance, SkyTeam i Oneworld. Star Alliance és la que aplega un nombre més gran de companyies (27), la que opera en més aeroports a tot el món i la que més connexions estableix (4.250). Aquesta és l’aliança més robusta davant d’un hipotètic tancament d’aeroports centrals.