Wetenschappers gebruiken de speltheorie om gevaarlijk ruimtepuin te zoeken en te vernietigen

Ruimtepuin blijft opstapelen in de baan van de aarde. Er zijn momenteel meer dan een half miljoen stuks rommel groter dan een centimeter die over de aarde rondrijdt met meer dan 22.000 mijl per uur. Elk van die stukjes heeft de potentie om satellieten te beschadigen of zelfs te vernietigen en de andere apparatuurnaties en bedrijven gebruiken om de wetenschap en diensten aan mensen terug op de grond te bieden. Het is een groot probleem en een probleem dat geen enkele overheid of bedrijf alleen wil oplossen.

Creatieve probleemoplossers hebben ontelbare strategieën, veel belachelijk gemaakt, voor het omgaan met de ruimteafval die onze instrumenten en ruimtevaartuigen bedreigt: er is zelfs een plan om orbitale harpoenen en een lasersinitiatief te creëren. Maar onderzoekers van de University of Liverpool hebben een iets minder trigger-happy aanpak. Hun plan is om orbitaal puin te verzachten en te herstellen met behulp van wiskunde, met name speltheorie.

Speltheorie is het proces van het gebruik van wiskundige modellering om een ​​specifiek probleem of een reeks problemen op te lossen. Veel van dit heeft te maken met het begrip hoe waarschijnlijkheid en risico te beoordelen binnen de context van beslissingen. Hoewel speltheorie voornamelijk wordt gebruikt om economie en politiek uit te leggen, is het nuttig als de logica richting resolutie streeft.

Het relevante idee van de speltheorie is in dit specifieke geval 'de tragedie van de commons', een zin die je waarschijnlijk hebt gehoord in openbare beleidsdiscussies. Het idee is dat wanneer ongelijksoortige groepen of individuen op dezelfde hulpbron vertrouwen, ze het vaak niet in harmonie redden en verslechtering optreedt.

Dat is in wezen de kern van het probleem dat wordt veroorzaakt door baanafval. De baan van de aarde is een essentieel gebied dat de industrie en overheden over de hele wereld gebruiken. Maar iedereen zou liever zien dat een andere organisatie actie onderneemt, zodat ze niet de rekening moeten betalen. Natuurlijk, als iedereen zo denkt en het orbitale puin behandelt als een kip, zal niemand actie ondernemen. Naarmate het probleem verergert, neemt de waarschijnlijkheid toe dat die brokstukfragmenten andere objecten zullen beschadigen - evenals de waarschijnlijkheid dat de daaropvolgende vernietiging meer puin creëert. De totale kosten stijgen voor iedereen.

Betreed computerwetenschapper Karl Tuyls en zijn team aan de Universiteit van Liverpool. Ondersteund door het Europees Ruimtevaartagentschap, onderzoekt de groep wat de optimale soorten verwijderingsinspanningen van agentschappen en overheden over de hele wereld zijn in de omgang met ruimteschroot. Tuyls hoopt dat complexe wiskundige modellering zal helpen aantonen hoe verschillende entiteiten elk een proportionele rol kunnen spelen bij het elimineren van de productie van nieuw puin en ook kunnen investeren in slimme technologie die daadwerkelijk kan werken aan het verminderen van de hoeveelheid rommel. Ze willen de gewone mensen organiseren om de commons te redden.

Het Liverpool-team maakt gebruik van het feit dat technologie het haalt veel gemakkelijker om speltheorie toe te passen in een breed scala van situaties. Het team bouwt in essentie verschillende geautomatiseerde computerprogramma's om te fungeren als proxies voor verschillende overheden en bedrijven die belang hebben bij het zien van een veilige baan om de aarde. Die programma's kunnen worden ontworpen om eigenschappen aan te nemen die de meer irrationele aspecten van menselijke besluitvorming beter imiteren.

"Hierdoor kunnen we beter begrijpen hoe verschillende verwijderingsstrategieën kunnen werken en de beste strategieën bepalen voor verschillende spelers", schreef Tuyls onlangs in een stuk voor Het gesprek. "Elke speler kan zich bijvoorbeeld verplichten elk stuk puin per jaar te verwijderen, of een aantal stukken evenredig aan het aantal nieuwe satellieten dat de speler lanceert. De speltheorie kan ons in principe vertellen of we kunnen verwachten dat dergelijke strategieën het resultaat zijn van de zelfinteresse-interactie tussen de betrokken partijen."

Tuyls hoopt dat het eindresultaat die 'spelers' de informatie zal geven die ze nodig hebben om als een groep samen te komen en eindelijk actie te ondernemen om de tragedie te omzeilen. Of het nu gaat om het gooien van een breed net dat eenvoudigweg alle puin zal vangen, de planeet omringen in een stroom van elektriciteit, of iets bescheidener moet nog blijken.