Dos investigadors de la UPC-ESEIAAT publiquen el primer llibre al món que analitza la xarxa aeroportuària mundial fent servir la teoria de sistemes complexos

• El llibre estableix els nivells de robustesa de la xarxa mundial d’aeroports identificant els nodes mes crítics
• Segons el llibre, amb un 2,5% dels aeroports tancats, s’aturaria la meitat del tràfic aeri. Amb un 12,5% el col·lapse seria total
• El capítol 8 de llibre estableix metodologies per analitzar i prevenir la propagació d’infeccions al transport aeri

Josep Maria Sallan i Oriol Lordan són professors i investigadors de l’Escola Superior d’Enginyeries, Industrial, Aeroespacial i Audiovisual  de Terrassa (ESEIAAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya·Barcelona Tech (UPC). Tots dos acaben de publicar a l’Editorial Elsevier el llibre “Air Route Networks Through Complex Networks Theory” (Xarxes de rutes aèries mitjançant la teoria de xarxes complexes). El llibre és únic al sector aeroportuari mundial pel seu contingut. Tots dos investigadors parteixen de la base de  que  la xarxa aeroportuària mundial posseeix  propietats estadístiques i topològiques que no són trivials i que per tant són diferents de les xarxes simples.

Josep Mª Sallan i Oriol Lordan, professors i investigadors de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT) de la UPC, publiquen a l’editorial Elsevier “Air Route Networks Through Complex Networks Theory”. L’obra de Sallan i Lordan, analitza amb la Teoria de Sistemes Complexes, amb tot detall, 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 dels seus anàlisis poden ajudar a limitar la propagació de malalties contagioses.

Prevenir propagacions d’infeccions als nodes mes crítics

I és que el capítol 8 del llibre ofereix metodologies matemàtiques d’anàlisi i prevenció de la propagació d’infeccions a través del transport aeri. Tots dos autors constaten que és als aeroports amb més connexions 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 finalment els recuperats. Aquesta tercera variable inclou tant els s’havien infectat i s’han curat com als que han mort a causa de la malaltia contagiosa.

Igualment, els investigadors estableixen un rang de contagi anomenat R0. “ En aquesta escala, més d’1 ja es pot considera contagi a nivells importants. Actualment el Coronavirus està en un rang entre 2 i 3, que és molt i molt alt” assegura Sallan.” Per això s’ha d’extremar el control als aeroports amb molts nodes per avitar el contagi entre ciutats i sobre tot entre continents”, 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 per al seu anàlisi la teoria de sistemes complexes. I és que, segons es desprèn del seu llibre, entre tots els aeroports del món es produeixen ni més ni menys que 25.000 connexions directes.

Amb 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 parteixen d’una pregunta: quin aeroport generaria més desconnexions o més aeroports afectats en cas de tancar? En aquest cas seria el d’Anchorage (Alaska-Estats Units), perquè malgrat ser un aeroport perifèric i poc conegut internacionalment, d’ell depenen 60 aeroports més. Però, a més a 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 be, si en lloc de tenir en compte el nombre d’aeroports considerem els passatgers afectats, els resultats són totalment diferents. Els tancaments d’aeroports que afectarien a més passatgers serien els de 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 de 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?

Com s’aconsegueix una xarxa aeroportuària mundial més robusta? Lordan i Sallan creuen que “la xarxa més robusta seria aquella a la qual tots els punts connectessin entre si, i això, en el transport aeri, és totalment impossible. Si apliquem la lògica dels sistemes complexes, quan 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 cost

Un altre objectiu de l’estudi del llibre són les xarxes de rutes de les companyies aèries. Del seu 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 cost”, afirmen els investigadors, “tindrien 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”.

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 a més aeroports opera de 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