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Eine wachsende Mehrheit der Weltbevölkerung lebt in Städten. Dieser sich fortsetzende Trend stellt hohe Anforderungen an die Infrastruktur dieser Städte. Gerade in Krisen und Situationen großer Unsicherheit können hohe und unerwartete Belastungen auf diese Infrastruktur auftreten. Um sicherzustellen, dass die Funktion dieser Infrastruktur gewährleistet ist, sind Modelle dieser Infrastruktur notwendig. Modelle die die Interaktion und das Verhalten technischer als auch menschlicher Komponenten beschreiben heißen sozio-technische Modelle. Im Fall sozio-technischer Modelle von Wasserinfrastruktursystemen werden hierfür verschiedene Modellierungsansätze in der Literatur verwendet. Beispiele für diese Ansätze sind agentenbasierte Modelle, System-Dynamics-Modelle und statistische Modelle. Die theoretischen Grundlagen dieser Modelle sind ebenso vielfältig und basieren auf den Erkenntnissen der Psychologie, Verhaltensökonomik oder datengetriebenen Ansätzen. Um die Nützlichkeit solcher sozio-technischer Modelle zu gewährleisten ist es notwendig, die Validität der Modelle und die auftretende Unsicherheit zu beurteilen.

Ziel der Forschung ist es, Methoden zur Validierung und Unsicherheitsquantifizierung zu identifizieren, auf sozio-technische Modelle zu übertragen und weiterzuentwickeln. Die Methoden stammen dabei aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, darunter neben den Ingenieurswissenschaften auch den Wirtschaftswissenschaften, der Soziologie, der Physik, der Ökologie und der angewandten Mathematik.

Die Ergebnisse dieser Forschung werden unter anderem dabei helfen, digitale Modelle existierender Infrastrukturen zu verbessern. Einige solcher digitalen Modelle werden auch digitale Zwillinge genannt. Wie digitalen Zwillinge dazu genutzt werden können die Sicherheit und Resilienz terrestrischer Infrastruktur zu gewährleisten, ist ein Forschungsziel des Instituts für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen des DLR. Diese Forschung zur Resilienz digitaler Städte ist auch im Fokus des LOEWE Zentrums emergenCITY. Durch die Kooperation des FST mit dem DLR und emergenCITY, profitiert die Forschung vom interdisziplinären Austausch und der Vielzahl der resultierenden Anwendungsperspektiven.