Graphtechnologie Das eGovernment der Zukunft

Autor / Redakteur: Stefan Kolmar* / Susanne Ehneß

Auch öffentliche Behörden müssen sich in Zeiten von Internet und Big Data mit Themen wie schnell wachsenden Datenmengen und komplexen Strukturen auseinandersetzen. Nach dem Vorbild vieler Unternehmen entscheiden sich deshalb immer mehr staatliche Einrichtungen für die Nutzung von Graphdatenbanken. Diese können die Behörden in unterschiedlichsten Bereichen unterstützen – in der Verwaltung, beim Aufdecken von Steuerhinterziehung bis hin zum Schutz der inneren Sicherheit.

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(© your123 - Fotolia)

Im Öffentlichen Dienst werden täglich unzählbare Mengen an Informationen erzeugt, verändert und verschoben. Zur Verwaltung der Daten kommen in der Regel relationale Datenbanken (RDBMS) zum Einsatz, in denen die Daten in Tabellen und Spalten modelliert und über komplexe (Selbst-) Verknüpfungen miteinander verbunden sind. Verbindungen zwischen den Tabellen lassen sich nur über sogenannte Joins der Primär- und Fremdschlüssel-Tabelle berechnen.

Je größer die Datenmenge und je heterogener die Datenstruktur, desto schneller stoßen diese Datenbanken an ihre Grenzen: Die Abfragen gestalten sich als zu komplex und zu aufwändig, während die Antwortzeiten sich in die Länge ziehen.

Der entscheidende Vorteil: Datenverbindungen

Hier besitzen Graphdatenbanken gegenüber relationalen Systemen einen entscheidenden Vorteil: Sie berücksichtigen nicht nur einzelne Daten, sondern auch die Beziehungen zwischen ihnen. So entsteht ein semantischer Kontext an Informationen, der neue Einblicke eröffnet und Zusammenhänge aufdeckt.

Aufgrund der Struktur einer Graphdatenbank können Beziehungen zwischen einzelnen Personen nicht nur gespeichert, sondern auch abgefragt werden – und das in Echtzeit. Zudem lassen sich den Personen Eigenschaften wie persönliche Vorlieben zuordnen.

Welche Vorteile dieser Fokus auf die Verbindungen mit sich bringt, zeigt der Erfolg von sozialen Netzwerken wie Facebook, LinkedIn oder Twitter. Graphdatenbanken punkten überall dort, wo die Beziehungen zwischen Mitgliedern einer Gruppe eine entscheidende Rolle spielen. Interessant ist dies zum Beispiel für Online-Shops, in denen Kunden Kaufempfehlungen auf Basis ihrer Einkaufshistorie, Bewertungen und Kontakte erhalten. Ist Kunde A mit Kunde B vernetzt, ist es sinnvoll, beiden den gleichen Artikel ans Herz zu legen.

Ein weiteres Einsatzgebiet findet sich im Identity und Access Management: Graphbasierte Systeme stellen hier sicher, dass nur Personen mit der entsprechenden Berechtigung Zugang zu bestimmten und oft sensiblen Daten erhalten.

Stammdatenmanagement bildet die reale Welt ab

In einem Graphen lassen sich die komplexen Verbindungen zwischen Menschen, Orten, Eigenschaften und Aktionen abbilden, so dass ein realitätsnahes Bild der Welt entsteht. Ein Vorteil, der auch für die Öffentliche Verwaltung und staatliche Behörden entscheidend ist. So können sie sicherstellen, dass sie die von ihnen erwarteten Dienstleistungen für die Bürger schnell und effizient erfüllen.

Auch bislang getrennte Datensilos lassen sich besser verknüpfen, um den Datenaustausch zwischen den Verwaltungsapparaten zu beschleunigen und Verfahren und Anträge von Bürgern unkomplizierter zu bearbeiten.

Graphdatenbanken punkten zudem mit einer hohen Skalierbarkeit, die ideal für das Stammdatenmanagement ist – auf kommunalen, regionalen, nationalen oder internationalen Verwaltungsebenen. Unterschiedliche Backend-Datenquellen können zusammengeführt werden, sodass ein einheitliches Datenmodell entsteht und neue Synergien ausgeschöpft ­werden können. Das Hinzufügen neuer Datensätze ist problemlos.

In Behörden lassen sich so zum Beispiel Datensätze unterschiedlicher Referate und interner Stellen verknüpfen, um Muster und damit Trends und Entwicklungen frühzeitig zu erkennen. Dazu zählen beispielsweise demographische Daten, aktuelle Gesetzesvorgaben oder -änderungen sowie Angaben über Sozialdienstleistungen. Langwierige bürokratische Verfahren und Prozesse verlaufen so deutlich effizienter und können abgekürzt werden.

Ein graphbasiertes System für Stammdaten bietet hier eine ideale Alternative zu herkömmlichen Datensilos, die auch Datenschutzrichtlinien entspricht: Anstatt alle Daten an einem zentralen Ort abzulegen, können in einer Art ­Register-Datenbank Metadaten hinterlegt werden, die auf die Stammdaten verlinken.

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Grenzschutz

Auch Sicherheitsbehörden profitieren von den zahlreichen Vorteilen der Graphtechnologie. Ein konkretes Beispiel: Die Einwanderungsbehörde eines G8-Staates benötigte Unterstützung bei der Visualisierung von Beziehungen und Verbindungen einzelner Personen untereinander. Handelt es sich bei dem Einreisenden eventuell um einen international gesuchten Kriminellen oder ist er ein behördlich bekannter Schleuser oder Schmuggler? Oder steht er in irgendeiner Verbindung mit Personen, denen illegale Aktivitäten zur Last gelegt werden?

Diese Art der Abfrage bezog sich zunächst ausschließlich auf einzelne Fälle, bei denen kritische Informationen von den zuständigen Behörden erkannt und an die Grenzbeamten weitergeleitet wurden.

Mit dem neuen – graphbasierten – System gewinnt dieser Prozess an Schnelligkeit: Die Daten können nun in Echtzeit übertragen werden. Erfolgt eine Anfrage, weiß der zuständige Grenzposten innerhalb weniger Augenblicke, ob er der Person die Einreise gestatten oder verwehren kann.

Gleichzeitig lassen sich zudem Daten aus Strafregistern zuschalten und abgleichen. So können einzelne Verdächtige oder sogar ganze Schmuggler- und Schleuserbanden direkt an der Grenze gestoppt und im Zweifelsfall direkt in Gewahrsam genommen werden.

Die schnelle Übertragung macht Graphdatenbanken auch zum idealen Werkzeug, um die riesige Anzahl an doppelt vorkommenden Namen und IDs zu analysieren. Dazu wird die sogenannte Fuzzy-Logik genutzt, die mit hoher Zuverlässigkeit unterschiedliche Schreibweisen eines Namens erkennt und diese eindeutig einer Person zuordnet.

Das Vorgehen lässt sich mit einer DNA-Analyse vergleichen: Wenn die am Tatort gefundene DNA zu 100 Prozent mit einer betroffenen Person übereinstimmt, dann handelt es sich eindeutig um einen Tatverdächtigen. Stimmt sie nur zu 80 oder 90 Prozent überein, dann kann es sich beim Täter auch um einen Familienangehörigen handeln.

Mithilfe von Graphtechnologie können Regierungsbehörden in ­Sekundenschnelle Muster und ­Verbindungen erkennen und zum Beispiel feststellen, ob der Betroffene zwar einen anderen Namen führt, bei Herkunftsland, Geburtstag und -ort jedoch mit einer anderen Person übereinstimmt. Alle diese Beziehungen in einer solchen Geschwindigkeit abrufen zu können, ist mit klassischen Datenbanken rein technisch unmöglich.

Graphen für Smart Cities

Komplexe und heterogene Daten in Behörden und öffentlichen Einrichtungen lassen sich mit Hilfe von Graphtechnologie einfacher und vor allem schneller managen
Komplexe und heterogene Daten in Behörden und öffentlichen Einrichtungen lassen sich mit Hilfe von Graphtechnologie einfacher und vor allem schneller managen
(Bild: Neo Technology)

Die Möglichkeiten von Graphtechnologie sind noch längst nicht ausgeschöpft. In den Smart Cities der Zukunft gibt es für Graphdatenbanken im Dienste öffentlicher Einrichtungen vielseitige Einsatzgebiete. Dabei kann es sich um ein Notrufsystem handeln, das automatisch feststellt, von wo der Anruf getätigt wurde und die Informationen automatisch an alle Bereitschaftsdienste von Polizei, Feuerwehr und nächstgelegenen Krankenhaus weiterleitet.

Behörden können beispielsweise mit interaktiven Karten arbeiten, in denen Echtzeit-Daten über Strom-, Telefon- und Wassernetzwerke abrufbar sind.

Graphbasierte System können zudem eine sichere Überwachung des öffentliche Nahverkehrs in Städten sicherstellen und als Basis für Verkehrsleitsysteme dienen, mit denen sich Versorgungsengpässe oder Staus zur Rush Hour vorbeugen lassen.

Auch Strafverfolgungsbehörden profitieren von der Fähigkeit von Graphdatenbanken, Verbindungen und Muster innerhalb von ­Daten zu erkennen. Egal ob Steuer­hinterziehung oder Wirtschaftskriminalität: Während Täuschungs­manöver und Verschleierungstaktiken relationale Datenbanken an ihre Grenzen bringen, können Graphdatenbanken verdächtige Netzwerke und Gruppen schnell aufdecken.

Der Autor: Stefan Kolmar, Director Field Engineering Europe, Neo Technology
Der Autor: Stefan Kolmar, Director Field Engineering Europe, Neo Technology
(Bild: Neo Technology)

Fazit

Alle diese Beispiele zeigen: Graphdatenbanken werden staatlichen Behörden in Zukunft wertvolle Dienste leisten. Die Optimierung von bürokratischen Vorgängen, ein verbesserter Grenzschutz, höhere Lebensqualität und der Schutz vor betrügerischem Verhalten sind ­dabei erst der Anfang.

* Stefan Kolmar, Director Field Engineering Europe, Neo Technology

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