Braess-Paradoxon

Das Braess-Paradoxon beschreibt, wie das Hinzufügen von Kapazität zu einem überlasteten Netzwerk alle Beteiligten langsamer machen kann. Es ist ein Massen-Mehrspieler-Gefangenendilemma: Jeder Akteur optimiert rational für sich, doch die Summe der egoistischen Entscheidungen führt in ein Nash-Gleichgewicht, das global schlechter ist als der Zustand vor der Erweiterung.

Man füge einem Verkehrsnetz eine neue, scheinbar schnellere Verbindungsstraße hinzu. Diese Abkürzung wirkt wie die Versuchungsauszahlung in einem riesigen Mehrspieler-Gefangenendilemma: Für jeden einzelnen Fahrer ist es rational, auf die neue Straße zu wechseln. Doch wenn alle gleichzeitig wechseln, verstopft die Abkürzung — und die Fahrzeit wird länger als ohne die Straße. Das System pendelt sich in ein Nash-Gleichgewicht ein, in dem kein Einzelner durch Wechsel gewinnt, das aber für alle gemeinsam schlechter ist. Der Engpass entsteht nicht trotz, sondern wegen der zusätzlichen Kapazität.

In der Stadt- und Verkehrsplanung, in Stromnetzen, beim Routing von Datenpaketen in Netzwerken und in der Prozessgestaltung. Immer dann, wenn viele Akteure unabhängig einen gemeinsamen Engpass nutzen und das Hinzufügen einer Ressource kontraintuitiv die Gesamtleistung verschlechtern könnte.

Manchmal ist die Lösung, die verlockende Verbindung zu entfernen — das tatsächlich beobachtete Schließen einer Straße kann den Verkehr beschleunigen. Alternativ Staugebühren (Congestion Pricing), die die private Versuchungsauszahlung an die sozialen Kosten angleichen, oder koordiniertes Routing, das die individuelle Wahl durch eine systemweit optimale Zuteilung ersetzt.

In Seoul beschleunigte das Abreißen einer Stadtautobahn den Verkehr, statt ihn zu verschlimmern; ähnliche Effekte wurden in Stuttgart und New York beim Sperren von Straßen beobachtet. In Datennetzen kann das Hinzufügen einer Hochgeschwindigkeitsleitung die Latenz erhöhen, wenn alle Flüsse darauf umschwenken.