Co je kaskádové selhání?
Kaskádová porucha je stav propojených systémů, kdy porucha jedné části nebo komponenty může vést k selhání v souvisejících oblastech systému, které se šíří do bodu celkové poruchy systému. Existuje mnoho typů kaskádových selhání, ke kterým může dojít v přírodních a umělých systémech, od elektrických a počítačových systémů po politické, ekonomické a ekologické systémy. Oblast výzkumu známá jako věda o složitosti se pokouší definovat základní příčiny takových selhání, aby vybudovala záruky, které jim mohou v budoucnu zabránit.
Běžným, ale těžko předvídatelným typem kaskádové selhání je jediný bod selhání, kdy jedna komponenta selže a nevysvětlitelně vede k dominovýmu efektu, což způsobuje rychlé rozšíření podmínky do dalších částí systému. Příkladem toho bylo v roce 1996 ve Spojených státech, kdy selhalo elektrické vedení ve státě Oregon a vyvolalo masivní selhání elektrické sítě v západních státech USA a Kanadě, které ovlivnilo 4 000 000 až 10 000 000 zákazníků. Když selhalo přenosové vedení, způsobilo to, že regionální elektrická síť se rozpadla na samostatné přenosové ostrovy, které nebyly schopny zvládnout zvýšené zatížení, a poté také selhalo, což vedlo ke zhroucení celého systému. Podobné kaskádové selhání se vyskytlo ve středo-západním americkém státě Ohio v roce 2003, což vedlo k největšímu výpadku elektrického proudu v historii USA.
Kaskádové selhání často zahrnuje více systémů, které selhaly kvůli motýlovému efektu, kde se zdánlivě velmi malá událost zvlní a vytvoří mnohem větší. Příkladem toho je havárie letadla DC-10 nad Paříží ve Francii, v roce 1974, zabíjení všech na palubě. Pozdější vyšetřování příčiny havárie odhalilo, že dveře nákladového prostoru nebyly řádně upevněny. Muž, který za to údajně nejvíc odpovídá, nedokázal číst anglicky, a proto nebyl schopen přečíst pokyny, jak správně zajistit dveře.
Technické provedení nákladních dveří umožnilo jejich uzavření bez úplného zaskočení západek. Jak letadlo vyšplhalo na 13 000 stop (3 962 metrů), vnitřní tlak způsobil, že se dveře uvolnily, a explozivní dekomprese kolem dveří, když odpálila poškozené hydraulické ovládací prvky v oblasti, což způsobilo, že piloti nakonec ztratili úplnou kontrolu nad letadlo. Hlavní příčinu takového kaskádového selhání je obtížné určit. Zahrnuje oblasti vzdělávání, vládní politiky najímání přistěhovalců, inženýrské návrhy pro hydrauliku a avioniku a neformální systémy sociální podpory v pracovním prostředí.
Výkonové sítě systémů vysokého napětí jsou nejvýznamnějším příkladem velkých kaskádových poruchových událostí, ale poruchy ve velkých systémech nejsou vzácné. Od dopravních zácp až po havárie na trhu nebo lesní požáry, které začínají jedinou jiskrou, jsou velké havárie systému často přímým důsledkem toho, co se nazývá událost byzantského selhání, kdy prvek systému selhává neobvyklým způsobem a často pokračuje v funkce a poškození jeho prostředí, než se úplně vypne. Takové události odhalují základní stav všech složitých systémů popsaných teorií chaosu, která je citlivou závislostí. Očekává se, že se každá část systému bude chovat v určitém rozmezí parametrů, a když se rozprostírá mimo tento rozsah, může zahájit řetězovou reakci, která mění chování celého systému.
Kesslerův syndrom je jedním z mnoha příkladů, kdy se věda snaží překonat křivku a předpovídat kaskádové selhání dříve, než k němu dojde. Na základě teorií Donalda Kesslera z roku 1978, amerického vědce pracujícího pro Národní leteckou a kosmickou správu (NASA), mapuje účinky kolize objektů na nízké oběžné dráze Země (LEO). Takové srážky v průběhu času povedou k exponenciálnímu nárůstu počtu malých částic v LEO, známém jako úlomek, což způsobuje, že výlety do vesmíru jsou mnohem riskantnější než dříve. Od roku 2011 je průběžně sledováno přes 500 000 kusů úlomků na oběžné dráze, které se pohybují rychlostí až 28 500 kilometrů za hodinu (28 164 kilometrů za hodinu), aby nedošlo k budoucím katastrofickým srážkám. Částice tak malá jako mramor by mohla při nárazu způsobit nenapravitelné poškození vojenské nebo vědecké kosmické lodi, což by mohlo mít za následek možné úmrtí nebo politické a ekologické dopady nepředvídaných rozměrů.