カスケード障害とは何ですか？

カスケード障害は、1つの部品またはコンポーネントの障害が、システム全体の障害のポイントまで伝播するシステムの関連領域の障害につながる可能性がある場合の相互接続システムの状態です。 電気システムやコンピューターシステムから政治的、経済的、生態学的システムに至るまで、自然のシステムや人工システムで発生する可能性のあるカスケード障害イベントには多くの種類があります。 複雑性科学として知られている研究分野では、そのような失敗の根本原因を定義して、将来それらを防ぐことができるセーフガードを構築しようとします。

一般的でありながら予測が困難なタイプのカスケード障害イベントは、1つのコンポーネントに障害が発生して不可解にドミノ効果を引き起こし、システムの他の部分に状態が急速に広がる単一障害点です。 この例は、1996年に米国で発生しました。オレゴン州の電力線が故障し、米国西部州およびカナダ全体の送電網に大規模な障害が発生し、4,000,000〜10,000,000の顧客に影響を及ぼしました。 送電線に障害が発生すると、地域の送電網が、増加した負荷を処理できなかった個別の送電アイランドに分割され、さらに障害が発生して、システム全体が崩壊しました。 2003年に米国中西部オハイオ州でも同様のカスケード障害が発生し、米国史上最大の電気的停電が発生しました。

多くの場合、カスケード障害には、バタフライ効果により障害が発生した複数のシステムが関係します。このシステムでは、一見非常に小さなイベントが波紋し、はるかに大きなイベントが生成されます。 この例としては、1974年にフランスのパリでDC-10航空機がcrash落し、乗船中の全員が死亡したことが挙げられます。 クラッシュの原因に関するその後の調査により、貨物室のドアが適切に固定されていなかったことが明らかになりました。 これに最も直接的に責任がある男は、英語を読むことができなかったため、ドアを適切に締める方法についての指示を読むことができませんでした。

貨物ドアの技術設計により、ラッチが完全にかみ合うことなく貨物ドアを閉じることができました。 航空機が13,000フィート（3,962メートル）に上昇すると、内部圧力によりドアが崩れ、ドアの周囲の爆発的な減圧によりエリア内の破損した油圧制御が吹き飛ばされ、パイロットは最終的に完全な制御を失いました。航空機。 このような連鎖的な障害の根本的な原因を特定することは困難です。 教育、移民の雇用に関する政府の政策、水力学および航空電子工学の工学設計、および作業環境内の非公式の社会的支援システムにまたがります。

高電圧システムの電力グリッドは、大規模なカスケード障害イベントの最も顕著な例ですが、大規模システムでの障害はまれではありません。 交通渋滞から市場のクラッシュ、または単一の火花で始まる森林火災まで、大規模システムクラッシュは、ビザンチン障害イベントとして知られるものの直接的な結果であることが多く、システムの要素が異常な方法で故障し、機能し、完全にシャットダウンする前に環境を破壊します。 そのような出来事は、カオス理論によって記述されたすべての複雑なシステムの根本的な条件を明らかにします。 システムの各部分は特定の範囲のパラメーター内で動作することが期待されており、その範囲外になると、システム全体の動作を変更する連鎖反応を開始できます。

ケスラー症候群は、科学が曲線に先んじて、それが起こる前に連鎖的な失敗を予測しようとしている多くの例の1つです。 米国航空宇宙局（NASA）に勤務する米国の科学者1978年のドナルドケスラーの理論に基づいて、低地球軌道（LEO）での物体の衝突の影響をグラフ化します。 そのような時間の経過に伴う衝突は、デブリベルトとして知られるLEOの小粒子の数の指数関数的増加を促進し、宇宙への旅行が以前よりもはるかに危険になります。 将来の壊滅的な衝突を避けるために、2011年時点で、時速17,500マイル（時速28,164キロメートル）までの軌道で500,000を超える破片が継続的に追跡されています。 大理石のような小さな粒子は、衝撃時に軍事または科学の宇宙船に修復不可能な損傷を与える可能性があり、その結果、予期しない割合の死または政治的および生態学的な影響が生じる可能性があります。