Wat is een trapsgewijze mislukking?

Een trapsgewijze storing is een voorwaarde voor onderling verbonden systemen wanneer het falen van één onderdeel of component kan leiden tot een mislukking in gerelateerde gebieden van het systeem dat zich voortplantt tot het punt van een algemene systeemfout. Er zijn veel soorten cascade-faalgebeurtenissen die kunnen voorkomen in natuurlijke en door de mens gemaakte systemen, van elektrische en computersystemen tot politieke, economische en ecologische systemen. Het onderzoeksgebied dat bekend staat als complexiteitswetenschap probeert de hoofdoorzaken voor dergelijke mislukkingen te definiëren om te bouwen in waarborgen die ze in de toekomst mogelijk kunnen voorkomen.

Een gemeenschappelijk maar moeilijk te voorspellen type cascading-faalgebeurtenis is een enkel punt van mislukking, waarbij een component faalt en onverklaarbaar leidt tot een domino-effect, een snelle verspreiding van de conditie van het systeem. Een voorbeeld hiervan vond plaats in 1996 in de Verenigde Staten, toen een stroomlijn in de staat Oregon faalde en een enorm falen van het elektrische raster overal in gang brachtDe westelijke Amerikaanse staten en Canada, die tussen de 4.000.000 en 10.000.000 klanten treft. Toen de transmissielijn mislukte, zorgde het ervoor dat het regionale elektrische raster zich uitbrak in afzonderlijke transmissie -eilanden die niet in staat waren om de verhoogde belasting aan te kunnen, en vervolgens ook faalden, wat leidde tot de ineenstorting van het gehele systeem. Een soortgelijk trapsgewijze mislukking vond plaats in de midden-westelijke Amerikaanse staat Ohio in 2003, wat leidde tot de grootste elektrische black-out in de Amerikaanse geschiedenis.

Vaak omvat een trapsgewijze storing meerdere systemen die falen vanwege het vlindereffect, waarbij een schijnbaar zeer kleine gebeurtenis rimpt om een ​​veel grotere te produceren. Een voorbeeld hiervan is de crash van een DC-10-vliegtuig boven Parijs, Frankrijk, in 1974, waarbij iedereen aan boord wordt gedood. Uit een later onderzoek naar de oorzaak van de crash bleek dat een deur van de vrachtruimte niet goed was bevestigd. De man die het meest direct verantwoordelijk is voor deze rEputeerd kon geen Engels lezen en kon daarom de instructies niet lezen voor het goed vaststellen van de deur.

Door het technische ontwerp voor de vrachtdeur werd het gesloten zonder dat de vergrendelingen volledig betrokken waren. Terwijl het vliegtuig tot 13.000 voet (3,962 meter) klom, zorgde de interne druk ervoor dat de deur wijkt en de explosieve decompressie rond de deur terwijl het beschadigde hydraulische bedieningselementen in het gebied afblies, waardoor de piloten uiteindelijk de volledige controle van het vliegtuig verloor. De hoofdoorzaak van een dergelijk trapsgewijze falen is moeilijk te bepalen. Het omvat de regio's van het onderwijs, het overheidsbeleid voor het inhuren van immigranten, technische ontwerpen voor hydraulica en avionica en informele sociale ondersteuningssystemen in de werkomgeving.

De elektrische roosters van hoogspanningssystemen zijn het meest opvallende voorbeeld van grote trapsgewijze faalgebeurtenissen, maar fouten in grote systemen zijn niet zeldzaam. Van files tot marktcrashes, of bosbranden thIn het begin met een enkele vonk zijn grote systeemcrashes vaak een direct resultaat van wat bekend staat als een Byzantijnse faalgebeurtenis, waarbij een element van een systeem op een ongebruikelijke manier faalt, vaak blijft functioneren en de omgeving corrumpeert voordat het volledig wordt afgesloten. Dergelijke gebeurtenissen onthullen een onderliggende toestand van alle complexe systemen die worden beschreven door de chaostheorie, die die van gevoelige afhankelijkheid is. Elk deel van een systeem zal naar verwachting zich binnen een bepaald bereik van parameters gedragen en, wanneer het buiten dat bereik afdwaalt, kan het een kettingreactie starten die het gedrag van het hele systeem verandert.

Het Kessler -syndroom is een voorbeeld van velen waar de wetenschap de curve probeert voor te lopen en een trapsgewijze mislukking te voorspellen voordat het zich voordoet. Gebaseerd op de theorieën van Donald Kessler in 1978, een Amerikaanse wetenschapper die werkt voor de National Aeronautics and Space Administration (NASA), brengt het de effecten in kaart van de botsing van objecten in Low Earth Orbit (LEO). Zulke botsingen in de loop van de tijd zullenL brandstof een exponentiële toename van het aantal kleine deeltjes in LEO, bekend als een puinriem, waardoor reizen veel riskanter naar de ruimte zijn dan voorheen. Meer dan 500.000 stukjes puin in een baan om tot 17.500 mijl per uur (28.164 kilometer per uur) worden vanaf 2011 op een continue basis gevolgd om toekomstige catastrofale botsingen te voorkomen. Een deeltje zo klein als marmer zou onherstelbare schade aan een militair of wetenschappelijk ruimtevaartuig kunnen aanrichten bij impact, wat resulteert in mogelijke sterfgevallen of politieke en ecologische effecten van onvoorziene verhoudingen.