Co to jest kaskadowa porażka?

Awaria kaskadowa jest stanem połączonych systemów, gdy awaria jednej części lub komponentu może prowadzić do awarii w powiązanych obszarach systemu, który propaguje się do punktu ogólnej awarii systemu. Istnieje wiele rodzajów zdarzeń związanych z niepowodzeniem kaskadowym, które mogą wystąpić w systemach naturalnych i sztucznych, od systemów elektrycznych i komputerowych po systemy polityczne, ekonomiczne i ekologiczne. Dziedzina badań znana jako nauka złożoności próbuje zdefiniować podstawowe przyczyny takich niepowodzeń, aby zbudować zabezpieczenia, które mogą być w stanie zapobiec im w przyszłości.

Wspólnym, ale trudnym do postawienia typu kaskadowym zdarzeniu, jest jednym punktem awarii, w którym jeden element zawodzi i niedrogie prowadzi do domina. Przykład tego miał miejsce w 1996 r. W Stanach Zjednoczonych, kiedy linia energetyczna w stanie Oregon nie powiodła się i wywołała ogromną awarię sieci elektrycznejZachodnie stany USA i Kanada, dotykająca od 4 000 000 do 10 000 000 klientów. Gdy linia przesyłowa nie powiodła się, spowodowała, że ​​regionalna siatka elektryczna rozpadła się na oddzielne wyspy transmisyjne, które nie były w stanie poradzić sobie z zwiększonym obciążeniem, a następnie nie powiodło się, co prowadzi do upadku całego systemu. Podobna awaria kaskadowa wystąpiła w środkowo-zachodnim stanie Ohio w 2003 r., Co doprowadziło do największego zaciemnienia elektrycznego w historii USA.

Często awaria kaskadowa obejmuje wiele systemów, które zawodzą z powodu efektu motyla, w którym pozornie bardzo małe zdarzenie faluje, aby uzyskać znacznie większe. Przykładem tego jest awaria samolotu DC-10 nad Paryżu we Francji w 1974 roku, zabijając wszystkich na pokładzie. Późniejsze dochodzenie w sprawie przyczyny katastrofy ujawniło, że drzwi Zatoki Cargo nie zostały odpowiednio przymocowane. Człowiek najbardziej bezpośrednio odpowiedzialny za ten rEputedly nie mógł czytać angielskiego i dlatego nie był w stanie przeczytać instrukcji, jak odpowiednio przymocować drzwi.

Projekt techniczny drzwi ładunkowych pozwolił na zamknięcie go bez pełnego zatrudnienia zatrzaski. Gdy samolot wzniósł się na 13 000 stóp (3962 metrów), ciśnienie wewnętrzne spowodowało, że drzwi ustąpiło, a wybuchowa dekompresja wokół drzwi, gdy wysadziło uszkodzone kontrole hydrauliczne na tym obszarze, co spowodowało, że piloci ostatecznie stracili pełną kontrolę nad samolotem. Podstawowa przyczyna takiej awarii kaskadowej jest trudna do ustalenia. Rozciąga się na regiony edukacji, politykę rządową dotyczącą zatrudniania imigrantów, projekty inżynieryjne dla hydrauliki i awioniki oraz nieformalne systemy wsparcia społecznego w środowisku pracy.

Siły mocy systemów wysokiego napięcia są najbardziej znaczącym przykładem dużych zdarzeń awarii kaskadowych, ale awarie w dużych systemach nie są rzadkie. Od korków po wypadki rynkowe lub pożary lasówNa początku pojedynczej iskry, duże awarie systemowe są często bezpośrednim wynikiem tak zwanego bizantyjskiego zdarzenia awarii, w którym element systemu zawodzi w nietypowy sposób, często kontynuując funkcjonowanie i uszkodzenie środowiska, zanim całkowicie się wyłączy. Takie zdarzenia ujawniają podstawowy warunek wszystkich złożonych systemów opisanych przez teorię chaosu, która jest wrażliwą zależnością. Oczekuje się, że każda część systemu zachowa się w określonym zakresie parametrów, a gdy będzie on odchyla się poza tym zakresem, może rozpocząć reakcję łańcuchową, która zmienia zachowanie całego systemu.

Zespół Kesslera jest jednym z wielu przykładów wśród wielu, w których nauka próbuje wyprzedzić krzywą i przewidzieć kaskadową porażkę przed jego wystąpieniem. Opierając się na teoriach Donalda Kesslera w 1978 r., Amerykański naukowiec pracujący dla National Aeronautics and Space Administration (NASA), przedstawia skutki zderzenia obiektów na niskiej orbicie Ziemi (LEO). Takie zderzenia z czasemL Wpisz wykładniczy wzrost liczby małych cząstek w LEO, znany jako pas resztkowy, dzięki czemu podróże w przestrzeń znacznie bardziej ryzykowne niż wcześniej. Ponad 500 000 sztuk gruzu na orbicie podróżujących z prędkością do 17 500 mil na godzinę (28 164 kilometrów na godzinę) jest śledzonych od 2011 r., Aby uniknąć przyszłych katastroficznych zderzeń. Cząstka tak mała jak marmur może wyrządzić nieodwracalne uszkodzenie wojskowego lub naukowego statku kosmicznego po uderzeniu, powodując możliwą śmierć lub wpływ polityczny i ekologiczny niewypłaconych proporcji.