O que é uma falha em cascata?

Uma falha em cascata é uma condição dos sistemas interconectados quando a falha de uma parte ou componente pode levar a uma falha em áreas relacionadas do sistema que se propaga ao ponto de uma falha geral dos sistemas. Existem muitos tipos de eventos de falha em cascata que podem ocorrer em sistemas naturais e artificiais, desde sistemas elétricos e de computadores a sistemas políticos, econômicos e ecológicos. O campo de pesquisa conhecido como ciência da complexidade tenta definir as causas básicas dessas falhas, de modo a criar salvaguardas que possam impedi-las no futuro.

Um tipo comum, porém difícil de prever, de evento de falha em cascata é um único ponto de falha, em que um componente falha e inexplicavelmente leva a um efeito dominó, desencadeando uma rápida disseminação da condição para outras partes do sistema. Um exemplo disso ocorreu em 1996 nos Estados Unidos, quando uma linha de energia no estado de Oregon falhou e desencadeou uma falha maciça da rede elétrica nos estados do oeste dos EUA e no Canadá, afetando entre 4.000.000 e 10.000.000 de clientes. Quando a linha de transmissão falhou, fez com que a rede elétrica regional se dividisse em ilhas de transmissão separadas, que não eram capazes de lidar com o aumento de carga e também falharam, levando ao colapso de todo o sistema. Uma falha em cascata semelhante ocorreu no estado de Ohio no meio-oeste dos EUA em 2003, o que levou ao maior apagão elétrico na história dos EUA.

Freqüentemente, uma falha em cascata envolve vários sistemas que falham devido ao efeito borboleta, onde um evento aparentemente muito pequeno ocorre para produzir um evento muito maior. Um exemplo disso é o acidente de uma aeronave DC-10 sobre Paris, França, em 1974, matando todos a bordo. Uma investigação posterior sobre a causa do acidente revelou que a porta do compartimento de carga não havia sido fechada corretamente. O homem mais diretamente responsável por isso supostamente não sabia ler em inglês e, portanto, não era capaz de ler as instruções sobre como fechar a porta corretamente.

O design técnico da porta de carga permitiu que ela fosse fechada sem que as travas estivessem totalmente engatadas. À medida que a aeronave subia a 3.962 metros, a pressão interna fazia a porta ceder e a descompressão explosiva ao redor da porta ao explodir os controles hidráulicos danificados na área, o que fez com que os pilotos perdessem o controle completo da aeronave. aeronaves. A causa raiz dessa falha em cascata é difícil de determinar. Ele abrange as regiões da educação, políticas governamentais para a contratação de imigrantes, projetos de engenharia para sistemas hidráulicos e aviônicos e sistemas informais de apoio social no ambiente de trabalho.

As redes de energia de sistemas de alta tensão são o exemplo mais notável de grandes eventos de falha em cascata, mas falhas em sistemas grandes não são raras. De congestionamentos de tráfego a falhas de mercado ou incêndios florestais que começam com uma única faísca, as grandes falhas do sistema geralmente são um resultado direto do que é conhecido como evento de falha bizantina, onde um elemento de um sistema falha de maneira incomum, continuando frequentemente a ocorrer. funcionar e corromper seu ambiente antes que ele seja completamente desligado. Tais eventos revelam uma condição subjacente a todos os sistemas complexos descritos pela teoria do caos, que é a da dependência sensível. Espera-se que cada parte de um sistema se comporte dentro de um certo intervalo de parâmetros e, quando se desvia desse intervalo, pode iniciar uma reação em cadeia que altera o comportamento de todo o sistema.

A síndrome de Kessler é um exemplo entre muitos em que a ciência está tentando se antecipar à curva e prever uma falha em cascata antes que ela ocorra. Baseado nas teorias de Donald Kessler em 1978, um cientista norte-americano que trabalha para a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), ele mapeia os efeitos da colisão de objetos em baixa órbita terrestre (LEO). Tais colisões ao longo do tempo estimularão um aumento exponencial no número de pequenas partículas no LEO, conhecidas como cinturões de detritos, tornando as viagens ao espaço muito mais arriscadas do que antes. Mais de 500.000 peças de detritos em órbita que viajam a 28.164 quilômetros por hora (17.500 milhas por hora) são rastreados a partir de 2011, continuamente, para evitar futuras colisões catastróficas. Uma partícula tão pequena quanto um mármore pode causar danos irreparáveis ​​a uma espaçonave militar ou científica ao sofrer impacto, resultando em possíveis mortes ou impactos políticos e ecológicos de proporções imprevisíveis.