Τι είναι η αποτυχία της καταρράκτης;

Μια αποτυχία με καταρράκτη είναι μια κατάσταση διασυνδεδεμένων συστημάτων όταν η αποτυχία ενός τμήματος ή στοιχείου μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία σε σχετικές περιοχές του συστήματος που διαδίδεται στο σημείο μιας συνολικής αποτυχίας των συστημάτων.Υπάρχουν πολλοί τύποι γεγονότων αποτυχίας που μπορούν να εμφανιστούν σε φυσικά και ανθρωπογενή συστήματα, από ηλεκτρικά και συστήματα υπολογιστών έως πολιτικά, οικονομικά και οικολογικά συστήματα.Ο τομέας της έρευνας που είναι γνωστός ως Επιστήμη Πολυπλοκότητας προσπαθεί να καθορίσει τις βασικές αιτίες για τέτοιες αποτυχίες, ώστε να δημιουργηθεί σε διασφαλίσεις που μπορεί να είναι σε θέση να τους αποτρέψουν στο μέλλον.Ένα ενιαίο σημείο αποτυχίας, όπου ένα στοιχείο αποτυγχάνει και ανεξήγητα οδηγεί σε ένα φαινόμενο ντόμινο, ενεργοποιώντας μια ταχεία εξάπλωση της κατάστασης σε άλλα μέρη του συστήματος.Ένα παράδειγμα αυτού έλαβε χώρα το 1996 στις Ηνωμένες Πολιτείες, όταν μια γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας στην πολιτεία του Όρεγκον απέτυχε και πυροδότησε μια τεράστια αποτυχία του ηλεκτρικού δικτύου σε όλα τα δυτικά αμερικανικά κράτη και τον Καναδά, επηρεάζοντας μεταξύ 4.000.000 και 10.000.000 πελατών.Όταν η γραμμή μετάδοσης απέτυχε, προκάλεσε τη διάσπαση του περιφερειακού ηλεκτρικού δικτύου σε ξεχωριστά νησιά μετάδοσης, τα οποία δεν ήταν σε θέση να χειριστούν το αυξημένο φορτίο και στη συνέχεια απέτυχαν, οδηγώντας στην κατάρρευση ολόκληρου του συστήματος.Μια παρόμοια αποτυχία καταρράκτης συνέβη στο κράτος των ΗΠΑ στο μέσον των ΗΠΑ το 2003, γεγονός που οδήγησε στη μεγαλύτερη ηλεκτρική συσκότιση στην ιστορία των ΗΠΑ.Οι μικρές εκδηλώσεις κυματίζουν για να παράγουν ένα πολύ μεγαλύτερο.Ένα παράδειγμα αυτού είναι η συντριβή ενός αεροσκάφους DC-10 πάνω από το Παρίσι της Γαλλίας το 1974, σκοτώνοντας όλους στο σκάφος.Μια μεταγενέστερη έρευνα σχετικά με την αιτία της συντριβής αποκάλυψε ότι μια πόρτα του φορτίου δεν είχε στερεωθεί σωστά.Ο άνθρωπος που είναι πιο άμεσα υπεύθυνος για αυτό το φημισμένο δεν μπορούσε να διαβάσει τα αγγλικά και ως εκ τούτου δεν ήταν σε θέση να διαβάσει τις οδηγίες για το πώς να στερεώσει σωστά την πόρτα.

Ο τεχνικός σχεδιασμός για την πόρτα του φορτίου επέτρεψε να κλείσει χωρίς τα μάνδαλα να είναι πλήρως αφοσιωμένα.Καθώς το αεροσκάφος ανέβηκε στα 13.000 πόδια (3.962 μέτρα), η εσωτερική πίεση προκάλεσε την πόρτα και την εκρηκτική αποσυμπίεση γύρω από την πόρτα καθώς έσπασε τους κατεστραμμένους υδραυλικούς ελέγχους στην περιοχή, γεγονός που προκάλεσε τους πιλότους να χάσουν τελικά τον πλήρη έλεγχο τουαεροσκάφος.Η βασική αιτία μιας τέτοιας αποτυχίας είναι δύσκολο να προσδιοριστεί.Καλύπτει τις περιοχές της εκπαίδευσης, τις κυβερνητικές πολιτικές για την πρόσληψη μεταναστών, τα μηχανικά σχέδια για την υδραυλική και την αεροηλεκτρονική και τα ανεπίσημα συστήματα κοινωνικής υποστήριξης στο εργασιακό περιβάλλον.

Τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας των συστημάτων υψηλής τάσης είναι το πιο αξιοσημείωτο παράδειγμα μεγάλων συμβάντων αποτυχίας, αλλά οι αποτυχίες σε μεγάλα συστήματα δεν είναι σπάνιες.Από τις κυκλοφοριακές συμφόρησης έως τις συντριβές της αγοράς ή οι δασικές πυρκαγιές που ξεκινούν με μια ενιαία σπίθα, τα μεγάλα συντριβή του συστήματος είναι συχνά άμεσο αποτέλεσμα αυτού που είναι γνωστό ως βυζαντινικό γεγονός, όπου ένα στοιχείο ενός συστήματος αποτυγχάνει με ασυνήθιστο τρόπο, συχνά συνεχίζειΛειτουργία και καταστρέφοντας το περιβάλλον του προτού κλείσει τελείως.Τέτοια γεγονότα αποκαλύπτουν μια υποκείμενη κατάσταση όλων των σύνθετων συστημάτων που περιγράφονται από τη θεωρία του χάους, η οποία είναι αυτή της ευαίσθητης εξάρτησης.Κάθε τμήμα ενός συστήματος αναμένεται να συμπεριφέρεται μέσα σε ένα συγκεκριμένο φάσμα παραμέτρων και, όταν απομακρύνεται έξω από αυτό το εύρος, μπορεί να ξεκινήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση που μεταβάλλει τη συμπεριφορά ολόκληρου του συστήματος.

Το σύνδρομο Kessler είναι ένα παράδειγμα μεταξύ πολλών όπου η επιστήμη προσπαθεί να ξεπεράσει την καμπύλη και να προβλέψει μια αποτυχία με καταρράκτη πριν εμφανιστεί.Με βάση τις θεωρίες του Donald Kessler το 1978, ένας επιστήμονας των ΗΠΑ που εργάζεται για την Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA), καταγράφει τις επιπτώσεις της σύγκρουσης αντικειμένων σε χαμηλή τροχιά της Γης (LEO).Τέτοιες συγκρούσεις με την πάροδο του χρόνου θα τροφοδοτήσουν ένα ΕXponential αύξηση του αριθμού των μικρών σωματιδίων στο Λέοντα, γνωστή ως ζώνη συντριμμιών, κάνοντας ταξίδια στο διάστημα πολύ πιο επικίνδυνο από πριν.Πάνω από 500.000 κομμάτια συντριμμιών σε τροχιά που ταξιδεύουν έως και 17.500 μίλια την ώρα (28.164 χιλιόμετρα την ώρα) παρακολουθούνται από το 2011 σε συνεχή βάση για να αποφευχθούν οι μελλοντικές καταστροφικές συγκρούσεις.Ένα σωματίδιο τόσο μικρό όσο ένα μάρμαρο θα μπορούσε να προκαλέσει ανεπανόρθωτες βλάβες σε ένα στρατιωτικό ή επιστημονικό διαστημικό σκάφος κατά την επίδραση, με αποτέλεσμα πιθανούς θανάτους ή πολιτικές και οικολογικές επιπτώσεις των μη αναλογιών.