Vad är ett kaskadfel?

Ett kaskadfel är ett villkor för sammankopplade system när misslyckandet av en del eller komponent kan leda till ett fel i relaterade områden i systemet som förökar sig till punkten för ett övergripande systemfel.Det finns många typer av kaskadfelhändelser som kan uppstå i naturliga och konstgjorda system, från elektriska och datorsystem till politiska, ekonomiska och ekologiska system.Forskningsområdet som kallas komplexitetsvetenskap försöker definiera grundorsakerna för sådana misslyckanden för att bygga in skyddsåtgärder som kan förhindra dem i framtiden.

En vanlig men svår att förutsäga typ av kaskadfel ärEn enda felpunkt, där en komponent misslyckas och på ett oförklarligt sätt leder till en dominoeffekt, vilket utlöser en snabb spridning av tillståndet till andra delar av systemet.Ett exempel på detta ägde rum 1996 i USA, när en kraftledning i delstaten Oregon misslyckades och utlöste ett massivt misslyckande i det elektriska nätet i de västra amerikanska staterna och Kanada, vilket påverkade mellan 4 000 000 och 10 000 000 kunder.När transmissionslinjen misslyckades fick det det regionala elektriska nätet att bryta upp i separata överföringsöar som inte kunde hantera den ökade belastningen och sedan misslyckades, vilket ledde till att hela systemet kollapsade.Ett liknande kaskadfel inträffade i Mid-Western USA-staten Ohio 2003, vilket ledde till den största elektriska blackout i USA: s historia.

Ofta innebär ett kaskadfel flera system som misslyckas på grund av fjärilseffekten, där en till synes mycket mycketSmå evenemang krusar ut för att producera en mycket större.Ett exempel på detta är kraschen av ett DC-10-flygplan över Paris, Frankrike, 1974 och dödade alla ombord.En senare utredning av orsaken till kraschen avslöjade att en lastdörr inte hade fästs ordentligt.Mannen som var mest ansvarig för detta påstått kunde inte läsa engelska och kunde därför inte läsa instruktionerna för hur man ordentligt fäster dörren.

Den tekniska designen för lastdörren tillät den att stängas utan att spärrarna var fullt engagerade.När flygplanet klättrade till 13 000 fot (3 962 meter) fick det inre trycket att dörren skulle vika, och den explosiva dekomprimeringen runt dörren när den blåste av skadade hydrauliska kontroller i området, vilket fick piloterna att så småningom tappa fullständig kontroll överflygplan.Grundorsaken till ett sådant kaskadfel är svårt att fastställa.Det sträcker sig över utbildningsregionerna, statlig politik för anställning av invandrare, konstruktionsdesign för hydraulik och avionik och informella sociala stödsystem inom arbetsmiljön.

Strömnäten för högspänningssystem är det mest anmärkningsvärda exemplet på stora kaskadfelhändelser, men misslyckanden i stora system är inte sällsynta.Från trafikstockningar till marknadskraschar, eller skogsbränder som börjar med en enda gnista, är stora systemkrascher ofta ett direkt resultat av vad som kallas en byzantinsk failhändelse, där ett element i ett system misslyckas på ett ovanligt sätt, ofta fortsätter att fortsätta att fortsättaFunktion och korrupta sin miljö innan den stängs helt av.Sådana händelser avslöjar ett underliggande tillstånd för alla komplexa system som beskrivs av kaosteorin, som är det av känsligt beroende.Varje del av ett system förväntas bete sig inom ett visst intervall av parametrar, och när det avviker utanför det intervallet kan det starta en kedjereaktion som förändrar hela systemets beteende.

Kessler -syndromet är ett exempel bland många där vetenskapen försöker komma före kurvan och förutsäga ett kaskadfel innan det inträffar.Baserat på teorierna från Donald Kessler 1978, en amerikansk forskare som arbetar för National Aeronautics and Space Administration (NASA), kartlägger det effekterna av kollisionen av föremål i låg jordbana (LEO).Sådana kollisioner över tid kommer att driva en EXponential ökning i antalet små partiklar i Leo, känd som ett skräpbälte, vilket gör resor i rymden mycket riskfylldare än tidigare.Över 500 000 stycken skräp i bana som reser med upp till 17 500 miles per timme (28 164 kilometer per timme) spåras från och med 2011 kontinuerligt för att undvika framtida katastrofala kollisioner.En partikel som är så liten som en marmor kan göra oåterkallelig skada på ett militärt eller vetenskapligt rymdskepp vid påverkan, vilket resulterar i möjliga dödsfall eller politiska och ekologiska effekter av oförutsedda proportioner.