|
возможность экспериментировать с виртуальной реальностью. Это оказалось исключительно полезно при решении множества практических задач. Такой стиль работы привел к рождению новых понятий и концепций [115]. Работы по стратегии управления рисками с привлечением новых подходов из области фундаментальных наук были начаты по инициативе МЧС России в 1997 году. В них участвуют исследователи из Института прикладной математики РАН, Института проблем управления РАН, МФТИ, МГУ и другие ученые. Концепция авторов [173] сводится к тому, что на основе накопленного в мире и в России опыта может быть построена новая наука — математическая теория безопасности и риска. В качестве методической основы для создания такой теории предлагается использовать нелинейную динамику как современную интерпретацию синергетики, обогащенную широчайшими возможностями компьютерного моделирования. По свидетельству авторов, ряд предварительных результатов в этой области могут весьма серьезно изменить , взгляд на предупреждение, прогноз и смягчение последствий аварий и ката22 строф. Однако большинство моделей являются чрезмерно сложными с * > L TnuifM w .h m q T n^nvinx тттта pRnf»m тггтпРктнпгп п п и м е н е и и я I мате11 матической точки зрения, требуют для своего корректного применения большого числа практически нереализуемых допущений и являются весьма специфическими. Поэтому проведенный анализ наиболее распространенных инструментов нелинейной динамики [173], показывает ограниченность их применения к задачам регулирования безопасности зданий, сооружений и территорий. Но несомненная прогрессивность концептуальных особенностей нелинейного моделирования позволяет применить их в задачах данного исследования. Далее в соответствующих местах работы приводятся необходимые ссылки. Любая открытая нелинейная динамическая диссипативная система является дважды стохастической, было отмечено в работе А.В. Баутина [20]. Автор справедливо отмечает, что любая открытая нелинейная динамическая диссипативная система является дважды стохастической. Первый уровень стохастичности связан с маломодовым хаосом. Второй уровень стохастично |
36 Родился вероятностный подход к анализу надежности систем [340]. Однако* и он сейчас стремительно устаревает. Традиционный подход теории надежности, связанный с построением деревьев отказов, учитывает лишь простейшие взаимосвязи между элементами системы. Кроме того, зачастую неудовлетворительным оказывается сам характер ответов, связанных с вероятностным анализом. Очень часто (а практика говорит, что практически всегда) «слабым звеном» является человек. Недаром законы Мерфи гласят: «Все системы, основанные на доверии к людям, ненадежны», «Люди внутри системы ведут себя совсем не так, как предписано». Поэтому анализ риска и обеспечение безопасности предполагают сегодня междисциплинарный анализ и комплексную оценку риска социально-технических и социальноэкономических системах, основой которого как утверждают авторы работы [340], могут служить концепции, идеи и методы нелинейной динамики. Нелинейная динамика появилась в семидесятые годы как междисциплинарный подход к построению и исследованию математических моделей естествознания. Ее появление было тесно связано с широкий использованием — вычислительного эксперимента.новой технологии научных исследовании — 9 идея которого достаточно проста. Сначала строится математическая модель изучаемого явления или процесса. Обычно модели большинства интересных ♦ процессов нелинейны, что означает возможность перехода количественных изменений в качественные, способность к странному, антиитуитивному поведению. Такие модели очень трудно анализировать традиционными методами. Далее разрабатывается необходимое программное обеспечение, и проводятся компьютерные расчеты. Полученные данные сравниваются с результатами% наблюдений или натурного эксперимента. Затем исходная модель уточняется. Перечисленные этапы повторяются несколько раз. В результате у исследователей появилась новая возможность экспериментировать с виртуальной реальностью. Это оказалось исключительно полезно при решении множества практических задач. Такой стиль работы привел к рождению новых понятий и концепций [207]. 31 Работы по стратегии управления рисками с привлечением новых подходов из области фундаментальных наук были начаты по инициативе МЧС России в 1997 году. В них участвуют исследователи из Института прикладной математики РАН, Института проблем управления РАН, МФТИ, МГУ и другие ученые. Концепция авторов [340] сводится к тому, что на основе накопленного в мире и в России опыта может быть построена новая наука — математическая теория безопасности и риска. В качестве методической основы для создания такой теории предлагается использовать нелинейную динамику как современную интерпретацию синергетики, обогащенную широчайшими возможностями компьютерного моделирования. Ряд предварительных результатов в этой области (теория самоорганизованной критичности, теория нормальных аварий, теория режимов с обострениями, модели жесткой турбулентности, модели циклических рисков, теория русел и джокеров, теория прогнозирующих нейросетей, теория динамического хаоса и др.) по свидетельству авторов могут весьма серьезно изменить взгляд на предупреждение, прогноз и смягчение последствий аварий и катастроф. Однако проведенный автором анализ наиболее распространенных инструментов нелинейной динамики, описанных в работах [209, 340], показывает ограниченность их применения к задачам экономического регулирования безопасности зданий, сооружений и территорий. Большинство моделей являются чрезмерно сложными с математической точки зрения, требуют для своего корректного применения большого числа практически нереализуемых допущений и вообще являются весьма специфическими и предназначенными для совершенно другого класса задач — моделирования климатических, биологических и социальных катастрофических процессов с целью улучшения их понимания, оптимизация стратегий проектирования и эксплуатации технических устройств, и др. Однако несомненная прогрессивность концептуальных особенностей нелинейного моделирования позволяет применить их в задачах И алее необходимые ссылки. • . : 38 А. В. Баутин справедливо отмечает, что любая. открытая нелинейная . ;инамическая диссипативная система является дваж ~ ' Первый уровень стохастичности связан с маломодовым хаосом. Второй уровень стохастичности проявляется при учете открытого характера системы. Это приводит к флуктуациям управляющих параметров в уравнениях, описывающих динамическую систему. Практически значимым и используемым з настоящей диссертационной работе результатом дважды стохастической природы открытых нелинейных диссипативных систем является нежелательность жесткой централизации при организации системы управления и управления безопасностью в таких сложных иерархических системах. Вопервых, жесткая централизация может привести к стохастическому резонансу, следствием чего может быть потеря управляемости. Второй аспект нежелательности жесткой централизации состоит в том, что этом случае ошибочное решение лица, принимающего решение, не может быть исправлено. Суть предлагаемого А. В. Баутиным метода управления катастрофами в сложных системах заключается в определении области критических значений управляющих параметров системы, при которых динамическая система переходит в нежелательный режим — режим катастрофы. При этом часто управляющие параметры бывают неизвестны и их необходимо определить. Для реализации предлагаемого способа автор предлагает метод определения управляющих параметров на основе приближенного решения обратной задачи теории фрактальных множеств. Следует отметить, что недостатком данного подхода, исключающим возможность его применения при регулировании безопасности зданий и сооружений является то, что в этом случае можно onределить всего два управляющих параметра, имеющих ясный физический смысл, и которые можно измерить непосредственно число Рейнольдса и т.п. например сила тока, |