什么是級聯故障(Cascading Failure)？
連鎖故障是互連系統的一種情況，當一個部件或部件的故障可能導致系統相關區域的故障，并將其自身傳播到整個系統故障點。在自然和人為系統中，有許多類型的級聯故障事件可以發生，從電氣和計算機系統到政治、經濟和生態系統，被...
連鎖故障是互連系統的一種情況，當一個部件或部件的故障可能導致系統相關區域的故障，并將其自身傳播到整個系統故障點。在自然和人為系統中，有許多類型的級聯故障事件可以發生，從電氣和計算機系統到政治、經濟和生態系統，被稱為復雜性科學的研究領域試圖確定此類故障的根本原因，以便在未來建立可能防止此類故障的安全措施
一種常見但難以預測的連鎖故障事件類型是單點故障，其中一個組件發生故障，并莫名其妙地導致多米諾骨牌效應，從而引發這種情況迅速蔓延到系統的其他部分。例如1996年在美國俄勒岡州的一條電線發生故障，引發了美國西部各州和加拿大的電網大面積故障，影響了400萬到1000萬用戶線路發生故障，導致地區電網分裂成獨立的輸電島，無法承受不斷增加的負荷，隨后也出現故障，導致整個系統崩潰。2003年，美國中西部俄亥俄州也發生了類似的連鎖故障，導致年最大的停電事故美國歷史通常，連鎖故障涉及多個因蝴蝶效應而失效的系統，在這種情況下，一個看似非常小的事件會波及到另一個更大的事件。例如1974年，一架DC-10飛機在法國巴黎上空墜毀，后來對事故原因的調查顯示，貨艙的一扇門沒有關好。據說，對這起事故負有直接責任的人不會讀英語，因此無法閱讀如何正確系上艙門的說明貨艙門的技術設計允許在門閂未完全嚙合的情況下關閉貨艙門。當飛機爬升到13000英尺（3962米）時，內部壓力導致貨艙門讓位，門周圍的爆炸性減壓裝置引爆了該區域受損的液壓控制裝置，導致飛行員最終失去對飛機的完全控制。這種連鎖故障的根本原因很難確定。它涉及教育、政府雇用移民的政策，液壓和航空電子設備的工程設計，以及工作環境中非正式的社會支持系統。高壓系統的電網是大型連鎖故障事件的最顯著例子，但在大型系統中卻出現了故障并不罕見從交通堵塞到市場崩潰，或者森林火災，大系統崩潰通常是拜占庭式故障事件的直接結果，系統的某個元素以不尋常的方式發生故障，通常在系統完全關閉之前繼續運行并破壞其環境用混沌理論描述的所有復雜系統的基本條件，即敏感依賴條件。系統的每一部分都期望在一定的參數范圍內運行，并且當系統偏離該范圍時，會引發一個改變整個系統行為的連鎖反應凱斯勒綜合征是眾多科學試圖走在前面，在連鎖故障發生之前預測它的一個例子。根據唐納德·凱斯勒1978年的理論，為美國國家航空航天局（NASA）工作的一位美國科學家繪制了低地球軌道（LEO）中物體碰撞的影響圖表。隨著時間的推移，這種碰撞會使低地球軌道（LEO）中被稱為碎片帶的小粒子數量呈指數級增長，使進入太空的風險比以前大得多，為避免未來災難性的碰撞，從2011年起，軌道上以每小時17500英里（每小時28164公里）的速度運行的1000個碎片被連續跟蹤。一個彈珠大小的粒子在撞擊時會對軍用或科學航天器造成無法彌補的損害，導致可能的死亡或政治和生態影響的不可預見的程度。
一種常見但難以預測的連鎖故障事件類型是單點故障，其中一個組件發生故障，并莫名其妙地導致多米諾骨牌效應，從而引發這種情況迅速蔓延到系統的其他部分。例如1996年在美國俄勒岡州的一條電線發生故障，引發了美國西部各州和加拿大的電網大面積故障，影響了400萬到1000萬用戶線路發生故障，導致地區電網分裂成獨立的輸電島，無法承受不斷增加的負荷，隨后也出現故障，導致整個系統崩潰。2003年，美國中西部俄亥俄州也發生了類似的連鎖故障，導致年最大的停電事故美國歷史通常，連鎖故障涉及多個因蝴蝶效應而失效的系統，在這種情況下，一個看似非常小的事件會波及到另一個更大的事件。例如1974年，一架DC-10飛機在法國巴黎上空墜毀，后來對事故原因的調查顯示，貨艙的一扇門沒有關好。據說，對這起事故負有直接責任的人不會讀英語，因此無法閱讀如何正確系上艙門的說明貨艙門的技術設計允許在門閂未完全嚙合的情況下關閉貨艙門。當飛機爬升到13000英尺（3962米）時，內部壓力導致貨艙門讓位，門周圍的爆炸性減壓裝置引爆了該區域受損的液壓控制裝置，導致飛行員最終失去對飛機的完全控制。這種連鎖故障的根本原因很難確定。它涉及教育、政府雇用移民的政策，液壓和航空電子設備的工程設計，以及工作環境中非正式的社會支持系統。高壓系統的電網是大型連鎖故障事件的最顯著例子，但在大型系統中卻出現了故障并不罕見從交通堵塞到市場崩潰，或者森林火災，大系統崩潰通常是拜占庭式故障事件的直接結果，系統的某個元素以不尋常的方式發生故障，通常在系統完全關閉之前繼續運行并破壞其環境用混沌理論描述的所有復雜系統的基本條件，即敏感依賴條件。系統的每一部分都期望在一定的參數范圍內運行，并且當系統偏離該范圍時，會引發一個改變整個系統行為的連鎖反應凱斯勒綜合征是眾多科學試圖走在前面，在連鎖故障發生之前預測它的一個例子。根據唐納德·凱斯勒1978年的理論，為美國國家航空航天局（NASA）工作的一位美國科學家繪制了低地球軌道（LEO）中物體碰撞的影響圖表。隨著時間的推移，這種碰撞會使低地球軌道（LEO）中被稱為碎片帶的小粒子數量呈指數級增長，使進入太空的風險比以前大得多，為避免未來災難性的碰撞，從2011年起，軌道上以每小時17500英里（每小時28164公里）的速度運行的1000個碎片被連續跟蹤。一個彈珠大小的粒子在撞擊時會對軍用或科學航天器造成無法彌補的損害，導致可能的死亡或政治和生態影響的不可預見的程度。
- 發表于 2020-08-08 19:23
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