复杂系统可靠性
——李大庆工作室
文章

复杂系统可靠性研究

发表时间:2020-03-02 17:40

  担负物流、电力和信息运输功能的关键基础设施支撑着现代社会的正常运行。这些系统由于部件间技术和服务等多方面的功能耦合而具有前所未有的复杂性。正如最近的大停电、大拥塞、网络攻击和飓风等造成的灾害所示,这种复杂性所产生的正反馈作用给系统带来了意想不到的具有多米诺骨牌效应的级联失效。对这些复杂系统的故障行为缺乏深刻理解将可能导致对关键基础设施潜在运行风险的错误估计和灾难性后果。
  经典可靠性方法较适合处理独立性失效或弱相关失效问题,而以上描述的复杂系统故障具有强相关的特点。应用现有可靠性手段去应对复杂系统的可靠性需求就会遇到故障分析困难或可靠性计算的“指数爆炸”问题。这些困难实际上都说明了复杂系统可靠性基础理论和方法的缺乏。复杂系统可靠性的科学技术问题就在于能否描述和分析复杂系统故障的相关性。围绕科学问题的研究,可建立针对复杂系统故障行为的理论描述和研究方法,包括对复杂系统故障不确定性的度量,对故障级联传播的刻画,以及相应可靠性分析和计算方法的建立。通过对复杂系统故障行为规律的研究和理解,分析复杂系统的脆弱性,计算复杂系统的可靠性,进而形成可支撑工程应用的复杂系统可靠性技术。

  
  以国家中长期科技发展纲要(2006-2020年)中关于“复杂系统、灾变形成及其预测控制”基础研究的重大战略需求为牵引,针对网络、体系等复杂系统的故障行为特点,建立复杂系统可靠性的基础理论和方法十分必要。通过考察复杂系统结构和功能之间的相互作用,透过多层次的研究视角来认识复杂系统故障的普适规律,具有一定的理论价值。它将更加全面地揭示复杂系统的结构和功能的耦合关系,从而能够让我们更加深入地了解复杂系统的脆弱性,达到对复杂系统运行风险的准确评估和对其灾害的有效控制,支撑复杂系统的事故机理与安全防控理论与技术研究。


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