跨功能边界关键基础设施网间失效的连锁效应建模与仿真

跨功能边界的基础设施的复杂性和相互依赖性给基础设施系统带来了脆弱性与失效风险，极易形成基础设施失效的"连锁效应"。本项目目的在于识别、理解和分析跨功能边界的关键基础设施间相互依赖关系，从而给出消减失效连锁效应的有效策略并为下一代容错基础设施设计以及极端条件下危机响应提供决策支持。主要内容包括：1，建立刻画跨功能边界的基础设施间相互依赖关系的概念框架的维度和测度方法；2，对于基础设施类与跨功能边界的依赖关系的特定组合，构建适宜的建模方法和仿真机制；3，建立跨功能边界的相互依赖基础设施失效事件测量的指标体系；4，探究跨功能边界的基础设施损害传递路径；5，根据所识别的的依赖关系建立跨功能边界的基础设施系统的干涉研究仿真模型。

关键基础设施包括一个区域的通信、电力、交通运输、石油和天然气、供水、固体废弃物、金融等多个子系统。这些生命线工程是现代产业赖以正常运转的基础，是支撑社会经济运行的骨架和关节，是维系生产生活的动脉。关键基础设施普遍被认为是脆弱的，因为广泛的自然灾害和社会仇视者的恶意攻击都能对基础设施系统造成损害，而致使相关服务变的不可靠、甚至是不可得。事故灾难及自然灾害风险下如何协同关键基础设施系统不同层次、不同功能的结构单元，通过系统管理机制的创新来提高系统抵御突发事件的能力，是来源于现实问题的管理难题。本项目以网络流的视角，沿着‘系统运作优化-脆弱性评价分析-保护规划’这一逻辑主线，通过采用将数学规划嵌套于博弈论框架中的方法，对不同类型的基础设施风险生成、扩散、放大进行了相应的分析和建模，并给出了相应的验证算例。其中，在基础设施相互依赖的脆弱性、耦合性、嵌入性的分析上，还辅以了统计归纳和案例分析的方法。最后，在对我国应急预案进行了调查的基础上，将本研究的落脚点放在了，为设计出面向基础设施且具有真正‘保护规划’意义的应急预案和危机管理能力建设，提供相应的政策建议之上。