Профессор РУДН построил модель оценки устойчивости систем для сохранения природы

Первоначально термин «устойчивость» в естественных науках подразумевал способность человека или некоторой системы к восстановлению после стрессовой ситуации. В современном понимании этот термин складывается из нескольких компонентов — сопротивления системы негативному воздействию извне, а также способности восстанавливаться после нарушений или потерь в приемлемый промежуток времени и с разумными издержками. В таком понимании явление устойчивости важно для множества сфер — от защиты природных комплексов до психологической поддержки. Однако общие законы развития систем изучают в абстрактной форме — не конкретизируя, о чем именно идет речь. Профессор РУДН предложил свои критерии для количественной оценки так называемых целенаправленных систем — тех, которые могут менять свою работу в зависимости от внутренних «целей». Применяться эта технология может, например, при освоении новых территорий.

«Поиск количественных параметров, определявших устойчивость систем, составляет отдельное направление исследований. Согласно концепции Рассмана, они должны учитывать техническую и экономическую эффективность, стабильность развития и безопасность социальных, экономических и экологических компонентов. Количественные измерения устойчивости нужны для оценки состояния систем, чтобы выбирать способы их развития, наносить им меньше вреда, видеть причины ускорения изменений, снизить риски и избежать угроз разрушения», — доктор технических наук Валерий Лесных, профессор департамента техносферной безопасности РУДН

Исследователи из РУДН и корпорации «Газпром» взяли за основу системы, которые развиваются в направлении некоторых целей и достигают их за определенные промежутки времени. Примером может служить экосистема, цель которой — восстановиться после негативного антропогенного влияния или, например, город, который восстанавливается после землетрясения. Для количественной оценки устойчивости они применили параметр «сложность в достижении цели». Для расчетов своей модели ученые выбрали подход, который называется траекторным анализом. Они учитывали обобщенный, интегральный индикатор — характеристику объекта изучения, который показывал скорость и ускорение изменений системы. Этот индикатор помог описать на графике стабильное движение системы к своей цели, а также влияние внешних факторов, которые могли этому помешать.

Разработанный метод позволил исследователям РУДН определить оптимальную траекторию, по которой должна двигаться система для достижения цели. Также исследователи установили, в какие моменты нужно проводить новые измерения, чтобы следить за успешным прохождением этого пути или отклонениями от него. При такой модели устойчивость системы позволяет при изменении условий до некоторой степени оставаться ей в «коридоре» стабильных траекторий, которые — даже несмотря на отклонения — в конце приведут к достижению цели.

«В реальности не все системы обязательно достигают своей цели, и в будущем мы планируем развивать свою модель, чтобы преодолеть это ограничение и расширить ее применение. Надежная работа системы обусловлена сохранением определенных характеристик в установленных параметрах. На практике отклонений на пути к цели избежать невозможно, но необходимо стараться минимизировать отклонения в движении к идеальной цели, которое выражается в значениях определенных параметров», — доктор технических наук Валерий Лесных, профессор департамента техносферной безопасности РУДН.

Результаты опубликованы в журнале International Journal of Mathematical, Engineering and Management Sciences.