Лепихин А.М.  

Моделирование и вычислительные технологии в задачах риск-анализа сложных технических систем

Основу современной техногенной инфраструктуры составляют сложные энергонасыщенные системы и машинные комплексы. В большинстве своем они являются критическими системами, катастрофы которых приводят к тяжелым последствиям для экономики регионов и стран. Исследование безопасности критических систем является одной из важнейших научных проблем современности. Концепция обеспечения безопасности основана на методологии риск-анализа.
В методологии риск-анализа можно выделить три ключевые задачи. Первая задача заключается в анализе предельных состояний сложных систем, достижение которых приводит к катастрофе структуры. Вторая задача заключается в прогнозировании вероятностей достижения предельных состояний и катастроф. Третья задача состоит в выявлении критических элементов структуры, повреждение или разрушение которых неизбежно приводит к катастрофе.
Решение первой задачи требует разработки моделей предельных состояний структуры системы. Это нетривиальная задача, поскольку необходимо рассматривать ряд механизмов повреждений и критериев предельных состояний, а также учитывать возможность процессов совместных повреждений. Сложность решения второй задачи связана с необходимостью вероятностных представлений параметров предельных состояний. Для этого необходимо обращаться к рассмотрению свойств случайных процессов и полей и аппарату теории случайных выбросов. Третья задача требует построения моделей живучести сложных иерархических структур, поскольку лишь из анализа живучести можно выделить критические элементы. Для ее решения требуются многоуровневые синергетические модели повреждений сложных структур.
Создание содержательных и компактных моделей риск-анализа с большим числом значимых параметров относится к числу сложно решаемых задач, требующих  применения современных вычислительных технологий, таких как параллельные вычисления, GRID-технологии и Cloud-технологии. Параллельные вычисления эффективны при решении многопараметрических задач анализа предельных состояний сложных систем. GRID-технологии дают возможность описания и анализа многопараметрических случайных процессов и полей. Cloud-технологии позволяют анализировать распределенные информационные базы данных о техническом состоянии систем, внешних воздействиях, свойствах конструкционных материалов, требованиях нормативных документов по обеспечению безопасности, а также создавать информационные базы данных для лиц принимающих решения.