Sechs-Sektor-Lorenz-Modell für das Risikomanagement kritischer Infrastrukturen

Die Arbeit widmet sich dem Problem der Entwicklung mathematischer Methoden zur Bewertung der Verwundbarkeit kritischer Infrastrukturen (CI). Das Hauptziel der Studie ist die Schaffung eines mathematischen Modells zur Vorhersage von Krisenphänomenen, zur Einstufung von Bedrohungsniveaus und zur Identifizierung schwacher Stellen in CI, die die Deformation des Sicherheitsraums erheblich beeinflussen. Das Modell umfasst einen wirtschaftlichen Block und einen Block zur Risikobewertung. Der wirtschaftliche Block wird durch ein sechs-sektorales Lorenz-Modell mit variablen Koeffizienten beschrieben, das ähnlich beschriebene Wirtschaftssektoren in eine einheitliche Struktur integriert. Jeder Sektor wird hinsichtlich Produktivität, Beschäftigung und strukturellen Störungen in den direkt mit CI-Aktivitäten verbundenen Sektoren betrachtet: Energie, Verkehrsinfrastruktur, Wasserversorgungsnetze und hydraulische Bauwerke, chemische Industrie, Produktion, Lagerung und Transport gefährlicher Materialien sowie Nahrungsmittel- und medizinische Versorgung und Informationstechnologie. Der Block zur Risikobewertung verwendet Methoden der Katastrophentheorie, um die Verwundbarkeit der CI zu bewerten. Das Risiko wird auf der Grundlage der Nähe der Modellparameter zu ihren Bifurkationswerten beurteilt, bei deren Erreichen das System von einem stationären Zustand, der durch akzeptable Verwundbarkeit gekennzeichnet ist, zu einem Zustand erhöhter Verwundbarkeit übergeht. Die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit beziehen sich auf die numerische Untersuchung des entwickelten Modells. Die Bedingungen für den Übergang miteinander verbundener Wirtschaftssektoren zu einem Regime deterministischen Chaos, verursacht durch Änderungen in der spezifischen Nachfrage und dem Angebot für Ausgaben des Produktionssystems und der Anzahl der dort vorhandenen Arbeitsplätze sowie Änderungen der Rate der Beseitigung struktureller Störungen, wurden identifiziert. Es wurde gezeigt, dass es im Modell Bereiche von Parameterwerten gibt, in denen kleine Änderungen zu erheblichen Veränderungen im CI-System und seiner Sicherheit führen. Die weitere Entwicklung dieser Arbeit wird sich auf die Bestimmung der Abhängigkeit der Steuerungsparameter des entwickelten Modells von technologischen, ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Faktoren konzentrieren, die das Funktionieren von CI charakterisieren.