Ученые разработали приблизительный подход к динамическому программированию

Новости сегодня - Ученые разработали приблизительный подход к динамическому программированию

Исследователи из Университета штата Колорадо (CSU) разработали приблизительный подход к динамическому программированию для улучшения продовольственной безопасности сообществ, пострадавших от стихийных бедствий. Их работа по изучению методов помощи сообществу в восстановлении охватывает несколько статей. Их последняя статья, предварительно опубликованная на arXiv , посвящена восстановлению портфеля, одному из самых сложных аспектов восстановления сообщества.

«Исследования, связанные с устойчивостью, в течение последнего десятилетия привели к рекомендациям метрик, описывающих приемлемые характеристики независимых и взаимозависимых систем гражданской инфраструктуры после экстремальных стихийных бедствий, — сказал TechXplore Саид Ножати, один из исследователей, проводивших исследование. «Эти показатели были разработаны для различных систем, таких как электрические и водопроводные сети и транспортные системы. Однако было предпринято очень мало усилий, чтобы связать нарушения в гражданской инфраструктуре со сбоями в распределении продуктов питания , несмотря на то, что от них зависит продовольственная безопасность. критически важные системы инфраструктуры, определенные в Директиве Президента 21 о политике «.

Недавнее исследование, проведенное учеными из CSU, исследует связь между сбоями в распределении продуктов питания и нарушениями в гражданской инфраструктуре. После стихийных бедствий проблемы с продовольственной безопасностью домохозяйств значительно ухудшаются. Например, еще в 2015 году ураганы «Рита», «Вильма» и «Катрина» привели к реализации продовольственных программ, связанных с бедствиями, которые распределили 928 млн. Долл. США пособий для 2,4 млн. Домохозяйств.

«Для целей нашего исследования мы фокусируемся на трех аспектах, которые особенно актуальны и имеют отношение к взаимосвязи между эффективностью инфраструктуры и продовольственной безопасностью домохозяйств с точки зрения доступности, доступности и доступности продуктов питания», — сказал профессор Брюс Эллингвуд, один из исследователей, который провел исследование, рассказал TechXplore.

В контексте продовольственной безопасности доступность охватывает способность домашних хозяйств покупать продукты у розничных продавцов. Доступность, с другой стороны, относится к тому, имеет ли домашнее хозяйство физический доступ к розничным торговым точкам питания, что часто зависит от состояния транспортных сетей. Наконец, доступность связана с функциональностью инфраструктуры распределения продуктов питания, включая оптовиков, розничных торговцев и, в конечном счете, потребителей.

«В нескольких исследованиях был рассмотрен вопрос о поддержании устойчивой системы распределения продуктов питания до стихийных бедствий, но недостаток работы по оптимальному восстановлению системы распределения продуктов питания после угрозы был для нас главной мотивацией в решении этой сложной проблемы», — проф. Эдвин Чонг, один из исследователей, которые провели исследование, рассказал TechXplore.

В своей предыдущей работе исследователи изучили несколько идей, рассматривая функциональность розничной торговли энергией, водой и продуктами питания. Тем не менее, они обнаружили, что проблема восстановления портфеля зданий в сообществе была несколько труднодостижимой из-за масштаба проблемы с точки зрения вычислений. Таким образом, в своем недавнем исследовании они решили сосредоточиться на восстановлении портфеля зданий, который является важным элементом доступности и играет важную роль в решении вопросов продовольственной безопасности.

Исследователи ввели алгоритм стохастического планирования для определения оптимальных стратегий восстановления портфеля зданий. Их подход обеспечивает вычислительную формулировку, которая может управлять системами с несколькими состояниями и крупномасштабными инфраструктурами.

«После возникновения стихийного бедствия ущерб строительному портфелю города рассчитывается с использованием нескольких моделей», — пояснил Саид. «Основываясь на этих моделях, мы используем время ремонта, связанное с уровнями ущерба, для оптимального планирования распределения ресурсов, чтобы наша цель продовольственной безопасности, определяемая как максимальное количество жителей сообщества, которые имеют безопасные структуры домашних хозяйств на единицу время встречено. »

Чтобы обойти вычислительные трудности, связанные с оптимальным распределением ресурсов, исследователи предложили структуру без упреждающего планирования, в которой ресурсы не переназначаются для ремонта зданий в сообществе до тех пор, пока не будут завершены ремонтные работы на назначенной в настоящее время строительной площадке.

«Это идеально, когда лицо, принимающее решения, имеет дело с нецентральными заинтересованными сторонами и частными владельцами, что имеет место для типичного портфеля по созданию сообщества», — сказал профессор Чонг. «В отличие от предыдущих исследований по этой теме, мы показываем эффективность нашего подхода к реальному сообществу, пострадавшему от сильного землетрясения. Во время выздоровления неимущие и уязвимые группы населения, в том числе дети и пожилые люди, должны уделять больше внимания. Мы демонстрируем, как определить уязвимые районы и слои населения ».

Исследователи из CSU использовали сообщество испытательных стендов, созданное по образцу города Гилрой, штат Калифорния, чтобы проиллюстрировать, как их подход может помочь в принятии решений, связанных с восстановлением зданий после сильного землетрясения. В этом случае их подход стохастической динамической оптимизации успешно спланировал почти оптимальное восстановление портфеля зданий.

«Поскольку наш подход легко масштабируется для различных сообществ и адаптируется к другим системам инфраструктуры и опасностям, мы ожидаем, что наша техника окажет существенное влияние на планирование после стихийного бедствия в ближайшем будущем», — говорит один из исследователей Югандхар Саркале. провел исследование, рассказал TechXplore. «Наша структура также поддерживает сообщества, принимающие решения в условиях риска в хаотических пост-опасных условиях».

Исследование, проведенное Ножати, Саркале, профессором Эллингвудом, профессором Чонгом и их коллегой Хуссамом Махмудом, представляет основанную на риске структуру для оценки проблем, связанных с продовольственной безопасностью после серьезных стихийных бедствий . Определяя показатели продовольственной безопасности на основе вероятности наличия, доступности и доступности продуктов питания на уровне участков или сообществ, их подход может в конечном итоге направлять общественное планирование и принятие решений после стихийных бедствий .

«Нашей целью в этом исследовании было восстановление портфеля создания сообщества, что является основным фактором в поддержании продовольственной безопасности сообщества», — сказал профессор Эллингвуд. «В будущей работе мы включим другие аспекты, которые, как мы знаем, важны для продовольственной безопасности, расширив наши модели от систем физической инфраструктуры до социальных и экономических систем, а также их взаимозависимости, чтобы лучше охватить три аспекта продовольственной безопасности, определенные выше».

Новости партнеров: