Инфраструктура экстренных вычислений

Предотвращение наводнений

Анализ криминальных угроз

Распространение эпидемий

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ НАВОДНЕНИЙ


Система раннего реагирования (Early Warning System, EWS) по предотвращению наводнений является одним из демонстрационных приложений данного проекта. Выбор этой задачи обусловлен как актуальностью проблемы предотвращения нагонных наводнений для Нидерландов и Российской Федерации (в частности, Санкт-Петербурга), так и уже имеющимся опытом работы научных групп Университета г. Амстердам (UvA) и НИУ ИТМО в данной области. В частности, группа UvA под руководством П.М.А. Слоота участвует в европроекте FP-7 URBANFLOOD, который посвящен анализу риска наводнений в Нидерландах, а группа НИУ ИТМО выполнила комплекс НИОКР для создания ныне действующей EWS Комплекса защитных сооружений (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений.

Целью проекта является создание на основе VLUC (Virtual Lab for Urgent Computing) прототипа EWS нового поколения по отношению к имеющимся в России и Нидерландах аналогам. Данный проект ориентирован на создание прототипа программно-аппаратного комплекса (ПАК) ситуационного центра, реализующего соответствующие возможности. Данный ПАК, по сути, позволит прототипировать новые решения с целью развития существующей системы предотвращения наводнений в Санкт-Петербурге, для этого необходимо решить следующие задачи.
  1. Разработка и обоснование модельных сценариев развития наводненческих ситуаций. Данная задача не относится к исследованию природы наводнений в Нидерландах и Санкт-Петербурге. Под сценарием, с точки зрения EWS, понимается совокупность математических моделей и реализующих их прикладных пакетов под управлением VLUC, описывающих весь процесс наступления наводнения – от неблагоприятной погодной обстановки до затопления конкретных территорий и процессов эвакуации (паника). В рамках развития ACL основной упор делается на модели и процессы, характерные, в первую очередь, для Санкт-Петербурга (например, не учитываются приливные колебания).

  2. Анализ неопределенности при принятии решений по предотвращению наводненческой ситуации. Это направление связано с возможностями использования демонстрационного EWS. В исходных данных и результатах модельных прогнозов наводнения всегда присутствует неопределенность, обусловленная различными факторами. Потому результатом работы системы поддержки принятия решений является не только рекомендательная информация, но и оценка риска следования ей. Для оценки данного риска требуется использовать специальные методы анализа чувствительности к прогрессирующей неопределенности всего комплекса моделей, входящих в композитное приложение.

  3. Разработка моделей-триггеров критической ситуации. Под триггером в данном случае понимается модель процесса, который оказывает дискретное воздействие на реализацию той или иной ветки сценария. В частности, для наводнения таким триггером являются, например, процессы маневрирования затворами КЗС. Специфика данных процессов состоит в том, что они инициируются при принятии решений, т.е. действия EWS направлены на оптимизацию процессов. В текущей версии EWS КЗС Санкт-Петербурга задача оптимизации решается без учета неопределенности, связанной, в первую очередь, с возникновением нештатных ситуаций, когда не обеспечивается работа триггера в нужном режиме. Реализация данной задачи в оперативном режиме эксплуатации EWS требует существенных вычислительных ресурсов и может быть в полной мере обеспечена только средствами ПАК VLUC.

Таким образом, данное направление исследований сводится к решению (посредством VLUC) ряда задач, которые на данный момент ограничивают развитие EWS Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений в соответствии с парадигмой UC.