Un guasto a cascata è una condizione dei sistemi interconnessi quando il guasto di una parte o di un componente può portare a un guasto in aree correlate del sistema che si propaga fino al punto di un guasto complessivo del sistema. Esistono molti tipi di eventi di guasto a cascata che possono verificarsi nei sistemi naturali e artificiali, dai sistemi elettrici e informatici ai sistemi politici, economici ed ecologici. Il campo di ricerca noto come scienza della complessità tenta di definire le cause alla radice di tali fallimenti in modo da costruire salvaguardie che possano essere in grado di prevenirli in futuro.
Un tipo comune ma difficile da prevedere di evento di guasto a cascata è un singolo punto di guasto, in cui un componente si guasta e inspiegabilmente porta a un effetto domino, innescando una rapida diffusione della condizione ad altre parti del sistema. Un esempio di ciò si è verificato nel 1996 negli Stati Uniti, quando una linea elettrica nello stato dell’Oregon si è guastata e ha innescato un guasto massiccio della rete elettrica in tutti gli stati occidentali degli Stati Uniti e in Canada, colpendo tra 4,000,000 e 10,000,000 di clienti. Quando la linea di trasmissione si è guastata, ha causato la rottura della rete elettrica regionale in isole di trasmissione separate che non erano in grado di gestire l’aumento del carico, e quindi anche fallito, portando al collasso dell’intero sistema. Un simile guasto a cascata si è verificato nello stato dell’Ohio, negli Stati Uniti centro-occidentali nel 2003, che ha portato al più grande blackout elettrico nella storia degli Stati Uniti.
Spesso, un guasto a cascata coinvolge più sistemi che si guastano a causa dell’effetto farfalla, in cui un evento apparentemente molto piccolo si propaga per produrne uno molto più grande. Un esempio di questo è lo schianto di un aereo DC-10 su Parigi, in Francia, nel 1974, uccidendo tutti a bordo. Un’indagine successiva sulla causa dell’incidente ha rivelato che una porta della stiva non era stata chiusa correttamente. L’uomo più direttamente responsabile di ciò presumibilmente non sapeva leggere l’inglese e quindi non era in grado di leggere le istruzioni su come chiudere correttamente la porta.
Il design tecnico per la porta di carico ha permesso di chiuderla senza che i fermi siano completamente agganciati. Quando l’aereo è salito a 13,000 piedi (3,962 metri), la pressione interna ha causato il cedimento del portello e la decompressione esplosiva attorno al portello che ha fatto esplodere i comandi idraulici danneggiati nell’area, causando alla fine la perdita del controllo completo del velivolo. aereo. La causa principale di un tale guasto a cascata è difficile da determinare. Comprende le regioni dell’istruzione, le politiche governative per l’assunzione di immigrati, i progetti ingegneristici per l’idraulica e l’avionica e i sistemi di supporto sociale informale all’interno dell’ambiente di lavoro.
Le reti elettriche dei sistemi ad alta tensione sono l’esempio più notevole di grandi eventi di guasto a cascata, ma i guasti nei sistemi di grandi dimensioni non sono rari. Dagli ingorghi agli arresti del mercato o agli incendi boschivi che iniziano con una singola scintilla, i grandi arresti anomali del sistema sono spesso il risultato diretto di ciò che è noto come evento di guasto bizantino, in cui un elemento di un sistema si guasta in modo insolito, spesso continuando a funzionare e corrompere il suo ambiente prima che si spenga completamente. Tali eventi rivelano una condizione sottostante a tutti i sistemi complessi descritti dalla teoria del caos, che è quella della dipendenza sensibile. Ci si aspetta che ogni parte di un sistema si comporti entro un certo intervallo di parametri e, quando si allontana da tale intervallo, può avviare una reazione a catena che altera il comportamento dell’intero sistema.
La sindrome di Kessler è un esempio tra i tanti in cui la scienza sta cercando di anticipare la curva e prevedere un fallimento a cascata prima che si verifichi. Basato sulle teorie di Donald Kessler nel 1978, uno scienziato statunitense che lavora per la National Aeronautics and Space Administration (NASA), traccia gli effetti della collisione di oggetti in orbita terrestre bassa (LEO). Tali collisioni nel tempo alimenteranno un aumento esponenziale del numero di piccole particelle in LEO, noto come cintura di detriti, rendendo i viaggi nello spazio molto più rischiosi di prima. Oltre 500,000 pezzi di detriti in orbita che viaggiano fino a 17,500 miglia all’ora (28,164 chilometri all’ora) vengono monitorati a partire dal 2011 su base continua per evitare future collisioni catastrofiche. Una particella piccola come un marmo potrebbe causare danni irreparabili a un veicolo spaziale militare o scientifico al momento dell’impatto, causando possibili morti o impatti politici ed ecologici di proporzioni impreviste.