Instytut Bada Systemowych PAN
Streszczenie
Ostatnie katastrofy naturalne po raz kolejny ujawniły istotne wady funkcjonujcych obecnie systemów zarzdzania kryzysowego. W rezultacie klsk ywiołowych podstawowe zadania takich systemów jak: monitorowanie zagroenia, ostrzeganie przed zagroeniem oraz reagowanie na zagroenie, były realizowane czciowo lub nie były realizowane całkowicie. W konsekwencji, na terenach dotknitych katastrof ponoszono znaczne straty materialne a w skrajnych przypadkach notowano ofiary miertelne wród ludnoci cywilnej. Aby unikn podobnych wydarze w przyszłoci, niezbdne jest zastosowanie nowych metod tworzenia oraz modelowania systemów zagroenia kryzysowego, które bd oparte na schemacie rodowiska sieciocentrycznego w ujciu teorii złoonoci. Koncepcja budowy takiego systemu zostanie przedstawiona w referacie.
Słowa kluczowe: zarzdzanie kryzysowe, komputerowe systemy wspomagania decyzji, systemy GIS, rodowisko sieciocentryczne, teoria złoonoci, matematyczne modelowanie systemów.
1. Wprowadzenie
Podstawowym zadaniem systemu zarzdzania kryzysowego (SZK) w pastwie jest zapewnienie fizycznego oraz materialnego bezpieczestwa obywateli. Powinno by ono realizowane na kadym etapie przebiegu sytuacji zagroenia: przed zdarzeniem wywołujcym – prewencja i ostrzeganie, w trakcie przebiegu zdarzenia – reakcja i przeciwdziałanie, po zajciu zdarzeniu – usuwanie strat i rekonstrukcja. Systemy ZK s najczciej zorganizowane hierarchicznie w oparciu o struktur administracji publicznej, w zalenoci od zasigu oraz charakteru potencjalnego zagroenia. W ich skład wchodz róne rodzaje słub publicznych: jednostki o charakterze militarnym, cywilnym oraz porzdkowym. Z uwagi na fakt, e w wikszoci krajów kompetencje wymienionych organizacji s oddzielone od siebie, zarzdzenie i koordynowanie wspólnych działa stanowi skomplikowane zagadnienie zarówno w zakresie przepływu informacji, jak i podejmowania decyzji. Główna przeszkod w efektywnym współdziałaniu stanowi zazwyczaj niejasne regulacje prawne, niejasny podział kompetencji, brak ustalonej hierarchii przy podejmowaniu decyzji oraz brak jednego systemu informatycznego, do którego miałyby dostp wszystkie jednostki nalece do grupy reagowania kryzysowego. Przykłady katastrof, które miały miejsce w cigu ostatnich lat pokazuj, e obecnie stosowane systemy ZK zawodz w obszarze przepływu informacji, co ma kluczowe znaczenie dla jakoci podejmowanych decyzji. W rezultacie błdnych decyzji, zbyt długiego czasu ich podejmowania, zmian ju podjtych decyzji obszary dotknite klska ponosz znaczne straty materialne, a w najgorszym przypadku notowane s ofiary miertelne wród ludnoci cywilnej. Dowodzi to, e aktualnie działajce systemy ZK s nieefektywne i naley zweryfikowa podejcie do metod
stosowanych do ich budowy i modelowania. Jest to moliwe do zrealizowania w stosunkowo krótkim czasie, gdy technologie, które naley wykorzysta s ju dostpne i stale rozwijane. Głównym celem referatu jest wskazanie przyczyn niewłaciwego funkcjonowania wybranych elementów systemów ZK na przykładzie przebiegu duych katastrof notowanych w ostatnich latach: huraganu Karina w USA, oraz powodzi 2010 w Polsce. W dalszych krokach zostanie przedstawiona propozycja wykorzystania modelu budowy systemu sieciocentrycznego w ujciu teorii złoonoci do tworzenia takich systemów oraz wskazane zostan wymierne korzyci, które przyniesie zastosowanie tej technologii. W opinii autora jest to właciwy kierunek rozwoju systemów zapewniajcych bezpieczestwo publiczne z uwagi na dynamicznie rosncy poziom skomplikowania relacji oraz wzajemnych zalenoci pomidzy rónymi dziedzinami funkcjonowania współczesnych społeczestw.
2. Model systemu zarzdzania kryzysowego (ZK)
Teoretyczny model zarzdzania kryzysowego zakłada, e podstawow rol w działaniach podejmowanych na wypadek wystpienia zagroenia, pełni jednostki administracji terenowej. W przypadku zaistnienia sytuacji, w której kompetencje oraz posiadane rodki s niewystarczajce do pełnego opanowania kryzysu, dowodzenie przejmuje szczebel nadrzdny. Przykładowo, w Polsce s to organy władzy samorzdowej: gminy, powiaty i województwa; natomiast w USA hrabstwo, władze stanowe i władze federalne. Aby precyzyjnie opisa teoretyczny model systemu zarzdzania kryzysowego naley si odnie do podstawowych kwestii, które go charakteryzuj: przebiegu całego procesu, przyczyn – czyli zagroe, celów stawianych przed systemem oraz rodków do osignicia celu. Wikszo autorów poruszajcych ten temat zgadza si z tez, e przebieg procesu klasycznego modelu zarzdzania kryzysowego zamyka si w czterech fazach [1]: fazie zapobiegania: działania redukujce i eliminujce prawdopodobiestwo wystpienia sytuacji kryzysowej, działania uprzedzajce, majce na celu ograniczenie skutków sytuacji kryzysowej,
fazie przygotowania: działania planistyczne dotyczce zdefiniowania oraz opisania sposobów reagowania na czas wystpienia sytuacji kryzysowej, działania majce na celu powikszenie zasobów sił i rodków niezbdnych do efektywnego reagowania,
fazie reagowania: działania polegajce na dostarczeniu pomocy poszkodowanym, działania hamujce rozwój wystpujcych zagroe, działania ograniczajce straty i zniszczenia,
fazie odbudowy: działania majce na celu przywrócenie zdolnoci reagowania, odbudow zapasów słub ratowniczych, działania odtworzenia kluczowej infrastruktury telekomunikacyjnej, energetycznej, paliwowej, transportowej i dostarczania wody,
Procedura wystartowania omawianego procesu jest podejmowana w przypadku wystpienia zdarzenia okrelanego jako sytuacja kryzysowa. Definiuje si j jako nastpstwo zagroenia, prowadzce w konsekwencji do zerwania lub znacznego naruszenia wizów społecznych przy równoczesnym powanym zakłóceniu funkcjonowania instytucji publicznych. Do zbioru incydentów w skali pastwa, które naley okreli jako zagroenia polityczne, militarne, ekonomiczne oraz społeczne, wobec których niezbdne jest podjcie akcji przeciwdziałajcych, mona zaliczy, przede wszystkim, list punktów zawartych w Strategii Bezpieczestwa Narodowego Rzeczypospolitej Polskiej [17]. Oddzieln grup zagroe powodujcych znaczne straty s klski ekologiczne spowodowane przez człowieka, siły przyrody lub ywioły majce charakter losowy takie jak: trzsienia ziemi, huraganowe wiatry, ekstremalnie wysokie lub niskie temperatury, tornada, trby powietrzne, powodzie [16]. Zadania, które stanowi cel operacyjny
zarzdzania kryzysowego, s adekwatne do wytycznych zawartych w deklaracjach Wspólnej Europejskiej Polityki Bezpieczestwa i Obrony (EPBiO) [18]:
– zapewnienie funkcjonowania administracji publicznej,
– zapewnienie funkcjonowania i moliwoci odtwarzania infrastruktury lub przywrócenie jej pierwotnego charakteru,
– racjonalne gospodarowanie siłami w sytuacjach kryzysowych, w czasie stanów nadzwyczajnych i wojny,
– zapewnienie ludnoci cywilnej warunków przetrwania w sytuacjach kryzysowych, w czasie stanów nadzwyczajnych i wojny,
Realizacja wyej wymienionych celów opiera si przede wszystkim na utrzymaniu sprawnego funkcjonowania oraz zapewnieniu organom administracji publicznej i obywatelom dostpu do obiektów wchodzcych w skład tzw. infrastruktury krytycznej w Polsce. Zgodnie z materiałami pochodzcymi ze strony internetowej Rzdowego Centrum Bezpieczestwa [22] jej zakres obejmuje niej wymienione systemy:
– zaopatrzenia w ywno i wod, – zaopatrzenia w energi i paliwa, – łcznoci i sieci teleinformatycznych, – realizacji transakcji finansowych, – ochrony zdrowia,
– transportowe i komunikacyjne, – ratownicze,
– produkcji, składowania, przechowywania i stosowania niebezpiecznych substancji chemicznych.
Organizacja systemu zapewnienia bezpieczestwa powinna by dostosowana do zakresu potencjalnych zagroe oraz oczekiwanego poziomu bezpieczestwa. Ilo i jako sił ratownictwa, niezbdnych do jego zapewnienia, zaley od rodzaju, skali zagroenia oraz prognozowanej moliwoci przyczynienia si do wystpienia innych rodzajów zagroe. Wyrónia si dwa rodzaje systemów bezpieczestwa: system ratownictwa czyli zbiór zespołów operacyjnych, których zadaniem jest przeciwdziałanie skutkom okrelonych zdarze oraz system reagowania kryzysowego czyli zespół odpowiedzialny za zapewnienie reakcji na zdarzenia, których skutki nie mog by wyeliminowane siłami ratownictwa bez zastosowania nadzwyczajnych kroków, przykładowo wprowadzenia stanu nadzwyczajnego na terenie objtym katastrof. Model zintegrowanego systemu ratownictwa i reagowania kryzysowego obrazuje poniszy rysunek [4]:
Rys. 1. Model zintegrowanego systemu Miejskiego (Powiatowego) Centrum Ratownictwa i Reagowania Kryzysowego ródło: [4].
Podstawowym elementem systemu reagowania kryzysowego w Polsce jest Krajowy System Ratowniczo-Ganiczego (KSRG). Zgodnie z załoeniami teoretycznymi, jest on zbudowany na trzech poziomach administracyjnych: powiatowym, wojewódzkim oraz krajowym, przy czym dwie ostatnie pełni przede wszystkim rol wspomagajc oraz koordynujc. System skupia jednostki ochrony przeciwpoarowej oraz słuby, inspekcje, strae, instytucje i podmioty, które dobrowolnie w drodze umowy cywilnoprawnej wyraziły zgod na współdziałanie w akcjach ratowniczych. W jego skład wchodz jednostki organizacyjne Pastwowej Stray Poarnej, ochotnicza Stra Poarna a take inne jednostki ratownicze. Najwaniejsze zadania realizowane w ramach działa operacyjnych (KSRG) obejmuj: zapobieganie, walk oraz neutralizowanie skutków lokalnych klsk ywiołowych takich jak: poary, skaenie chemiczne, klski ekologiczne.
Wszystkie zagroenia, których skala przekracza kompetencje oraz potencjał jednostek nalecych do KSRG, wchodz w zakres działania systemu Obrony Cywilnej Kraju (OCK). Na chwile obecn funkcjonowanie OCK w Polsce napotyka na powane problemy, zaczynajc od braku szczegółowych rozporzdze wykonawczych, bdcych konsekwencj wyczerpania si definicji dotychczasowego modelu, a koczc na powszechnej społecznej nieznajomoci faktu istnienia takiej organizacji, oraz błdnym definiowaniu jej obowizków. Rozwizaniem takiej sytuacji [12] jest przede wszystkim skoordynowanie oraz połczenie w jednym modelu strategicznych systemów: zarzdzania kryzysowego, systemu ochrony ludnoci, systemu wykrywania skae i alarmowania, systemu ratowniczo – ganiczego (KSRG), czyli w perspektywie stworzenie powszechnego systemu ratowniczego, działajcego na terenie całego kraju.
3. Przypadki nieefektywnego funkcjonowania systemów zarzdzania kryzysowego
Na podstawie opisów realnych przypadków, wród przyczyn nieprawidłowego funkcjonowania systemów zarzdzania kryzysowego podczas katastrof, a w konsekwencji niezadowalajcych rezultatów podejmowanych działa, najczciej wymieniane były: nieprawidłowa koordynacja prac pomidzy jednostkami operacyjnymi, zakłócenia oraz opó nienia w procesie wymiany informacji pomidzy jednostkami operacyjnymi i decyzyjnymi. Brak koordynacji oraz błdy procesu wymiany informacji obserwowano przede wszystkim w zakresie: – ustalania i przydzielania zada do wykonania (jednostka A realizuje cele sprzeczne z celami
jednostki B)
– ustalania harmonogramu oraz kalendarza zada (jednostka A niepotrzebnie oczekuje na zakoczenie pracy jednostki B)
– przydzielania zasobów (jednostki A oraz B dubluj prace na ssiadujcych obszarach) – podejmowania decyzji (jednostki A i B oczekuj na rozkaz albo instrukcj działania)
Analiza doniesie medialnych (publikacje prasowe), opisujcych przebieg oraz skutki klsk ywiołowych, pozwala na przypisanie konkretnych zdarze do kadej z wyej wymienionych grup. Dowodzi to, e obecnie stosowane systemy zawodz w tych samych, powtarzajcych si elementach. W referacie jako przykłady posłu relacje ze zdarze zaistniałych podczas dwóch najbardziej spektakularnych katastrof, które miały miejsce w ostatnich latach w USA oraz Polsce.
Huragan KATRINA, USA, 2005: Huragan Katrina pojawił si 25 sierpnia 2005 r. nad wybrzeem Atlantyku, w okolicach Południowej Florydy. Straty, które wyrzdził wyceniono na 2 BLN USD. Najbardziej zniszczony został Nowy Orlean. Miasto zniszczył nie tylko huragan, ale take powód i rozboje. Jako główn przyczyn wystpienia wymienionych zdarze podawano: chaotyczn akcj ratownicz, nieskuteczn organizacj ewakuacji mieszkaców z zagroonych miejsc, niewystarczajce iloci wojska i policji w niebezpiecznych punktach miasta, drastyczny wzrost oraz niekontrolowany rozwój obszaru działa przestpczych a take brak dostpnych publicznie ródeł wody, poywienia i lekarstw. Opieszało i nieudolno działa rzdowych na kadym szczeblu wywołała głon fal krytyki w Stanach Zjednoczonych, oraz na całym wiecie. Przedsiwzita wówczas akcja ratownicza wykazała kompromitujcy brak koordynacji pomidzy władzami oraz jednostkami operacyjnymi wchodzcymi w skład oddziałów ratowniczych: miejskich, stanowych i federalnych [8] [19] [20].
Podsumowujc, w odniesieniu do schematu systemu zarzdzania kryzysowego, działania podjte przez lokalne oraz federalne słuby całkowicie nie spełniły załoe zawartych w fazie reagowania, pomimo posiadania wystarczajcych zasobów do opanowania sytuacji.
Powód , Polska, 2010: Powód w Polsce, która miała miejsce w obecnym roku, dotknła praktycznie teren całego kraju (14 z 16 województw). Według najnowszych danych MSWiA wskutek ywiołu ucierpiało około 40,000 osób. Najwiksze zniszczenia woda spowodowała przede wszystkich w Polsce południowej. Straty materialne poniosły takie miasta jak: Kraków, Tarnów, Nowy Scz, Sandomierz, a take tysice mniejszych miejscowoci i wsi. Szacowane koszty odbudowania samej infrastruktury kolejowej wynosz ok. 300mln PLN. Dodatkowo, na pozostałe działania zwizane z powodzi resort transportu przeznaczył ju 435mln PLN. Obecnie na terenach dotknitych ywiołem trwa odbudowa zniszcze, prawdziwa plag stały si roje komarów. Nie mona nie zauway, e podobnie jak w roku 1997, główn przyczyn powstania zagroenia oraz eskalacji zniszcze jest brak odpowiedniej infrastruktury, niewłaciwe planowanie
zagospodarowania przestrzennego, ignorowanie ostrzee synoptyków, permanentny brak inwestycji. Analiza przebiegu tej katastrofy na podstawie relacji w mediach, ujawniła równie powane braki w systemie zarzdzania kryzysowego. Najbardziej zauwaalny był brak koordynacji oraz cigłoci działa, co zniwelowało efekty reagowania (wysadzenie w maju, a nastpnie brak odbudowy wału przeciwpowodziowego w Woli Rogowskiej), brak aktualnych danych dotyczcych obszarów dotknitych katastrof, który uniemoliwił przewidywanie kolejnych zdarze (1300 osuni terenu w Małopolsce), zły przepływ informacji zwizanej z organizacj pomocy w centrach powodziowych (tony uywanej odziey, niepotrzebnie przekazanej do gmin na Lubelszczy nie), brak informacji o aktualnym stanie zagroe (chaos na ulicach w Krakowie, zatrzymanie komunikacji miejskiej i kolejowej), brak jednolitego systemu informowania (spontanicznie organizowane akcje, podejmowane wobec zagroe, miały charakter wyłcznie lokalny, z uwagi na brak moliwoci komunikowania si pomidzy jednostkami operacyjnymi). Podsumowujc, na przykładzie przebiegu powodzi w Polsce mona dostrzec powane niedocignicia w realizacji zada stawianych przed faza reagowania, abstrahujc od faktu, e fazy przewidywania i zapobiegania praktycznie nie istniej.
4. System sieciocentryczny w ujciu teorii złoonoci
Aby przetrwa w swoim otoczeniu, kada organizacja musi wytworzy system umoliwiajcy interpretowanie oraz przewidywanie zdarze, na podstawie, których podejmowane s decyzje strategiczne oraz operacyjne. Dynamiczny wzrost znaczenia informacji dla skutecznoci działania organizacji spowodował, e standardow praktyk stało si regularne zbieranie oraz magazynowanie danych w celu pó niejszego ich wykorzystania do celów analitycznych. Paradoksalnie, pomimo znacznego postpu technologicznego w dziedzinach dotyczcych zagadnie z obszarów telekomunikacji i baz danych, systemy wspomagania decyzji stanły przed problemem zjawiska okrelanego jako złoono obliczeniowa. Główn przyczyn takiego stanu był wzrost iloci dostpnych ródeł danych, niezalenych od siebie, czsto prezentujcych sprzeczne ze sob fakty, które dodatkowo w krótkim czasie stawały si nieaktualne. Złoono obliczeniow (computional complexity) najczciej interpretuje si jako pewien poziom wymaganiach zdolnoci obliczeniowych, po przekroczeniu którego problem decyzyjny staje si nierozwizywalny [10]. Rozróniane s nastpujce rodzaje złoonoci obliczeniowej:
– nierozwizywalno: któr naley tłumaczy jako brak moliwoci rozwizania danego zagadnienia z uwagi na długi lub praktycznie nieskoczony okres czasu, wymagany do realizacji oblicze (teoria grafów, teoria gier),
– chaos deterministyczny: który wystpuje w przypadkach, kiedy system dynamiczny staje si w duym stopniu podatny na zmiany warunków pocztkowych w połczeniu z warunkami zewntrznymi, co w rezultacie powoduje, i staje si nieprzewidywalny („efekt motyla” E. Lorentza),
– samoorganizacj: która mona rozumie jako przeciwiestwo wyej wymienionego, czyli proces odwrotny do zaniku porzdku („niewidzialna rka rynku” Adama Smitha”).
Tradycyjne podejcie do procesów i zalenoci zdarze zakładało, e zmiany postpuj liniowo. W nowych koncepcjach dotyczcych systemów, opartych na teorii złoonoci, zaproponowano podejcie, zgodnie z którym: złoono uniemoliwia efektywne planowanie długookresowe, zmiany nastpuj skokowo, niewielka zmiana jednego z parametrów moe spowodowa gwałtowna zmian działania całego systemu, natomiast struktury hierarchiczne czy dyscyplina postpowania powinny zosta wyparte przez takie słowa jak sie i samoorganizacja. Jako przykład
wskazania istnienia zwizku pomidzy porzdkiem a chaosem, mona wskaza hipotez S.A. Kauffmana mówic, e ródłem uporzdkowania obserwowanego w ywych organizmach jest w duym stopniu tzw. „spontaniczne uporzdkowanie” [6].
Rozwój technologii sieciowych (rozbudowa infrastruktury, unowoczenienie urzdze mobilnych itp.) na pocztku XXI wieku, pozwolił na praktyczne wykorzystanie koncepcji opartych na teorii złoonoci do tworzenia i modelowania systemów informacyjnych. Zgodnie z wybranymi opracowaniami dotyczcymi złoonoci, jej negatywny wpływ na efektywno działa podejmowanych przez organizacje, bdcy przyczyn błdów oblicze oraz długiego czasu ich trwania, mona istotnie ograniczy. Pierwsz prób tego typu było zastosowanie podczas wojny w Iraku doktryny wojny sieciocentrycznej (Network Centric Warfare) zaproponowanej przez Arthura K. Cebrowskiego [2]. Jest ona w duym stopniu oparta na badaniach prowadzonych przez J. Moffata, w których autor przedstawia zakres moliwych rozwiza, pozwalajcych na wykorzystanie hipotez wywiedzionych z teorii złoonoci w rozbudowanym rodowisku sieciowym [11]. Praca ta koncentruje si na sytuacji kryzysowej jak s działania zbrojne. Złoono relacji oraz zalenoci pomidzy uczestniczcymi w niej jednostkami, wskazuje na potrzeb rozproszenia oblicze z uwagi na zbyt du ilo dostpnych danych. Dodatkowym czynnikiem komplikujcym podejmowanie decyzji jest stale rosnca i zmieniajca si ilo wzajemnych interakcji w trakcie postpu zdarze. W tak zdefiniowanym otoczeniu, tradycyjne hierarchiczne systemy wspomagania decyzji, oparte na architekturze „wielu klientów i jeden serwer”, nie spełniaj oczekiwa albo realizuj zadania po upływie czasu wymaganego na dokonanie działania. Autor wskazuje dokładnie zakres cech opisujcych działania wojenne i odnosi je do konkretnych idei bazujcych na teorii złoonoci:
Tabela. 1. Opracowanie własne. Relacje pomidzy złoonoci a wojn wieku informacji Koncepcje złoonoci Siły Zbrojne wieku informacji
Nieliniowe interakcje Siły zbrojne składaj si z wielu niezalenych jednostek o nieliniowych interakcjach Zdecentralizowana kontrola Nie istnieje jedna „wyrocznia” kierujca
działaniami kadej jednostki Samoorganizacja
Lokalne akcje, pozornie postrzegane jako chaotyczne, prowadz do stanu stabilizacji
w długim okresie czasu Równowaga / porzdek
Natura konfliktów militarnych przebiega daleko od stanu równowagi. Kluczem
jest korelacja efektów lokalnych Adaptacja Siły zbrojne musz stale adaptowa si
i ewoluowa do zmieniajcego si otoczenia Zbiorowa dynamika
Niezbdne jest cigłe sprzenie zwrotne pomidzy zachowaniami jednostek oraz
struktura dowodzenia ródło: [11].
Kad z wyej wymienionych cech, mona w istocie potraktowa jako zadanie decyzyjne wyznaczone systemowi wspomagajcemu działania. Z uwagi na wysok dynamik eskalacji zdarze na współczesnym polu walki lub podczas innej sytuacji kryzysowej, do zapewnienia biecej realizacji, niezbdne jest osadzenie systemu w rodowisku sieciocentrycznym, składajcym si ze cile ze sob powizanych warstw, stale wymieniajcych si informacjami.
Proces mierzenia oraz raportowania wzajemnych interakcji oraz ich zmian, powinien dotyczy wszystkich, powizanych w skupiska obiektów (clusters), które uczestnicz w zdarzeniu. Co wicej, niezbdne jest, aby obejmował on kad relacj na poziomie lokalnym jak i globalnym. Przykładow symulacj zdarzenia, zawierajc pozycje wszystkich uczestników, cechy ich opisujce, reguły limitujce zakres akcji, obrazuje opis przebiegu modelowania aplikacji ISAAC [11]. Przejcie kadego etapu zdarzenia okrelaj cykle, których rezultaty zasilaj macierz danych ródłowych, stanowic podstaw dla modeli automatów komórkowych zawartych w ISAAC. Na podstawie dostpnych publikacji [7] mona stwierdzi, e modele te s zbudowane na regularnej, uporzdkowanej siatce złoonej z jednakowych komórek o takim samym kształcie. Dodatkowo, baza zawiera wektor pozycji kadej komórki, skoczony zbiór stanów, które moe ona osign (S); skoczony zbiór komórek z ni ssiadujcych (N) oraz funkcj definiujc reguły ewolucji automatu, a take ich dynamik w kolejnych cyklach (F). W jednym automacie nie mog by zawarte komórki, które nie posiadaj takich samych parametrów opisujcych kady element, przykładowo: gdy komórki róni si kształtem. Budowa wszystkich komórek musi by identyczna (tyle samo komórek ssiadujcych, takie same zbiory stanów itp.). Aby model automatu komórkowego był kompletnie wypełniony, konieczne jest zdefiniowanie warunków brzegowych i startowych.
5. Moliwe zastosowania sieciocentrycznego systemu ZK w praktyce
Obecnie, zagadnienie praktycznego wykorzystania systemów działajcych w rodowisku sieciocentrycznym realizowane jest w projektach zwizanych z branami komercyjnymi: firmach
telekomunikacyjnych, handlowych, logistycznych oraz branami niekomercyjnymi: wojsku, policji, słubach ratowniczych. Najwaniejszymi celami, które stawia si przed takimi systemami s: okrelenie potencjalnych zasobów niezbdnych do realizacji danego zadania; pozyskiwanie, przekazywanie i wykorzystywanie informacji w warunkach cigłych zmian otoczenia, integracja systemów dowodzenia / wspomagania decyzji. Nawizujc do schematu modelu systemu zarzdzania kryzysowego, kada faza jego przebiegu powinna by realizowana przez poszczególne warstwy systemu funkcjonujcego w rodowisku sieciocentrycznym. Poniej przedstawione zostan przykłady praktycznej realizacji wybranych zada systemu ZK, za pomoc rozwiza działajcych zgodnie z regułami systemu sieciocentrycznego:
Faza zapobiegania / warstwa monitorujca: wczesne ostrzeganie o nadchodzcym zagroeniu lub katastrofie umoliwia przede wszystkim przewidzenie czy dane zdarzenie zajdzie, jaka bdzie jego trasa oraz zakres skutków, jak dynamiczny bdzie ich rozwój, a take w jakim stopniu posiadane zasoby bd w stanie przeciwdziała zagroeniu. W tym celu niezbdna jest budowa sieci czujników, stale monitorujcych parametry uznane jako istotne dla opisu stanu danego rodowiska a nastpnie przekazujcych ich wartoci do warstwy analitycznej za porednictwem warstwy komunikacyjnej. Sie taka powinna mie charakter instalacji stacjonarnych, natomiast w przypadku wydarze o dynamicznym charakterze, niezbdne bdzie uycie sensorów mobilnych. Mog by one rozmieszczane za pomoc zrzutów lotniczych na tereny lub akweny objte katastrof lub stanowi autonomiczne samodzielnie przemieszczajce si jednostki. Jako przykłady podobnych rozwiza, które charakteryzuj si jednak zbyt mał, jak na obecne potrzeby, skal działania, mona wskaza:
Typ stacjonarny: system monitoringu i osłony kraju POLRAD [21], który obejmuje 8 radarów meteorologicznych, słucych do osłony prowadzonej przez IMGW, głównie przeciwpowodziowej systemie ostrzegania o niebezpiecznych zjawiskach w zakresie
bezpieczestwa lotnictwa cywilnego, gospodarki morskiej, energetyki i gospodarki wodnej, transportu drogowego, rolnictwa, informacji dla rodków masowego przekazu, turystyki
Typ mobilny: czujnikowy system zdalnego nadzorowania pola walki REMBASS (Remotely Montored Battlefield Sensor System) [9] uywany przez armi USA oraz bezzałogowe samoloty DRON produkowane przez koncern BAE Systems we współpracy z konsorcjum złoonego z agend rzdowych
Faza reagowania / warstwa komunikacyjna: biecy dostp do aktualnej informacji dotyczcej zagroenia oraz rozwoju sytuacji jest podstawowym warunkiem dla zminimalizowania ofiar cywilnych oraz uniknicia paniki zwizanej z brakiem wiedzy. Wraz z rozwojem cywilizacji postpowała ewolucja sygnałów i systemów alarmowych. Miały one róny zasig oddziaływania, czytelno komunikatu czy stopie kojarzenia z niebezpieczestwem. W obecnych czasach, w których powszechnie dostpna jest technologia mobilna, takim nonikiem staje si wiadomo SMS. W momencie stanu klski lokalne bd ogólnokrajowe jednostki reagowania kryzysowego powinny posiada system, który wysyłałby do abonentów wszystkich operatorów przekaz SMS zawierajce: instrukcje postpowania, obecny status terenu, na którym znajduje si odbiorca, dane adresowe (ewentualnie oznaczone mapy GPS) punktów zbiorczych i budynków specjalnych i inne [3].
Faza reagowania / warstwa analityczna: aby warstwa komunikacyjna zasilała urzdzenia odbiorcze właciw oraz aktualn informacj, niezbdne jest cigłe analizowanie wyników przekazanych przez czujniki. Mechanizmy analityczne powinny by cile powizane z warstwa odpowiedzialn za podejmowaniem decyzji. Informacja, zawierajca instrukcje postpowania, kierowana do ludnoci przebywajcej na terenie zagroonym, powinna by w najwikszym stopniu oparta na ostatnim aktualnym stanie jego eskalacji. Metod, któr naley oceni jako najbardziej przydatn do modelowania geograficznego stanu katastrofy, jest logika rozmyta (Fuzzy Logic) [15]. Jest ona obecnie szeroko wykorzystywana w zagadnieniach, z którymi klasyczna logika, klasyfikujca jedynie według kryterium prawda / fałsz, nie potrafi sobie skutecznie poradzi z uwagi na istnienie wielu niejednoznacznoci i sprzecznoci. Wanym elementem, istotnie wspomagajcym efektywno wdroenia wspomnianej koncepcji, byłoby zastosowanie funkcjonalnoci geokodowania obiektów oraz warstwowej prezentacji wyników. Obie usługi s zawarte w standardowym pakiecie wikszoci systemów informacji geograficznej (GIS).
Faza reagowania / warstwa decyzyjna: katastrofy maj zazwyczaj charakter losowy, czsto ich przebieg jest zbyt dynamiczny, aby zareagowa prawidłowo w odpowiednim czasie. Decyzje podejmowane w fazie reagowania, powinny by w duej mierze automatyczne i oparte na minimalnej niezbdnej iloci danych, powizanej z regułami i ograniczeniami działania. Aby decyzja, bdca wynikiem wyboru okrelonego wariantu reakcji, była efektywna, naley uwzgldni czynnik ryzyka a take stany i interakcje wszystkich obiektów znajdujcych si w obszarze zdarzenia. Wanym elementem jest przewidzenie ich ewolucji, a nastpnie wyboru najbardziej prawdopodobnego scenariusza. Metod, za pomoc której mona wydajnie modelowa podobne zachowania jest wspomniana przez J. Moffata koncepcja automatów komórkowych.
6. Uwagi kocowe
Przewaga informacyjna, od zawsze decydowała o powodzeniu akcji militarnych oraz cywilnych. wiadomo sytuacyjna [13], wymaga cigłego oraz przebiegajcego w czasie rzeczywistym przekazywania danych na kadym poziomie relacji pomidzy jednostkami. Aby zaistniała ona w praktyce, niezbdne jest zapewnienie odpowiedniej infrastruktury komunikacyjnej, oraz zastosowanie odpowiednich metod modelowania informacji w systemach wspierajcych podejmowanie decyzji. Korzyci z wdroenia systemów tego typu, inne ni cele zwizane z działaniami wojennymi, z pewnoci mog mie miejsce w innych branach bezpieczestwa publicznego, take w zarzdzaniu kryzysowym [14]. Istotnym argumentem potwierdzajcym potrzeb unowoczenienia obecnych metod budowania systemów zarzdzania kryzysowego jest czynnik finansowy. Koszty zniszcze spowodowanych przez katastrofy z uwagi na brak lub opó nienie odpowiedniej reakcji na zagroenie oraz jego postp, s niewspółmiernie wysze ni wydatki zwizane z implementacj nowoczesnych systemów. Opini tak prezentuje w wywiadzie prasowym profesor klimatolog. Twierdzi w nim, e podobnie jak inne katastrofy, powodzie s cyklicznym zjawiskiem losowym, zatem nie da si ich unikn (rednio trafiaj si co sze lat). Ekspert zaleca aby do obecnej powodzi podej racjonalnie: ratowa, co mona, a pó niej zaj si odbudow. W podsumowaniu wskazuje na konieczno wdroenia ogólnopolskiego program regulacji rzek oraz modernizacji istniejcych zabezpiecze przeciwpowodziowych. Jest to zadanie na długie lata, ale opłacalne w wietle tego, e obecnie wydaje si szeciokrotnie wicej na likwidacj szkód ni na zapobieganie powodziom. „W czasie ostatnich 13 lat powodzie kosztowały nas około 28 mld zł, na realizacj wszystkich inwestycji przeciwpowodziowych, wydalimy tylko 4,5 mld zł. Obymy wreszcie zaczli by mdrzy po szkodzie” [5]. Powysza publikacja zwraca uwag na fakt, e istotnym zagadnieniem, którego nie mona lekceway w trakcie tworzenia i modelowania systemów zarzdzania kryzysowego jest nieusuwalno ryzyka. Ryzyko wystpuje praktycznie w kadej sferze działalnoci człowieka, zwłaszcza podczas reagowania na sytuacje majcych charakter losowy, takich jak katastrofy. Bieca ocena ryzyka zawsze bdzie obarczona błdem, wynikajcym z braku precyzji w ocenie aktualnego stanu otoczenia. W literaturze przedmiotu najczciej spotykane klasyfikacje ryzyka odnosz si do jego zmiennoci w czasie, subiektywizmu przewidywania rozwoju zjawisk przez człowieka lub zakresu kontroli czynników zewntrznych przez podmiot. Ogólnie rzecz ujmujc, nie ma moliwoci pełnego zapewnienia bezpieczestwa, mona jedynie minimalizowa rozmiary strat.
Podsumowujc, aby w pełni wykorzysta koncepcje bazujce na teorii złoonoci w rozwizaniach praktycznych, polegajcych na stworzeniu Systemu Zarzdzania Kryzysowego, który bdzie efektywnie wspomagał proces podejmowania decyzji, niezbdne jest osadzenie go w rodowisku sieciocentrycznym, zastosowanie do pomiaru stanów i interakcji obiektów metod logiki rozmytej, a do ledzenia ich zmian uycie modeli automatów komórkowych. Bd to systemy nowej generacji, które pozwol współczesnym cywilizacjom unikn lub zniwelowa skutki zagroe i katastrof. Konsekwencje takich zdarze, z uwagi na wzrost złoonoci wzajemnych relacji pomidzy wieloma rónymi organizacjami czy społecznociami na wiecie, dotykaj coraz szerszej grupy przedsibiorstw, miast, pastw czy całych kontynentów. Parali i chaos komunikacyjny po wybuchu islandzkiego wulkanu Eyjafjoell był tego najlepszym przykładem.
%LEOLRJUDILD
[1] Biedugnis S., Smolarkiewicz M., Podwójci P., Czapczyk A., Cigło działania rozległych układów technicznych, rodkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony rodowiska, Tom 11/2009.
[2] Cebrowski A., Garstka J., Network-Centric Warfare: Its Origin and Future, Naval Institute, January 1998.
[3] Dziwulski D., SMS zamiast syreny, Przegld Poarniczy, Grudzie 2006.
[4] Kołodziski E., Istota inynierii systemów zarzdzania bezpieczestwem, Wykład UWM. [5] Jaworowski Z., Wywiad – rozmowa, Polska Times, Czerwiec 2010.
[6] Kauffman S., The Origins of Order, Self Organization and Selection in Evolution, Oxford University Press, New York 1993.
[7] Kułakowski K., Automaty komórkowe, Orodek Edukacji Niestacjonarnej AGH, 2000.
[8] Marczuk K., Wizyta strasznej pani. Huragan Katrina zamienił Nowy Orlean w piekło, Przegld Poarniczy Nr 10/2005, Komenda Główna Pastwowej Stray Poarnej.
[9] Markiewicz Sz., Rozpoznanie czujnikowe, Przegld Wojsk Ldowych, Maj 2009.
[10] Mesjasz Cz., Organizacja jako system złoony, Zeszyty Naukowe nr 652, Akademia Ekonomiczna, Kraków 2004.
[11] Moffat J., Complexity Theory and Network Centric Warfare, CCRP Publication Series, September 2003.
[12] Przeworski K., Koncepcja rozwoju OC w Polsce, Przegld Obrony Cywilnej, Dom Wydawniczy BELLONA, 2009.
[13] Siedlecki M., Wielowarstwowe systemy łcznoci, Przegld wojsk ldowych, Pa dziernik 2009.
[14] Sienkiewicz P., Mka D., Sieciocentryczna infostruktura procesów decyzyjnych, Zeszyty Naukowe Akademii Obrony Narodowej Nr 4/2008.
[15] Verstraete J., Fuzzy Spatial Modelling, IBS PAN Wykład, Czerwiec 2010.
[16] Zieliski K., Bezpieczestwo obywateli podczas kryzysów niemilitarnych oraz reagowanie w razie katastrof i klsk ywiołowych, AON Warszawa 2004.
[17] Biuro Bezpieczestwa Narodowego, Strategia Bezpieczestwa Narodowego RP, http://www.bbn.gov.pl/portal/pl/2/1142/ Strategia _Bezpieczenstwa_Narodowego_RP.html, Dostp dnia 2010-05-16.
[18] EU Security and Defence: Core Documents 2004, www.iss.europa.eu/uploads/media/cp112-English.pdf, Volume V/2004, Dostp dnia 2010-05-08.
[19] Fire Engineering, Hurricane Katrina: Overview, http://www.fireengineering.com/index /current-issue/fire-engineering/volume-159/issue-5.html, Dostp dnia 2010-05-08.
[20] KATRINA TIMELINE, http://thinkprogress.org/katrina-timeline, Dostp dnia 2010-05-15. [21] Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Rozbudowa Systemu Radarów
Meteorologicznych POLRAD, http://www.imgw.pl/internet/zz/dziala/projekty/_smok _real/html/b2_9.html, Dostp dnia 2010-05-15.
[22] Rzdowe Centrum Bezpieczestwa, Infrastruktura krytyczna, http://rcb.gov.pl/infrastruktura/, Dostp dnia 2010-05-11.
NATIONAL CRISIS MANAGEMENTS SYSTEM BASED ON THE NETWORK CENTRIC ENVIRONMENT
Summary
Recent natural disasters once more unveiled crucial errors within functionalities of currently operating crisis management systems. As a result of their influence main tasks of mentioned systems like: threat monitoring, threat warning and threat reacting were executed partially or were not executed at all. In consequence, on territories affected by catastrophe, heavy losses and even casualties among civilians were observed. To avoid similar occurrences in the future, it is essential to implement new methods of creating and modeling crisis management systems which will be based on network centric structure within the frameworks of Complexity Theory. The conception of scheme of such system will be presented in this article.
Keywords: crisis management, decision support computer systems, GIS systems, network centric environment, complexity theory, system mathematical modelling.
Gerard Kiljan doktorant
Instytut Bada Systemowych PAN e-mail: gkiljan@gazeta.pl
