Учение В.И. Вернадского. Принцип построения дерева ошибок персонала

Учение В.И. Вернадского. Принцип построения дерева ошибок персонала

Принцип построения дерева ошибок персонала

План:

1.              Суть учения В.И. Вернадского о биосфере.

2.       Принцип построения дерева ошибок персонала.

Список использованной литературы

1.   
Суть учения В.И. Вернадского о биосфере

По современным представлениям, биосфера - это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского(1863 -1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.

Учение Вернадского о биосфере - это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в себя живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов (магматические горные породы); биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы); а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы. Все эти семь типов веществ геологически связаны между собой.

Косное вещество биосферы.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительные для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера.

Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержится диоксид углерода (0,03%) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород - в результате фотосинтеза.

Гидросфера.

Вода - важнейший компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70% поверхности земного шара и содержит 1300 млн. км3. Поверхностные воды (озера, реки) включают всего 0,182 млн. км3, а количество воды в живых организмах составляет всего 0,001 млн. км3. Значительные запасы воды (24 млн. км3) содержат ледники. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их количество широко варьирует от температуры и присутствия живых организмов. Диоксида углерода, содержащегося в воде, в 60 раз больше, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара.

Литосфера.

Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества - продукты жизнедеятельности организмов.

Живые организмы (живое вещество).

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых десятая часть - млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, - писал В. И. Вернадский, - имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему».

Это взаимодействие сказывается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

По мнению В. И. Вернадского, в прошлом не придавали значения двум важным факторам, которые характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности:

открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с дисимметричностью пространственной структуры молекул, как отличительной особенности живых тел;

явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неживые тела. Ведь в состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые В. И. Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т. п.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.

Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно поэтому В. И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике, или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний в свою очередь - жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете. Эту ее роль образно выразил один из авторов закона сохранения и превращения энергии Юлиус Майер (1814 - 1878), отметивший, что жизнь есть создание солнечного луча.

Решающее отличие живого вещества от косного заключается в следующем:

изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косных телах. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического, а в косных телах - геологического времени. Для сравнения отметим, что секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического;

в ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие, указывает В.И. Вернадский, проявляется прежде всего "в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно";

только в живом веществе происходят качественные изменения организмов в ходе геологического времени. Процесс и механизмы этих изменений впервые нашли объяснение в теории происхождения видов путем естественного отбора Ч. Дарвина (1859 г.);

живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней и, согласно теории Дарвина, именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции.

В. И. Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды.

Для подтверждения своей мысли он ссылается на непрерывный рост центральной нервной системы животных и ее значение в биосфере, а также на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощенной модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек биосферы "не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше”. В современных терминах это явление можно описать как необратимость изменений, которые присущи любому процессу эволюции и развития.

Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на природные биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды и т. д. Это подтверждается тем, что почвы и реки девона совсем другие, чем третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов постепенно распространяется и переходит на всю биосферу.

В. И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т.е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.

2.    Принцип построения дерева ошибок персонала.

Нетрадиционным инструментом оценки выгод является метод анализа дерева ошибок (Fault Tree Analysis). Цель применения данного метода - показать, в чем заключаются причины нарушений политики безопасности и какие сглаживающие контрмеры могут быть применены. Дерево ошибок - это графическое средство, которое позволяет свести всю систему возможных нарушений к логическим отношениям «и»/«или» компонентов этой системы. Если доступны данные по нормам отказа критических компонентов системы, то дерево ошибок позволяет определить ожидаемую вероятность отказа всей системы.

Применяя этот метод к системам информационной безопасности, мы можем произвести дерево с причинно-следственными отношениями между атаками на систему и нарушениями системы. Использование контрмер по предотвращению нарушений позволяет уменьшить ответвления дерева и, таким образом, определить эффект от внедрения системы ИБ на сравнении «двух деревьев» с использованием контрмер и без.

Важно заметить, что этот метод базируется на двух связанных предположениях: во-первых, что компоненты системы разрушаются случайным образом согласно хорошо известной статистике, во-вторых, на самом низком уровне дерева составляющие отказа независимы друг от друга. Все-таки отказы программного обеспечения системы ИБ неслучайны и, скорее всего, возникают из-за системных ошибок, и это в большинстве своем влияет на работу других частей системы. Об этом не следует забывать при применении данного метода к системе информационной безопасности.

В настоящее время этот метод еще недостаточно адаптирован к области информационной безопасности и требует дальнейшего изучения.

Развитие научно-технического прогресса, увеличение количества технологического оборудования, использование химически и взрывоопасных веществ, усложнение технологий и режимов управления технологическими процессами требуют разработки механизма получения качественных и количественных оценок техногенного риска.

В настоящее время не существует общепринятого устоявшегося метода для оценки техногенного риска опасных производственных объектов. Наиболее существенный недостаток большинства известных ныне подходов оценки техногенного риска - явный, хотя и немаловажный, акцент на распространение вредных выбросов в биосфере и, соответственно, на меры защиты от них. При этом недостаточное внимание уделяется мероприятиям по предотвращению аварий, что связано, главным образом, с трудностями оценки вероятности возникновения соответствующих происшествий.

Существующие методы оценки вероятности возникновения самой аварии в виде диаграмм причинно-следственных связей типа «дерево» («дерево отказа», «дерево событий»), «граф» (потоковый либо состояний и переходов), «сеть» (стохастической структуры - К. Петри или GERT) сложны, громоздки и трудоемки в основном из-за отсутствия, неточности, неопределенности исходных данных и обладают высокой степенью субъективности. К тому же из рассмотрения зачастую выпадают некоторые причины возникновения аварий и, соответственно, становится затруднительным рекомендовать индивидуальные меры безопасности, направленные на предупреждение аварии на конкретном производственном объекте.

Использование традиционных математических методов позволяет эффективно принимать решения только в тех условиях, когда параметры системы известны или их можно представить в виде фиксированных значений. Использование только детерминированных методов и моделей заставляет вносить определенность в те ситуации, в которых ее в действительности не существует.

Методики, построенные на положениях искусственного интеллекта, дают возможность использовать приближенные, но в то же время обладающие достаточной степенью эффективности, способы описания слабоформализуемых систем, для анализа которых невозможно применение традиционных математических методов.

Сложившуюся проблемную ситуацию может разрешить рассматриваемая ниже модель анализа риска аварийных ситуаций с использованием экспертных систем.

Для проведения анализа риска используется графическая модель (рис.1) - древовидная структура, аналогичная дереву отказов [2]. Отличие заключается в том, что элементами модели могут быть не только события, переводящие систему из одного состояния в другое, но и процессы и явления различной природы.

Каждый элемент схемы считается лингвистической переменной. При этом формулировки событий, явлений, процессов меняются таким образом, чтобы была возможность их количественного описания. В основном применяются реальные физические или технические параметры. Если это не удается, вводятся относительные показатели, коэффициенты, баллы и т.п. Функции принадлежности всех используемых в модели лингвистических переменных формулируются с привлечением экспертных знаний, и разрабатывается система логических правил формирования аварийной ситуации таким образом, чтобы при количественном анализе была возможность оценивать вероятность наступления аварийной ситуации.

Выстраиванию причинной цепи предпосылок аварии способствуют факторы опасности, обусловленные ошибками персонала, отказами оборудования и нерасчетными внешними воздействиями со стороны рабочей и внешней среды. На обрыв причинной цепи предпосылок влияет устранение ошибок оператором, своевременное срабатывание приборов и устройств безопасности и разделение во времени или пространстве источника опасности и потенциальной жертвы возможной аварии.

Рис. 1. Модель анализа риска аварийной ситуации.

вернадский биосфера ошибка авария

Следовательно, при построении модели анализа риска необходимо учитывать психофизиологические свойства персонала, показатели надёжности оборудования, свойства и особенности рабочей и внешней среды, уровень используемой технологии.

Очевидно, что перечисленные свойства имеют различную природу, и по-разному влияют на процесс возникновения аварии.

Для построения модели анализа риска будем опираться на типичное распределение причин аварийности и травматизма на объектах хлорирования воды, являющиеся опасными производственными объектами химической промышленности, на которых производится хранение опасных и вредных веществ и сливо-наливные операции.

Определяются факторы, влияющие на безопасную эксплуатацию оборудования. Факторы условно подразделяются на технические, структурные, человеческие и информационные (таб. 1). По каждому из факторов выявляются опасные внешние воздействия, действующие на технологический процесс хлорирования: коррозия, усталостные явления в материалах и сварных соединениях, механические повреждения, отклонение параметров от рабочих значений, ошибки персонала и т.д.

Оценки факторов опасности (F) являются балльно - лингвистическими переменными модели анализа возникновения происшествия.

Все факторы опасности условно можно разбить на два класса:

Стабилизирующие - факторы опасности, увеличение балльной оценки которых приводит к снижению вероятности аварии (например, "Комфортность рабочей среды").

         Деструктивные - факторы опасности, увеличение балльной оценки которых приводит к повышению вероятности аварии (например, "Длительность действия опасных и вредных воздействий").

Кроме того, факторы опасности можно разделить на критические и общезначимые:

Критические - негативное состояние которых может непосредственно привести к возникновению аварии (например, «Безотказность приборов и устройств безопасности»);

         Общезначимые - негативное состояние которых не является достаточным условием возникновения аварии (например, «Удобство технического обслуживания и ремонта»).

Таблица 1. Факторы опасности

Список использованной литературы

1. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. - К.: КМУ ГА., 1997.

. Проталинский О.М. Применение методов искусственного интеллекта при автоматизации технологических процессов. - Астрахань: Издательство АГТУ, 2004.

. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989.

. Рузалин Г.И. Концепция современного естествознания. - М., 1997.

. Голубев В. С. Эволюция: от геохимических систем до ноосферы. - К., 1992.

. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология для студентов вузов. - Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001.