Forskare vid Colorado State University (CSU) har utvecklat en ungefärlig dynamisk programmeringsmetod för att förbättra matsäkerheten i samhällen som drabbats av naturkatastrofer. Deras arbete med att utforska metoder för att hjälpa samhällets återhämtning spänner över flera papper. Deras senaste tidning, förpublicerad på arXiv, fokuserar på restaurering av byggnadsportföljer, en av de mest utmanande aspekterna av samhällets återhämtning.

"Resiliensrelaterad forskning under det senaste decenniet har lett till rekommendationer från mätvärden för att beskriva acceptabla prestanda för oberoende och ömsesidigt beroende civila infrastruktursystem efter extrema naturfaror, "Saeed Nozhati, en av forskarna som genomförde studien, berättade TechXplore. "Dessa mätvärden har utvecklats för olika system, såsom el- och vattennät och transportsystem. Dock, det har gjorts mycket få ansträngningar som kopplar störningar i den civila infrastrukturen till misslyckanden i livsmedelsdistribution, trots att livsmedelssäkerheten är beroende av dessa kritiska infrastruktursystem, identifieras i presidentpolitiska direktivet 21. "

Den senaste studien som forskarna vid CSU genomförde undersöker sambandet mellan misslyckanden i matdistribution och störningar i den civila infrastrukturen. Efter naturkatastrofer, hushållens livsmedelsförsörjningsproblem tenderar att förvärras avsevärt. Till exempel, tillbaka 2015, orkanerna Rita, Wilma och Katrina resulterade i katastrofrelaterade matprogram som delade ut 928 miljoner dollar i förmåner till 2,4 miljoner hushåll.

"För syftet med vår forskning, vi fokuserar på tre dimensioner som är särskilt tyska och relevanta för sambandet mellan infrastrukturprestanda och hushållens livsmedelssäkerhet när det gäller tillgänglighet till livsmedel, tillgänglighet och prisvärdhet, "Professor Bruce Ellingwood, en av forskarna som genomförde studien, berättade TechXplore.

I samband med livsmedelssäkerhet, prisvärdhet fångar hushållens förmåga att köpa mat från återförsäljare. Tillgänglighet, å andra sidan, avser om ett hushåll har fysisk tillgång till livsmedelsbutiker, som ofta beror på transportnätens tillstånd. Slutligen, tillgängligheten handlar om funktionaliteten i infrastrukturen för livsmedelsdistribution, inklusive grossister, återförsäljare och slutligen konsumenter.

"Flera studier har tagit upp frågan om att upprätthålla ett spänstigt matdistributionssystem före katastrofer, men brist på arbete med optimal återhämtning av livsmedelsdistributionssystemet efter fara var den främsta motivationen för oss för att hantera detta utmanande problem, "Prof. Edwin Chong, en av forskarna som genomförde studien, berättade TechXplore.

I deras tidigare arbete, forskarna utforskade flera idéer, med tanke på energins funktionalitet, vatten- och livsmedelshandlare. Ändå, de fann att problemet med att återställa byggportföljen inom ett samhälle var något svårfångat, på grund av problemets omfattning när det gäller beräkning. Således, i deras senaste studie, de bestämde sig för att fokusera på att bygga portföljerestaurering, som är en viktig del av tillgängligheten och spelar en viktig roll när det gäller att ta itu med livsmedelsförsörjningsfrågor.

Forskarna introducerade en stokastisk schemaläggningsalgoritm för att identifiera optimala byggportföljåterställningsstrategier. Deras tillvägagångssätt ger en beräkningssättbar formulering som kan hantera multistatliga och storskaliga infrastruktursystem.

"När en naturlig fara inträffar, skadorna på stadens byggportfölj beräknas med hjälp av flera modeller, "Saeed förklarade." Baserat på dessa modeller, vi använder reparationstiderna i samband med skadorna för att schemalägga tilldelning av resurser optimalt, så att vårt mål med livsmedelssäkerhet, definieras som maximalt antal invånare i samhället som har säkra hushållsstrukturer per tidsenhet, är mött."

För att kringgå de beräkningssvårigheter som är förknippade med att optimalt tilldela resurser, forskarna föreslog en icke-förebyggande schemaläggning, där resurser inte tilldelas att reparera byggnader inom samhället förrän reparationsarbetena på den för närvarande tilldelade byggarbetsplatsen är slutförda.

"Detta är idealiskt när beslutsfattaren behandlar icke-centrala intressenter och privata ägare, vilket är fallet för en typisk portfölj för samhällsbyggnad, "Professor Chong sa." Till skillnad från tidigare studier om detta ämne, vi visar effektiviteten i vårt tillvägagångssätt på ett verkligt samhälle som drabbats av en allvarlig jordbävning. Mat osäkra och utsatta grupper inom samhället, inklusive barn och äldre, måste få mer uppmärksamhet under återhämtningen. Vi visar hur vi identifierar sårbara områden och delar av befolkningen. "

De CSU-baserade forskarna använde en testbäddsgemenskap som är modellerad efter staden Gilroy, Kalifornien, för att illustrera hur deras tillvägagångssätt skulle kunna informera beslut om byggnadsåterhämtning efter en allvarlig jordbävning. I det här fallet, deras stokastiska dynamiska optimeringsmetod planerade framgångsrikt en nästan optimal återhämtning av byggportföljen.

"Eftersom vårt tillvägagångssätt lätt är skalbart till olika samhällen, och kan anpassas till andra infrastruktursystem och faror, vi räknar med att vår teknik kommer att ha en meningsfull inverkan på planering efter katastrof inom en snar framtid, "Yugandhar Sarkale, en av forskarna som genomförde studien, berättade TechXplore. "Vårt ramverk stöder också riskinformerade beslutsfattare i samhället under kaotiska efterfarliga omständigheter."

Forskningen utförd av Nozhati, Sarkale, Prof. Ellingwood, Prof. Chong och deras kollega Hussam Mahmoud, presenterar en riskinformerad ram för utvärdering av frågor i samband med livsmedelssäkerhet efter allvarliga naturfaror. Genom att definiera livsmedelssäkerhetsmätvärden utifrån tillgången på mat, tillgänglighet och prisvärdhet sannolikt, antingen på paket- eller samhällsnivå, deras tillvägagångssätt kan i slutändan vägleda offentlig planering och beslutsfattande efter naturkatastrofer.

"Vårt mål i denna studie var att återställa portföljen för samhällsbyggnad, vilket är en viktig faktor för att upprätthålla samhällets livsmedelssäkerhet, "Professor Ellingwood sa." I framtida arbete, vi kommer att införliva andra aspekter som vi vet är viktiga för livsmedelsförsörjningen, utvidga våra modeller från fysiska infrastruktursystem till sociala och ekonomiska system, tillsammans med deras ömsesidiga beroende, för att bättre ta itu med de tre dimensioner av livsmedelssäkerhet som identifierats ovan. "

© 2019 Science X Network