[论文解读] The Need to Reconcile Concepts that Characterize Systems Withstanding Threats

Stephanie Galaitsi, Benjamin D. Trump+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2019

Infrastructure Resilience and Vulnerability Analysis参考文献 23被引用 4

一句话总结

本文提出一个概念框架，通过语言学和数学分析，调和九个相互关联的系统性能概念——弹性、鲁棒性、敏捷性、适应性、可靠性、安全性、安全性、可持续性和抗性。通过整合专家访谈、文献综述和形式化建模，该框架实现了更清晰的定义和对比可视化，为系统规划者提供一种结构化方法，根据系统的特定动态选择最优的威胁缓解策略。

ABSTRACT

Desirable system performance in the face of threats and disruptions has been characterized by various management concepts. Through semi-structured interviews with editors of journals in the fields of emergency response and systems management, a literature review, and professional judgment, we identified nine related and often interchangeably-used system performance concepts: adaptability, agility, reliability, resilience, resistance, robustness, safety, security, and sustainability. We analysed expert responses and reviewed the linguistic definitions and mathematical framing of these concepts to understand their applications. We found a lack of consensus on their usage between interview subjects, but using a mathematical framing enriched the linguistic definitions and enabled formulating comparative visualizations and system-specific definitions for the concepts. We propose a conceptual framing to relate the concepts for management purposes. A better understanding of these concepts will allow system planners to pursue management strategies best suited to their unique system dynamics and specific objectives of 'goodness' that all these concepts bring.

研究动机与目标

• 识别并分析在威胁弹性与中断管理中使用的九个关键系统性能概念。
• 解决应急响应和系统管理等不同学科在术语和应用上缺乏共识的问题。
• 开发一个统一的概念框架，明确这些概念之间的区别与关系，以支持实际管理应用。
• 使系统规划者能够根据系统的特定动态和‘优良性’目标，选择最优策略。

提出的方法

• 对应急响应和系统管理领域的期刊编辑进行半结构化访谈，以识别常用系统性能概念。
• 开展全面的文献综述，分析所识别概念的语言定义和数学公式。
• 基于专家意见和概念一致性，运用专业判断对概念进行细化和分类。
• 使用数学框架丰富语言定义，实现概念关系的正式比较与可视化。
• 开发一个概念模型，映射九个概念之间的相互依赖关系与差异，以支持管理应用。
• 创建基于系统的具体定义和对比可视化图示，以支持复杂系统设计与运行中的决策制定。

实验结果

研究问题

• RQ1 应急响应和系统管理领域的专家如何定义并应用这九个关键系统性能概念？
• RQ2 弹性、鲁棒性和敏捷性等概念在语言和数学上的差异是什么？它们之间有何关联？
• RQ3 在文献和专家之间，这些概念的使用和边界是否存在共识？
• RQ4 数学框架在多大程度上能提升这些概念在系统设计与管理中的清晰度和实用性？
• RQ5 何种概念框架能够调和这些概念，以支持系统规划中的更好决策？

主要发现

• 识别出九个频繁使用但定义不一致的系统性能概念：适应性、敏捷性、可靠性、弹性、抗性、鲁棒性、安全性、安全性和可持续性。
• 尽管专家普遍认可这些概念的重要性，但术语使用缺乏共识，这一现象在专家访谈中得到证实。
• 数学框架显著丰富了语言定义，实现了精确的区分和对比分析。
• 所提出的概念框架支持基于系统的具体定义和可视化，清晰阐明了概念之间的关系。
• 该框架支持根据系统的独特动态和威胁特征，战略性地选择系统性能目标。
• 本研究表明，调和这些概念可显著提升系统规划与威胁缓解中的决策质量。