En ny tilgang til at løse fødevaresikkerhedsproblemer efter naturkatastrofer

Forskere ved Colorado State University (CSU) har udviklet en tilnærmet dynamisk programmeringstilgang til at forbedre fødevaresikkerheden i samfund, der er ramt af naturkatastrofer. Deres arbejde med at udforske metoder til at hjælpe samfundets genopretning strækker sig over flere artikler. Deres seneste papir, forudgivet på arXiv, fokuserer på restaurering af bygningsportefølje, et af de mest udfordrende aspekter af samfundsopsving.

"Resiliensrelateret forskning i løbet af det sidste årti har ført til anbefalinger fra metrics til at beskrive acceptabel ydelse af uafhængige og indbyrdes afhængige civile infrastruktursystemer efter ekstreme naturfarer, "Saeed Nozhati, en af ​​de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte TechXplore. "Disse målinger er udviklet til forskellige systemer, såsom el- og vandnetværk og transportsystemer. Imidlertid, der har været meget lidt indsats, der forbinder forstyrrelser i civil infrastruktur med fejl i fødevaredistribution, på trods af at fødevaresikkerhed afhænger af disse kritiske infrastruktursystemer, identificeret i præsidentpolitisk direktiv 21. "

Den nylige undersøgelse udført af forskerne ved CSU udforsker sammenhængen mellem fejl i fødevaredistributionen og forstyrrelser i civil infrastruktur. Efter naturkatastrofer, husholdningernes fødevaresikkerhedsproblemer har en tendens til at forværres betydeligt. For eksempel, tilbage i 2015, orkanerne Rita, Wilma og Katrina resulterede i katastroferelaterede fødevareprogrammer, der uddelte 928 millioner dollars i ydelser til 2,4 millioner husstande.

"Med henblik på vores forskning, vi fokuserer på tre dimensioner, der er særligt relevante og relevante for sammenhængen mellem infrastrukturens ydeevne og husholdningernes fødevaresikkerhed med hensyn til fødevaretilgængelighed, tilgængelighed og overkommelighed, " Prof. Bruce Ellingwood, en af ​​de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte TechXplore.

I forbindelse med fødevaresikkerhed, overkommelighed indfanger husholdningernes evne til at købe mad fra detailhandlere. tilgængelighed, på den anden side, refererer til, om en husstand har fysisk adgang til fødevareforretninger, hvilket ofte afhænger af transportnetværkets tilstand. Til sidst, tilgængelighed handler om funktionaliteten af ​​fødevaredistributionsinfrastrukturen, herunder grossister, detailhandlere og i sidste ende forbrugere.

"Flere undersøgelser har behandlet spørgsmålet om at opretholde et robust fødevaredistributionssystem forud for katastrofer, men mangel på arbejde på optimal genopretning af fødevaredistributionssystemet efter fare var den primære motivation for os til at løse dette udfordrende problem, " Prof. Edwin Chong, en af ​​de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte TechXplore.

I deres tidligere arbejde, forskerne udforskede flere ideer, i betragtning af energiens funktionalitet, vand- og fødevareforhandlere. Ikke desto mindre, de fandt ud af, at problemet med at genoprette bygningsporteføljen inden for et fællesskab var noget undvigende, på grund af problemets omfang i form af beregning. Dermed, i deres nylige undersøgelse, de besluttede at fokusere på restaurering af byggeporteføljer, som er et væsentligt element i tilgængeligheden og spiller en stor rolle i forhold til at løse fødevaresikkerhedsspørgsmål.

Forskerne introducerede en stokastisk planlægningsalgoritme til at identificere optimale bygningsporteføljegendannelsesstrategier. Deres tilgang giver en beregningsmæssigt håndterbar formulering, der kan håndtere multi-state og storskala infrastruktursystemer.

"Efter en naturlig fare opstår, skaden på byens bygningsportefølje er beregnet ved hjælp af flere modeller, Saeed forklarede. "Baseret på disse modeller, vi udnytter reparationstiderne forbundet med skadesniveauerne til at planlægge tildelingen af ​​ressourcer optimalt, så vores mål om fødevaresikkerhed, defineret som det maksimale antal indbyggere i samfundet, der har sikre husstandsenheder pr. tidsenhed, er opfyldt. "

For at omgå de beregningsmæssige vanskeligheder forbundet med optimal tildeling af ressourcer, forskerne foreslog en ikke-forebyggende planlægningsramme, hvor ressourcer ikke omfordeles til reparation af bygninger i samfundet, før reparationsarbejdet på den aktuelt tildelte byggeplads er afsluttet.

"Dette er ideelt, når beslutningstageren beskæftiger sig med ikke-centrale interessenter og private ejere, hvilket er tilfældet for en typisk samfundsbygningsportefølje, " sagde Prof. Chong. "I modsætning til tidligere undersøgelser om dette emne, vi viser effektiviteten af ​​vores tilgang til et virkeligt samfund, der er ramt af et alvorligt jordskælv. Fødevareusikre og sårbare grupper i samfundet, herunder børn og ældre borgere, skal have mere opmærksomhed under bedring. Vi demonstrerer, hvordan vi kan identificere sårbare områder og segmenter af befolkningen. "

De CSU-baserede forskere brugte et testbed-fællesskab modelleret efter byen Gilroy, Californien, for at illustrere, hvordan deres tilgang kunne informere beslutninger i forbindelse med genopretning af bygninger efter et alvorligt jordskælv. I dette tilfælde, deres stokastiske dynamiske optimeringstilgang planlagde med succes en næsten optimal genopretning af bygningsporteføljen.

"Fordi vores tilgang er let skalerbar til forskellige samfund, og kan tilpasses andre infrastruktursystemer og farer, vi forventer, at vores teknik vil have en meningsfuld indvirkning på planlægningen efter en katastrofe i den nærmeste fremtid, " Yugandhar Sarkale, en af ​​de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte TechXplore. "Vores rammer understøtter også risikoinformerede beslutningstagere i lokalsamfundet under kaotiske post-hazard omstændigheder."

Forskningen udført af Nozhati, Sarkale, Prof. Ellingwood, Prof. Chong og deres kollega Hussam Mahmoud, præsenterer en risikoinformeret ramme for evaluering af spørgsmål forbundet med fødevaresikkerhed efter alvorlige naturrisici. Ved at definere fødevaresikkerhedsmålinger baseret på fødevaretilgængelighed, tilgængelighed og overkommelighed sandsynligt, enten på pakke- eller samfundsniveau, deres tilgang kunne i sidste ende vejlede offentlig planlægning og beslutningstagning efter naturkatastrofer.

"Vores mål i denne undersøgelse var restaurering af samfundsbygningsporteføljen, som er en vigtig faktor for at opretholde samfundets fødevaresikkerhed, " sagde prof. Ellingwood. "I fremtidigt arbejde, vi vil indarbejde andre aspekter, som vi ved er vigtige for fødevaresikkerheden, udvide vores modeller fra fysiske infrastruktursystemer til sociale og økonomiske systemer, sammen med deres indbyrdes afhængighed, for bedre at imødegå de tre dimensioner af fødevaresikkerhed, der er identificeret ovenfor."

© 2019 Science X Network