Скрытые уязвимости мирового авиасообщения

вулкан Эйяфьятлайокудль

В апреле 2010 года в Исландии произошло извержение вулкана Эйяфьятлайокудль, в атмосферу над западной и северной Европой он изрыгнул миллионы тонн пыли и пепла. Пепел мог засорить реактивные двигатели, поэтому около 20 стран сразу же закрыли воздушное пространство для коммерческих рейсов.

Это беспрецедентный случай, однако он поднял ряд важных вопросов, в частности: насколько уязвимой является мировая авиационная сеть по отношению к такого рода сбоям? И если один сектор сети закроется, как это отразится на остальной ее части?

На этот вопрос попытались дать ответ Тривик Верма (Trivik Verma) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) и несколько его коллег. Они пришли к неожиданному выводу: мировая сеть авиакомпаний состоит из ядра крупных и очень надежных аэропортов. Это означает, что если один из них закроется, то всегда найдутся другие маршруты к месту назначения. Но эта сеть также состоит из другой сети периферийных аэропортов, которые чрезвычайно уязвимы. Если закрыть к ним доступ, то станут недоступны целые регионы планеты.

Эти ребята начали с анализа 18 000 маршрутов, существующих между 3237 аэропортами по всему земному шару. В этой сети аэропорты представляют собой узлы, связь между ними существует до тех пор, пока есть авиасообщение. Прочность этой связи определяется количеством соединений. Обычный анализ показывает, что это стандартная модель сети, например, как интернет, которая обычно считается надежной. Средняя длина пути между двумя аэропортами – немногим более 4 соединений, а самое дальнее расстояние – 12 (авторы не уточняют названия этих несчастных аэропортов). Но более тщательный анализ показал кое-что еще.

Верма и его команду интересовала уязвимость фрагментов мировой сети авиакомпаний. Сконструировав эту сеть, они начали вычеркивать аэропорты с наименее прочными связями. Ключевой идеей их анализа был тот факт, что когда становится недоступен определенный маршрут из аэропорта А в аэропорт Б, то найдется другой через аэропорт С. Подобная «политика треугольника» является жизненно важной частью связности всей системы. Чтобы выявить наиболее уязвимые части сети, команда Верма начала отметать аэропорты, у которых лишь одна связь с другим аэропортом. Другими словами, аэропорты, которые не являются частью треугольника. Они формируют периферию сети. Затем они исключили аэропорты, соединяющиеся только с одним треугольником, затем с двумя, тремя и так далее. Оставшиеся аэропорты формируют ядро сети. Оно состоит из 73 аэропортов, которые соединяются практически с 400 треугольниками. Это, например, Франкфурт, Дубай, Чикаго, Лос-Анджелес и так далее. Что любопытно, если вывести это ядро из сети, то 90% всех остальных аэропортов по-прежнему останутся взаимосвязанными. Это указывает на определенную степень надежности.

Однако существует и другие важные ядра с большим количеством связей, но они слишком хрупкие, так как связаны с аэропортами, не входящими в треугольники. Они находятся в центрах звездоподобных структур на периферии сети. Если их закрыть, то вся периферия перестанет работать, а сам регион окажется изолированным.

В качестве примера можно назвать аэропорт Санкт-Петербург в Тампа Бэй, Флорида. У него 24 соединения и лишь 24 рейса. Закройте его, и все аэропорты, с которыми он соединяется будут отрезаны от мировой сети. Это делает мировую авиационную сеть очень необычной.

Как могла возникнуть подобная сеть? Верма и его коллеги полагают, что единственной причиной этому может быть желание авиакомпаний минимизировать время полета и максимизировать прибыль. Лучшим способом минимизировать время полета является полностью подключенная сеть, где между каждой парой аэропортов есть прямое сообщение. Однако этот метод экономически выгоден лишь в густо населенных районах или районах с высокой экономической активностью. 

Таким образом, чтобы сделать сеть более устойчивой и максимизировать прибыль, авиакомпаниям следует задуматься о ее реорганизации. А пока, если вы живете около одного из периферийных аэропортов, вам остается надеяться, что поблизости не произойдет какого-нибудь извержения.