Pesquisadores da Colorado State University (CSU) desenvolveram uma abordagem de programação dinâmica aproximada para melhorar a segurança alimentar das comunidades afetadas por desastres naturais. Seu trabalho explorando métodos para ajudar na recuperação da comunidade abrange vários artigos. Seu artigo mais recente, pré-publicado no arXiv, concentra-se na construção de restauração de portfólio, um dos aspectos mais desafiadores da recuperação da comunidade.

"A pesquisa relacionada à resiliência durante a última década levou a recomendações de métricas para descrever o desempenho aceitável de sistemas de infraestrutura civil independentes e interdependentes após desastres naturais extremos, "Saeed Nozhati, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. "Essas métricas foram desenvolvidas para diferentes sistemas, como energia elétrica e redes de água e sistemas de transporte. Contudo, tem havido muito pouco esforço que conecta a perturbação na infraestrutura civil a falhas na distribuição de alimentos, apesar do fato de que a segurança alimentar depende desses sistemas de infraestrutura crítica, identificado na Diretriz de Política Presidencial 21. "

O recente estudo realizado pelos pesquisadores da CSU explora a conexão entre falhas na distribuição de alimentos e interrupções na infraestrutura civil. Depois de desastres naturais, os problemas de segurança alimentar das famílias tendem a piorar consideravelmente. Por exemplo, em 2015, furacões Rita, Wilma e Katrina resultaram em programas alimentares relacionados a desastres que distribuíram US $ 928 milhões em benefícios para 2,4 milhões de famílias.

"Para o propósito de nossa pesquisa, nos concentramos em três dimensões que são particularmente pertinentes e relevantes para o nexo entre o desempenho da infraestrutura e a segurança alimentar das famílias em termos de acessibilidade alimentar, disponibilidade e acessibilidade, "Prof. Bruce Ellingwood, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore.

No contexto da segurança alimentar, acessibilidade capta a capacidade das famílias de comprar alimentos dos varejistas. Acessibilidade, por outro lado, refere-se a se uma família tem acesso físico a pontos de venda de alimentos, que muitas vezes depende do estado das redes de transporte. Por último, a disponibilidade diz respeito à funcionalidade da infraestrutura de distribuição de alimentos, incluindo atacadistas, varejistas e, em última análise, consumidores.

"Vários estudos abordaram a questão da manutenção de um sistema de distribuição de alimentos resiliente antes dos desastres, mas a falta de trabalho sobre a recuperação ideal do sistema de distribuição de alimentos pós-perigo foi a principal motivação para abordarmos este problema desafiador, "Prof. Edwin Chong, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore.

Em seu trabalho anterior, os pesquisadores exploraram várias ideias, considerando a funcionalidade da energia, varejistas de água e alimentos. Apesar disso, eles descobriram que o problema de restaurar o portfólio de construção dentro de uma comunidade era um tanto elusivo, devido à escala do problema em termos de computação. Assim, em seu estudo recente, eles decidiram se concentrar na construção de restauração de portfólio, que é um elemento essencial de disponibilidade e desempenha um papel importante na abordagem das questões de segurança alimentar.

Os pesquisadores introduziram um algoritmo de escalonamento estocástico para identificar estratégias ideais de recuperação de portfólio de construção. Sua abordagem fornece uma formulação computacionalmente tratável que pode gerenciar sistemas de infraestrutura multiestado e em grande escala.

"Depois que um perigo natural ocorre, o dano ao portfólio de construção da cidade é calculado usando vários modelos, "Saeed explicou." Com base nesses modelos, utilizamos os tempos de reparo associados aos níveis de danos para agendar a atribuição de recursos de maneira ideal, para que nosso objetivo de segurança alimentar, definido como o número máximo de habitantes da comunidade que possuem estruturas de unidades domiciliares seguras por unidade de tempo, é cumprida."

Para contornar as dificuldades computacionais associadas à atribuição ideal de recursos, os pesquisadores propuseram uma estrutura de programação não preemptiva, em que os recursos não são reatribuídos para reparar edifícios dentro da comunidade até que os trabalhos de reparo no local de construção atualmente atribuído sejam concluídos.

"Isso é ideal quando o tomador de decisão lida com partes interessadas não centrais e proprietários privados, que é o caso de um portfólio típico de construção de comunidade, "Prof. Chong disse." Em contraste com estudos anteriores sobre este tópico, mostramos a eficiência de nossa abordagem em uma comunidade real afetada por um forte terremoto. Grupos vulneráveis ​​e com insegurança alimentar dentro da comunidade, incluindo crianças e idosos, deve receber mais atenção durante a recuperação. Demonstramos como identificar áreas e segmentos vulneráveis ​​da população. "

Os pesquisadores baseados na CSU usaram uma comunidade de banco de ensaio modelada a partir da cidade de Gilroy, Califórnia, para ilustrar como sua abordagem pode informar as decisões relacionadas à recuperação de edifícios após um forte terremoto. Neste caso, sua abordagem de otimização dinâmica estocástica planejou com sucesso uma recuperação de portfólio de construção quase ideal.

"Como nossa abordagem é facilmente escalável para diferentes comunidades, e adaptável a outros sistemas de infraestrutura e riscos, prevemos que nossa técnica terá um impacto significativo no planejamento pós-desastre em um futuro próximo, "Yugandhar Sarkale, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. "Nossa estrutura também apóia os tomadores de decisão da comunidade informados sobre o risco durante as circunstâncias caóticas pós-perigo."

A pesquisa realizada por Nozhati, Sarkale, Prof. Ellingwood, Prof. Chong e seu colega Hussam Mahmoud, apresenta uma estrutura informada sobre riscos para avaliar as questões associadas à segurança alimentar após desastres naturais graves. Ao definir métricas de segurança alimentar com base na disponibilidade de alimentos, acessibilidade e acessibilidade probabilisticamente, tanto no nível de parcela quanto na comunidade, sua abordagem poderia, em última análise, orientar o planejamento público e a tomada de decisões após desastres naturais.

“Nosso objetivo neste estudo foi a restauração do portfólio de construção da comunidade, que é um fator importante na manutenção da segurança alimentar da comunidade, "Prof Ellingwood disse." Em trabalhos futuros, vamos incorporar outros aspectos que sabemos são importantes para a segurança alimentar, estendendo nossos modelos de sistemas de infraestrutura física a sistemas sociais e econômicos, junto com suas interdependências, para melhor abordar as três dimensões da segurança alimentar identificadas acima. "

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