CRISP Type 2: Interdependent Network-based Quantification of Infrastructure Resilience (INQUIRE)

CRISP 类型 2:基于相互依赖网络的基础设施弹性量化(查询)

基本信息

  • 批准号:
    1735505
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 250万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2022-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Critical infrastructure systems are increasingly reliant on one another for their efficient operation. This research will develop a quantitative, predictive theory of network resilience that takes into account the interactions between built infrastructure networks, and the humans and neighborhoods that use them. This framework has the potential to guide city officials, utility operators, and public agencies in developing new strategies for infrastructure management and urban planning. More generally, these efforts will untangle the roles of network structure and network dynamics that enable interdependent systems to withstand, recover from, and adapt to perturbations. This research will be of interest to a variety of other fields, from ecology to cellular biology.The project will begin by cataloging three built infrastructures and known interdependencies (both physical and functional) into a "network of networks" representation suitable for modeling. A key part of this research lies in also quantifying the interplay between built infrastructure and social systems. As such, the models will incorporate community-level behavioral effects through urban "ecometrics" -- survey-based empirical data that capture how citizens and neighborhoods utilize city services and respond during emergencies. This realistic accounting of infrastructure and its interdependencies will be complemented by realistic estimates of future hazards that it may face. The core of the research will use network-based analytical and computational approaches to identify reduced-dimensional representations of the (high-dimensional) dynamical state of interdependent infrastructure. Examining how these resilience metrics change under stress to networks at the component level (e.g. as induced by inundation following a hurricane) will allow identification of weak points in existing interdependent infrastructure. The converse scenario--in which deliberate alterations to a network might improve resilience or hasten recovery of already-failed systems--will also be explored.
关键的基础设施系统越来越依赖其有效的操作。这项研究将开发一种网络弹性的定量,预测理论,该理论考虑了构建的基础设施网络与使用它们的人类和社区之间的相互作用。该框架有可能指导城市官员,公用事业运营商和公共机构制定基础设施管理和城市规划的新战略。 更一般而言,这些努力将解开网络结构和网络动力学的作用,从而使相互依存的系统能够承受,恢复和适应扰动。从生态学到细胞生物学,这项研究将引起其他各种领域的关注。该项目将开始分类三个构建的基础架构和已知的相互依赖性(物理和功能),以适用于适合建模的“网络网络”表示。这项研究的关键部分在于还量化了构建基础设施和社会系统之间的相互作用。因此,这些模型将通过城市“生态量学”(基于调查的经验数据)纳入社区级别的行为效应,以捕获公民和社区如何利用城市服务并在紧急情况下做出反应。对基础设施及其相互依存关系的这种现实会议将得到对可能面临的未来危害的现实估计的补充。该研究的核心将使用基于网络的分析和计算方法来识别相互依存基础架构(高维)动力学状态的降低维表示。检查这些弹性指标在压力下如何在组件级别(例如,飓风后的淹没引起的网络)变化,将允许在现有的相互依存基础架构中识别弱点。还将探索相反的情况 - 在网络中故意更改可能会提高弹性或加速已经失效系统的恢复。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Data Science for Weather Impacts on Crop Yield
  • DOI:
    10.3389/fsufs.2020.00052
  • 发表时间:
    2020-05-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Konduri, Venkata Shashank;Vandal, Thomas J.;Ganguly, Auroop R.
  • 通讯作者:
    Ganguly, Auroop R.
Resilience of Urban Transport Network-of-Networks under Intense Flood Hazards Exacerbated by Targeted Attacks
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-66049-y
  • 发表时间:
    2020-06-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yadav, Nishant;Chatterjee, Samrat;Ganguly, Auroop R.
  • 通讯作者:
    Ganguly, Auroop R.
A Framework for Deep Learning Emulation of Numerical Models With a Case Study in Satellite Remote Sensing
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  • DOI:
    10.1080/2150704x.2021.1895444
  • 发表时间:
    2021-05-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Collier, Edward;Mukhopadhyay, Supratik;Ganguly, Auroop
  • 通讯作者:
    Ganguly, Auroop
From residence to movement: The nature of racial segregation in everyday urban mobility
  • DOI:
    10.1177/0042098020978965
  • 发表时间:
    2021-02-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Candipan, Jennifer;Phillips, Nolan Edward;Small, Mario
  • 通讯作者:
    Small, Mario
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2009.12.1040
  • 发表时间:
    2010-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Natali Gulbahce;Han Yan;Marc Vidal;Albert-Laszlo Barabasi
  • 通讯作者:
    Albert-Laszlo Barabasi

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知道了