1.6.8. Классификация опасностей в социотехнической системе

Источниками опасности (материальными носителями) являются: человек; объекты, формирующие трудовой процесс и входящие в него: предметы труда, средства труда (машины, сооружения, здания, земля, дороги, энергия и т.п.); продукты труда; технология, операции, действия; и т.п. При анализе обстановки среды деятельности человека вырисовываются как внешние, так и внутренние источники опасности [17,36].

Внешние источники - два рода явлений: состояние среды деятельности (технические системы) и ошибочные, непредвиденные действия персонала, приводящие к нарушению информационной безопасности системы. При этом разные факторы среды обитания воздействуют неодинаково: если техника и технологии могут представлять непосредственную опасность, то социально-психологическая среда, за исключением случаев прямого вредительства, влияют на человека через его психологическое состояние, через дезорганизацию его деятельности. Внутренние источники опасности обусловлены виктимностью - личными особенностями работающего, которые связаны с его социальными и психологическими свойствами и представляют субъективный аспект опасности (этот аспект более подробно рассматривается психологией безопасности деятельности).

Введем такое определение, как пороговый уровень опасности – это такой уровень опасности, при котором социотехническая система находится в равновесном состоянии.

При уровне опасности большем, чем пороговый, проявляются отрицательные воздействия. Они зависят как от величины вероятности угрозы, так и от длительности воздействия (экспозиции) опасности (t). При короткой экспозиции (малой длительности) переносимы более высокие уровни, т.е. пороговые значения для них могут быть выше и понижаться при более длительной экспозиции (рис. 1.6).

Рис.1.6. Пороговый уровень опасности

Важно заметить, что данный рисунок характеризует опасность, только при рассмотрении непреднамеренных угроз, так как в случае преднамеренных угроз, опасность представима только в дифференцируемом виде.

Пороговый уровень воздействия опасности характеризуется способностью социотехнической системы сопротивляться до определенного предела и в течение определенного времени негативным (разрушающим) воздействиям, сохраняя при этом свои заданные функции. Этот уровень оценивается качественными и количественными характеристиками, именуемыми показателями надежности [17].

1.6.8.1. Квантификация опасностей

Квантификация (лат. quatum - сколько) - количественное выражение, измерение, вводимое для оценки сложных, качественно определяемых понятий.

Опасности характеризуются потенциалом, качеством, временем существования или воздействия на человека, вероятностью появления, размерами зоны действия. Потенциал проявляется с количественной стороны. Качество отражает его специфические особенности. Применяются численные, балльные и другие приемы квантификации. Мерой опасности может выступать и число пострадавших. Наиболее распространенной оценкой является риск - вероятность потерь при действиях, сопряженных с опасностями [44].

1.6.8.2. Обобщенная модель опасности социотехнической системы

Предпочтение лингвистическим переменным следует отдавать в том случае, когда человек затрудняется дать количественную оценку интересующего нас параметра. Последующая формализация лингвистических переменных должна осуществляться с помощью моделей, основанных на теории нечетких множеств [76,77].

Проведем формализацию лингвистической переменной ОПАСНОСТЬ. Будем рассматривать девять термов: НЕЗНАЧИТЕЛЬНАЯ, ОЧЕНЬ НИЗКАЯ, ВЕСЬМА НИЗКАЯ, НИЗКАЯ, СРЕДНЯЯ, ВЫСОКАЯ, ВЕСЬМА ВЫСОКАЯ, ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ, ЧРЕЗВЫЧАЙНО ВЫСОКАЯ. Такая формализация позволяет нам дать качественную оценку опасности, но ведь суть заключается в том, чтобы перейти от качественной оценке к количественной, что и будет сделано ниже.

Такая оценка имеет место быть и она проводится только экспертным путем, так как иная оценка не будет отражать реального положения вещей.

Рис. 1.7. Границы размытости термов

На практике определение этих функций принадлежности связано с существенными сложностями. В ряде случаев от экспертов значительно проще получить информацию о характере размытости границ между соседними термами. Информация этого рода может быть сосредоточена в функциях μ_i,i+1(x), I = 1,2,…, n-1; назовем их функциями размытости границ термов.

Оценка μ_i,i+1(x) может быть осуществлена следующим образом. Каждого эксперта A_i просят указать интервал ∆x_i на физической шкале универсального множества X, соответствующий пересечению двух соседних термов X_i, и X_i+1. Примерами таких вопросов может быть: “укажите интервал изменения вероятности реализации угрозы, соответствующий переходу на понятия “ВЕСЬМА НИЗКАЯ”, к понятию “НИЗКАЯ””. На полученных в результате опроса интервалах ∆x_ij строятся колокообразные функции φ_ij(x), вид которых выбирается из априорных соображений. В условиях отсутствия априорных сведений удобно принять в качестве φ_ij(x) прямоугольную функцию единичной площади, имеющую вид:

φ_ij(x) = . (1.6)

Функция φ_ij(x) отражает индивидуальные мнения экспертов, а обобщенное мнение синтезируется в виде:

μ_i,i+1(x) = , (1.7)

где знаменатель выполняет функцию нормировки, в результате которой: max μ_i,i+1(x) = 1.

Таким образом, обработка оценок экспертов позволяет получить информацию о характере размытости грани между соседними термами, сосредоточенную в функциях μ_i,i+1(x), представляющих собой обобщенное мнение группы экспертов.

Если функции размытости границ термов нормируются приравниванием их максимальных значений единице, то функция принадлежности i-ого терма для 1< i < n определяется следующим образом:

(1.8)

где - функция принадлежности дополнения соответствующего нечеткого множества, определяемая по формуле = 1 - ,

(1.9)

(1.10)

(1.11)

(1.12)

(1.13)

(1.14)

На практике функции μ_i,i+1(x) обычно получаются симметричными, но отличающимися друг от друга степенями размытости. Это приводит к тому, что функции принадлежности термов оказываются в большинстве случаев существенно ассиметричными, что, по-видимому, следует отнести к достоинствам предлагаемого метода.

Для крайних термов (i=1 и i=n) по аналогии с (1.18) уравнения для вычисления μ_i(x) и μ_n(x) примут вид:

μ₁(x) = (1.15)

μ_n(x) = (1.16)

Проведем формализацию лингвистической переменной ОПАСНОСТЬ. Будем рассматривать девять термов: НЕЗНАЧИТЕЛЬНАЯ, ОЧЕНЬ НИЗКАЯ, ВЕСЬМА НИЗКАЯ, НИЗКАЯ, СРЕДНЯЯ, ВЫСОКАЯ, ВЕСЬМА ВЫСОКАЯ, ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ, ЧРЕЗВЫЧАЙНО ВЫСОКАЯ.

Рис. 1.8. Функция размытости границ термов ВЫСОКАЯ, и ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ

Рис. 1.9. Функция размытости границ термов СРЕДНЯЯ и ВЫСОКАЯ

Будем использовать широко применяемый в экспертных оценках метод последовательных интервалов. Разобьем весь интервал на 40 подинтервалов. Опросили 9 экспертов. По результатам опроса составлен график функции размытости границ термов ВЫСОКАЯ и ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ (рис. 1.8).

Аналогично составлен график функции размытости границ термов СРЕДНЯЯ и ВЫСОКАЯ (рис. 1.9).

Используя формулу (1.15), получим функцию принадлежности терма “ВЫСОКАЯ ОПАСНОСТЬ ПРИЧИНЕНИЯ УЩЕРБА СТС” (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Функция размытости границ терма ВЫСОКАЯ

Аналогично можно получить функции принадлежности остальных термов.

Когда функции принадлежности всех термов получены, экспертов можно опрашивать в рамках сформированного терм-множества.

Допустим эксперт оценил вероятность реализации угрозы N термом с функцией принадлежности За искомую вероятности принимаем:

(1.17)

Для примера, если эксперт определил ОПАСНОСТЬ ПРИЧИНЕНИЯ УЩЕРБА как ВЫСОКУЮ, то из расчетов по формуле (1.20) или рис. 1.8 следует, что оценкой этой вероятности можно считать = 0,3875.

Используя предложенную методику, можно оценивать аналогично и опасность от того или иного источника угрозы на безопасность социотехнической системы.

Количество термов, описывающих лингвистическую переменную, для оценки можно вводить произвольное число. Однако существует оптимальное значение, так как при небольшом их числе уменьшается точность оценки, а при слишком большом увеличивается погрешность, возникающая при опросе экспертов [76,77].

Как мы видим выше, каждый описанный выше терм представляет определенный уровень опасности. Это означает, что при реализации какой-либо угрозы, представляющей незначительный уровень опасности, ущерб будет минимальным в экономическом плане, а сама система, возможно, даже не почувствует каких-либо негативных воздействий. А при реализации угрозы, представляющий очень высокий уровень опасности, экономический ущерб будет фатальным для системы, а сама она будет приведена в такое состояние, дальнейшее функционирование при котором возможно только, при всем прочем, реализацией новой системы информационной безопасности, находящейся на более высоком качественном уровне, по сравнению с предыдущей.

Рис. 1.11. Воздействие опасностей разных уровней

Таким образом, мы видим, что очень важным является проранжировать все угрозы по уровню опасности, которую они представляют конкретной социотехнической системе.