基于情景演变的非常规突发事件应急决策的关键支撑技术研究讲述

1、申请代码： G0112 受理部门： 收件日期： 受理编号： 国家自然科学基金 申 请 书 (2009版)资助类别：重大研究计划 亚类说明：培育项目 附注说明：非常规突发事件应急管理研究 项目名称：基于情景演变的非常规突发事件应急决策的关键支撑技术研究 申 请 者：张文生 电话： 01082614489 依托单位：中国科学院自动化研究所 通讯地址：北京市海淀区中关村东路 95号邮政编码：100190 单位电话电子邮件：wensheng.zhang 申报日期： 2009年4月20日 国家自然科学基金委员会 基本信息项目组主要参与者（注: 项目组主要参与者不包括项目申请者

2、，国家杰出青年科学基金类项目不填写此栏。） 总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 10 6 2 1 1 0说明: 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报（含申请者），总人数自动生成。 第 3 页版本 1.010.158经费申请表（金额单位：万元）科目 申请经费 备注（计算依据与说明） 一.研究经费 38.50001.科研业务费 29.0000（1）测试/计算/分析费 10.5000实验模型的分析与大规模计算、实例系统的构建和验证费用 （2）能源/动力费 4.5000按照学校规定执行，预计每年 15000元 （3）会议费/差旅费 8.0000国内会议注册费、交

3、通费、协作单位交流费等 （4）出版物/文献/信息传播费 6.0000论文版面费、资料印刷费、学术资料订阅和查阅费、成果制作等费用 （5）其它 0.00002.实验材料费 4.5000（1）原材料/试剂/药品购置费 4.5000实验耗材每年 15000元 （2）其它 0.00003.仪器设备费 3.0000（1）购置 3.0000仿真实验仪器的购置、高性能运算计算机购置费用（2）试制 0.00004.实验室改装费 2.0000实验室专修和安装空调 5.协作费 0.0000二.国际合作与交流费 7.50001.项目组成员出国合作交流 4.5000参加国际会议 3人次，每人次 15000元 2.境外

4、专家来华合作交流 3.0000拟每年邀请一次境外专家加流，每次费用 10000元，包含交流费和住宿费 三.劳务费 1.50003年内没有工资性收入的参研研究生补贴 四.管理费 2.5000总费用的5 合 计 50.0000国家其他计划资助经费 0.0000与本项目相关的 其他经费来源 其他经费资助（含部门匹配） 0.0000其他经费来源合计 0.0000 报告正文（一）立项依据与研究内容 1、立论依据，包括研究意义、国内外研究现状及分析 1.1研究意义日益快速的全球化背后，隐藏着多种危机。世界紧密联系的同时，社会复杂性、关联性和相互依存性随之增强。近年来，危险来源和诱因日益多元化和复杂化，难以

5、预测和控制的各类非常规突发事件频频爆发，给人类带来沉痛的灾难和巨大的经济损失，有些影响巨大而深远(图 1)。2001年美国“9.11”恐怖袭击事件造成 2998人罹难和数百亿的财富损失，而且引发美国政府政治、经济、军事和外交政策的系列调整、引爆了阿富汗战争和伊拉克战争，极大地改变了当今世界的地缘政治，带来了全球性影响延续至今 1。2003年“非典”疫情和 2005年禽流感病毒的爆发，措手不及地打击了我国经济和社会稳定2,3。2004年印度洋海啸冲击印度、斯里兰卡、马来西亚等沿海国家，夺走 3050万人的生命4。图 1 各类非常规突发事件爆发日益频繁2006年“卡特里娜”飓风重创墨西哥湾沿岸地区

6、，造成 1800多人死亡，数百万人无家可归，产生严重的社会震动，是美国历史上最严重的自然灾害之一5。2008年“汶川地震”造成 69226人死亡、17923人失踪，涉及面积 13万平方公里，直接经济损失 8451亿元人民币，次生灾害致 1/3损失6。2005年吉林石化双苯厂苯泄漏覆盖大部分松花江流域、明显污染延续 30天，引起外交纷争，后继生态影响难以判断7。1975年板桥水库溃坝，相继引起石漫滩水库等多座大小水库发生连锁性溃坝，是有记载、毁坏最大的水库垮坝灾难8。非常规突发事件（infrequent fatal emergency）是一类前兆特征不充分、具有明显的复杂性和潜在次生衍生危害、破

7、坏性严重、采用传统管理方式难以应对处置的罕见重大突发事件。概括而言，非常规突发事件具备罕见性、突然性、诱因多、极度破坏、迫切性、社会性、复杂性和不确定性等特征。罕见性表现为事件发生的时间间隔长、难以遇到的重大事件，或由于环境变迁而突然爆发的无先例事件。突然性表现在事前没有症兆或症兆隐蔽，发生事件短暂，难以察觉和限制。诱因多体现为这类事件通常防不胜防，很难预测或预警。诱发因素日益多元化，这类事件的形式各种各样，其不良后果大多具有连带性、辐射性、多样性和行进性等特点，影响领域也愈加广泛。极度破坏体现为尽管非常规突发事件发生的可能性虽然很小，但一旦发生瞬间冲击力强、短期破坏性大、次生和衍生危害非常恶

8、劣，造成的损失超过常见的重大突发事件，深刻的社会影响长期难以消除。迫切性体现在急需快速的响应和应对能力。社会性体现在非常规突发事件的严重危害和次生、衍生影响往往造成巨大的社会心理伤害，严重打击民众信心，持久影响社会生活的许多方面。必须快速地遏制和化解非常规突发事件造成的严重灾难，将危害降低到最小，才可以减少以至阻止不良后果的蔓延、放大，保持社会心理健康和公民信心，加快恢复进程。复杂性一方面体现在所需处理的非常规突发事件大多涉及持续演化的复杂系统，另一方面也体现在这类事件演化中存在次生、衍生及耦合的非线性动力学关系。不确定性既表现为能够借鉴的历史经验匮乏或能够获取的信息不充分，又表现为明确非常规

9、突发事件演变态势的不易性。非常规突发事件应急决策需要具备敏捷能力和适应能力。敏捷是指处理快速变化事件态势的应对能力，强调动态适应而非事前预见。适应是指能在短时间内得出分析基本的态势情况，形成应对计划，通过多回路迭代过程逐步获得反馈，以适合不断变化的态势演化。具备对于非常规突发事件的应急能力，必须将传统处理突发事件的“预测-应对”应急方式转变为敏捷的“情景-应对”应急方式，用于非常规突发事件应急。非常规突发事件应急和常规突发事件应急的最大差异在于：非常规突发事件的罕见性决定了很难、甚至是没有可以依赖的历史数据或经验案例，用来直接响应和处理非常规突发事件；而常规突发事件的应急预案主要依赖历史数据或

10、经验案例，依照系统分析方法组织应急预案和实施方案。所谓系统分析方法，即从系统论的角度，主要依赖历史数据和类似案例，研究突发事件系统各次生事件的相互关系和时空演变规律，揭示事件演化规律。情景是决策主体面对的突发事件发生或发展的态势描述或假设14。“态”是指突发事件当前所处的状态，是事件在过去时段里发展到现在的结果，反映的是“发生了什么 ?”。未来时间点上的事件状态序列构成“势”，是基于当前状态的未来发展结果，反映了“如果按某种趋势发展情形会如何?”。情景是形成应急决策的重要要素。非常规突发事件的罕见性决定了事件应急响应与处理的可靠依据往往限制在对于事件当前情景的辨识，以及对其未来发展趋势的判断。

11、在此基础上，还需经过全局性地考量和筹谋之后，通过非常规、非传统和非程式化的手段（例如数据驱动的、基于计算实验的等敏捷性复杂建模理论与方法）做出快速果决的决断和行动。非常规突发事件的迫切性决定了对具体的事件情景需要实现快速的决策响应。传统处理突发事件的“预测 -应对”方式，它的严格结构和对历史数据的依赖，降低了自身的动态适应性，不适用于这种态势不明和动态演化情况。非常规重大突发事件应急中，必须在充分认识当前“态”的基础上对未来的“势”进行充分分析和评估。针对复杂问题面临的巨大不确定性空间，通过对当前情景的充分分析，有可能通过各种手段发展敏捷方式直奔主体，准确定位问题本质，实现对于海量信息的去粗取

12、精，以最快的速度响应，把事件危害降低到最小。情景演化是支撑非常规突发事件应急决策的关键和挑战。对于情景演化机理的研究不仅需要理清事件情景产生、发展、消亡的演变规律，提出敏捷情景建模方法，还包括事件情景演化中事件情景演化（变异、传导）机理、对社会（稳定、经济）的短期和长期冲击方式，甚至还涉及非常规突发事件应对主体的应对方法（图 2）。尽管情景演化分析与非常规突发事件应急决策之间关联密切，但是应急决策更突出的是响应和应对非常规突发事件的控制能力。即应对主体在明确事件关键和掌握相关信息的基础上，能够快速辨识和决断，包括：预警分析、事件的评级、应急方案的形成与重构、方案评估、方案选择、资源调度等处置实

13、施活动。通过敏捷的“情景-应对”方式分析当前事件的情景，在对各种不确定性要素所产生结果进行整体研究的基础上，能够提炼形成事件状态的关键因素，理清目标事件的情景演化规律，能够增强非常规突发事件应急的掌控能力，能够及时、准确地做出合理的应急决策，将非常规突发事件引发的灾难后果限制在一个较低的水平，实现维护社会稳定的良好效果。图 2 情景演化研究对非常规突发事件应急决策的关键支撑情景演化是非常规突发事件应急研究的关键，在我国社会、经济和军事战略发展中有着迫切的需求。“9.11”事件后，美国为防止恐怖主义袭击合并20多个政府机构，成立新国土安全部的“突发事件准备局(BPR)”，建立面向社会角色的大型情

14、景模拟计算环境，用于处理由自然灾害、工业化环境和复杂社会结构引发的非常规突发事件 9。新国土安全部还提出“国家关键基础设施保护科学发展规划”，美国海军甚至发展了一套数据驱动的数据耕耘（data farming）方法用于军事上应对非常规突发事件的情景分析10。日本作为自然灾害频繁的岛国，近年成立了 “防灾省”，建立了从中央到地方的防灾减灾信息系统及应急反应系统11。自20世纪90年代以来，建立起了一套具有 “行政首脑指挥，综合机构协调联络，中央会议制定对策，地方政府具体实施”特色的应对突发事件的快速反应机制。扩大富士山周边人工模拟地震的规模，将把地震和火山的观测和情景建模结合，形成“地震与火山研

15、究合并”的研究风格。俄罗斯成立了安全减灾应急的“紧急事务和消除自然灾害后果部”，并且逐步建立以总统为核心，以联邦安全会议为决策中枢，政府各部门分工协作协调的危机管理机制12，下设12个常设跨部门委员会处理不同类型的危机，经常针对核设施的突发事件情景展开模拟试验或演习。我国2006年颁布了国家突发事件总体应急预案，建立了国家突发事件应急指挥中心13。“十一五”期间，国家自然科学基金委员就将“社会系统与重大工程系统的危机灾害控制”列入重点支持领域，尚未涉及情景支持决策。对于非常规突发事件应急，需求主要来源于技术和工程层面，相应的科学问题研究较少；单一学科研究较多，跨学科研究相对薄弱，急需国家科技主

16、管部门立项研究。对非常规突发事件的情景演化研究，给我国突发事件应急管理科学的发展带来新的机遇，应用前景广阔。情景演化作为非常规突发事件应急的关键14,15。近年全球经历了一系列的非常规突发事件之后，整个应急机制正在进行结构调整，是突发事件应急技术发展的重要机遇。其中，非常规突发事件应急将成为重大事件应急的重中之重，也是突发事件应急的发展方向。突发事件应急技术成熟周期长，也是我国缩短与突发事件应急技术发达国家差距的契机。如何通过研究情景演化来支撑非常规突发事件应急决策，缺乏非常规突发事件情景演化和敏捷建模的完整基础方法、技术和应用模式14,15,16。需要理清相关机理，明确基本的建模方法，掌握敏

17、捷情景建模的基本原则，发展新的方法和技术手段，确保应对非常规突发事件应急的快速响应和处置能力。上述需求、挑战与机遇凝练成一个根本的科学问题就是：非常规突发事件的情景演化机理和敏捷建模。在对非常规突发事件应急需求逐渐迫近的情况下，情景演化规律已成为深化非常规突发事件应急研究的瓶颈。研究情景演化规律、敏捷建模方法和关键技术，对解决上述国家重大需求意义重大，科学意义明显。 1.2国内外研究现状分析近年来，由于非常规突发事件爆发频繁，不同领域逐渐聚焦非常规突发事件应急，逐步脱离依赖静态历史数据或经验案例的被动预案方式，走向数据驱动的动态适应和敏捷处置方式。国际上，在突发事件演化概念方面，在 1975年

18、 Mileti较早地提出了灾害演变的反应、恢复、准备、减灾四阶段生命周期17。Park基于这些概念，分析了切尔诺贝利核电站事故演变的发展过程18。Stallings 等以灾害演化的时间序列为基础，研究了灾害发生的前、中、后期影响19。典型的突发事件演化模型有：Turner的灾害阶段模型、 Turner的灾害前阶段模型、Ibrahim- Razi模型、系统失误和文化重新调整模型、工业危机模型、紧急事件演进模型、危机阶段模型等。在突发事件的应急决策支持研究方面，各方从计算机技术、通信技术、心理学、伦理学、管理学等等自然科学和社会科学领域开展了相关研究。工程领域研究主要集中在设计突发事件应急决策辅助

19、支持系统、利用已有的工程技术保障救援实施；心理学领域更强调心理压力对决策个体、决策团体、决策组织的作用，从心理学角度提出提高个体的心理承受能力、分散心理压力、加强个体与团体的学习等措施；管理学领域强调运用管理理论讨论突发事件的决策问题，另外还借用其它领域的知识对突发事件应急决策进行分析。John Cosgrave在描述了突发事件决策和决策问题的特性的基础上，运用弗鲁姆和耶顿的领导规范模型构建了突发事件中决策的理论模型20。Kelian将军事战斗的经验决策模型引入突发事件决策之中，允许下属在充分理解任务和目标的情况下，根据先前经验对当前环境进行评估，依据经验找出类似经验做法，利用已有的经验，对决

20、策行动过程进行修订。L. Jenkins针对有毒物质泄漏处置预案的制定，建立了如何选取特定场景使预案最具代表性的整数规划模型21。在应急处置中的动态博弈网络技术研究方面，G Barbarosoglu、Y Arda讨论了救灾物资运输计划编制中的两阶段随机规划框架22。 M.Pidd等学者建立了一个应急疏散的仿真模型23。U Klein则建立了基于高层体系结构的应急管理分布式仿真系统24。在应急辅助决策的定量研究方面，一些学者利用应用数学和风险管理领域的效用分析、敏感性分析、概率分析等方法，对突发事件的应急决策进行了分析。 Noel Pauwels等人运用效用分析和敏感性分析方法对核泄漏事件发生后

21、的撤退决策进行了分析 25。 Hiroyuki Tamura等人运用决策树分析方法对灾害风险进行了分析26。此外，还有些学者运用运筹学的方法，对突发事件发生后的人员的疏散和撤退进行了分析。上述分析方法主要基于经典决策理论，借用应用数学或风险管理理论的方法，从成本和风险的角度对已有的决策进行定性分析，解决某一具体突发事件爆发后的应急决策问题。突发事件应急决策的动态博弈网络的研究将突发事件的管理从静态转化到动态，它以方案保障率和方案成本作为事件决策者的支付函数，以期望成本最小决策准则来选择方案。然而由于突发事件，尤其是非常规突发事件发生过程中，决策者对事件类别的判断有一个先验概率，随着事件的进展和

22、信息的补充决策者需要重新判断或修正先验概率以做出新的决策。基于贝叶斯法的应急管理动态博弈的研究中分析了决策者根据阶段结果和信息变化调整决策的过程。在计算机辅助应急决策支持研究方面，突发事件应急管理领域中广泛运用了灾害决策支持系统，在此基础上利用新的计算技术对决策支持系统进行改进和完善。在我国，上世纪90年代开始提出突发事件这一概念，针对突发事件成因机理进行描述和分析。分别从法学、管理学、公共关系学、新闻传播学、心理学等的角度对突发事件的内涵及成因机理进行了研究。研究包括从人、列车、轨道及行车环境之间的耦合效应上分析事故发生机制27；对火灾中的耦合燃料详细反应机理给出计算模型28；对经济突发事件

23、成因机理的研究, 对公路交通灾害、铁路交通灾害、水运交通灾害、民航交通灾害的成因研究，建立交通灾害预警系统的思路和方法29。研究还包括对地震灾害的发生机理和扩散影响、洪灾发生后的疾病等次生灾害，以及气象灾害的形成机理 30，主要采用中尺度物理模型、 GIS技术、调查统计、计算模拟等方法，找到事件爆发的可能性、影响强度、演化过程。一些学者借鉴其它领域的模型，对非常规突发事件应急决策进行了研究，包括：干扰管理理论；应急设施选址模型、时间约束条件下应急设施点选择、单资源调度中的出救点选择问题、给定限制期条件下的最小风险路径的选择问题、以及模糊网络的最大满意路径的选择问题；基于多阶段灭火过程的消防资源

24、布局模型；针对应急处置方案的动态调整的动态博弈网络概念模型等。针对突发事件演化及应急决策研究，清华大学国家安全研究中心的范维澄院士从公共安全管理角度，系统地研究国家突发事件应急管理与应急平台建设框架问题；华中科技大学公共管理学院钟书华教授从应急管理科技支撑角度，系统地研究了国家应急科技支撑体系的框架与理论；武汉理工大学的佘廉教授从社会公共安全突发事件预警管理研究，提出了交通灾害预警管理理论与方法体系；中国科技大学火灾科学国家重点实验室的霍然教授则从火灾突发事件场景构建、事件演化仿真分析等方面作了大量细致的研究工作；中国科学院科技政策与管理科学研究所陈安教授综合分析突发事件风险源与灾害承载体之间

25、的相互作用关系，从区域脆弱性角度研究了突发事件应急能力的问题39；中国安全生产科学研究院陈宏志研究员、中国科学院管理科学研究所池宏研究员，对我国非常规突发事件应急做了开拓性的研究工作32,33，通过对城市重大事故应急能力评估指标及评估方法的研究，初步提出我国城市突发公共事件应急能力评估体系 34；清华大学公共管理学院薛澜教授还研究了中国转型期危机管理体系及研究框架 35。中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学实验室从复杂系统建模和人工社会计算分析角度，研究建立了汶川地震多媒体舆情平台和高保真人工社会与生物反恐平台，取得了一系列具有国际影响的成果。中国科学院研究生院黄钧教授等针对传统“预测应对

26、”应急决策模式的局限性，对罕见重大突发事件应急实时决策中的情景演化概念、内涵进行了初步分析14,36，对事件的演化进行阶段划分，依据非常规突发事件各个阶段的特点，提出相应的措施和对策。综合上述国内外研究进展，重大突发事件应急决策研究还较为分散，无论定性定量建模，还是非常规突发事件应急决策支持研究均尚处于探索阶段。需要摆脱传统静态突发事件应急处理对于历史数据和案例的高度依赖，跳出传统的“预测应对”型应急管理方式，以当前情景为依据，通过情景演化建模，支持非常规突发事件应急动态决策和处置响应。许多非常规突发事件的情景演化过程实际是非线性动力学情景的演化过程。对于多事件耦合作用的复杂关系、以及突发事件

27、与社会影响关联互动的系统联系等科技问题，缺乏相应的理论研究和机理分析，也为我国缩短与该领域先进水平的差距提供了契机。研究“情景-应对”应急决策支撑理论与方法，对增强我国应急管理科技的自主创新能力，解决我国国家应急管理重大需求具有现实意义。课题将针对非常规突发事件的特点，以情景演化规律为切入点，深入研究非常规突发事件情景演化的敏捷建模方法，形成动态适应的“情景-应对”应急决策支撑技术。 1.3主要参考文献 1 September 11 attacks, Mar 2009, /wiki/9.11 2 Severe acute respiratory sy

28、ndrome, Mar 2009, /wiki/SARS. 3 Avian Influenza, Mar 2009, /wiki/Avian_Influenza. 4 Indian Ocean earthquake, Mar 2009, /wiki/Indian_Ocean_tsunami. 5 Hurricane Katrina, Mar 2009, /wiki/Hurricane_Katrina. 6 2008 Si

29、chuan Earthquake, Mar 2009, /wiki/2008_Sichuan_earthquake. 7崔伟中,刘晨. 松花江和沱江等重大水污染事件的反思, 水资源保护, 22(1) 2006. 8伏安,石漫滩. 板桥水库的设计洪水问题，中国水利，2005(16). 9 U. S. Homeland Security, /wiki/Department_of_Homeland_Security 10 Barry, P.Koehler, M., Simulation in context; u

30、sing data farming for decision support, 2004. 2004 Simulation Winter Conference, 2004, 819. 11王慧彦李志伟 , 2008年雪灾的原因及日本应急制度给我国的启发 , 防灾科技学院学报 ,10(2), 2008 12宋立军，普娜，瓦建任, 俄罗斯的应急体系, 中国应急救援,3, 2007, 29-30. 13国家突发公共事件总体应急预案, 国务院,中国中医基础医学杂志, 2006 14姜卉，黄钧 , 罕见重大突发事件应急实时决策中的情景演化, 华中科技大学学报:社会科学版, 23(1) 2009,104-

31、108. 15方创琳鲍超张传国 , 干旱地区生态生产生活承载力变化情势与演变情景分析 , 生态学报 , 23(9) 2003. 16黎夏，杨青生，刘小平, 基于 CA的城市演变的知识挖掘及规划情景模拟, 中国科学: D辑, 37(9) 2007, 1242-1251. 17 DS Mileti, TE Drabek, JE Haas, Natural hazard warning systems in the United States: A research assessment, 1975. 18 DS Mileti, DM Cress, JADR Darlington, Earthqua

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33、Bradford，5(4) 1996, 28. 21 Jenkins L. Selecting scenarios for environmental disaster planning. European Journal of Operational Research, 2000, 121(2): 275286. 22 Barbarosoglu G. & Y.Arda. A two-stage stochastic programming framework for transportation planning in disaster response. Journal of Opreat

34、ional Research Society, 2004,(55):4353. 23 M Pidd, FN De Silva, RW Eglese, A simulation model for emergency evacuation, European Journal of Operational Research, 90(3) 1996, 413-419. 24 U Klein, S Straburger, J Beikirch, Distributed simulation with JavaGPSS based on the High Level Architecture, SIMU

35、LATION SERIES, 1998. 25 N. Pauwels, B. et al., The implications of irreversibility in emergency response decisions, Theory and Decision, 49(1) 2000, 25. 26 Hiroyuki Tamura, et al., Modeling and analysis of decision making problem for mitigating natural disaster risks，European Journal of Operational

36、Research 122 (2000) 461-468. 27张成，基于耦合效应的高速铁路安全体系研究, 铁道运输与经济, 27(8) 2005. 28蒋勇, 基于一维全尺度湍流模型的氢气射流扩散火焰结构数值模拟, 12(5), 燃烧科学与技术, 2006, 401-407. 29佘廉，公路灾害预警管理，河北科技出版社，2004. 30李明，唐红梅，叶四桥，典型地质灾害链式机理研究，灾害学 , 23(1), 2008, 3. 31范维澄，刘乃安，中国火灾科学基础研究进展与展望，中国科学技术大学学报，. 2006.1. 32范维澄. 国家突发事件应急管理中科学问题的思考和建议. 中国科学基金，2

37、007(2). 33范维澄. 我国应急平台建设现状分析 34陈安; 李铭禄; 陈宁.现代应急管理的若干理论与实践新思路.中国科学院院刊.2008(11) 35佘廉. 我国政府重大突发事件预警管理的现状和完善研究, 管理评论, 2005.11 36于瑛英，池宏. 针对存在传染效应突发事件的资源布局问题研究, 中国管理科学, 16(5) 2008. 37祁明亮; 池宏; 赵红; 孙颖.突发公共事件应急管理研究现状与展望.管理评论.2006(04) 38刘建，基于 G1法的应急能力评估指标权重的确定，中国安全科学学报, 16(1) 2006. 39薛澜; 张强; 钟开斌.危机管理:转型期中国面临的挑

38、战.中国软科学.2003(04) 40冯瑞; 霍然; 李元洲; 彭伟; 周吉伟.超市火灾烟气蔓延及人员疏散的模拟研究.安全与环境学报 2006(02) . 41姜卉; 黄钧.重大赛事突发事件情景判定及应对策略与流程研究.项目管理技术. 2009(01) 42倪慧荟,陈安. 区域脆弱性评价的思考以 512汶川地震为例应急管理汇刊, 2008(4). 43钟书华.国家应急科技支撑体系框架构想.中国科技论坛.2004(10). 44赵淑红, 陈安 , 戎晓霞. 不完全信息下的应急管理博弈分析.应急管理汇刊, 2008(3). 45吴淑娴. 三峡库区突发事件应急管理与和谐库区构建, 2006. 46蒋

39、珩,佘廉. 全球突发事件应急管理面临的挑战及对策. 中国应急管理. 2005. 47 Mei-Shiang Chang, Ya-Ling Tseng, Jing-Wen Chen. A scenario planning approach for the flood emergency logistics preparation problem under uncertainty. Transportation Research PartE43, 2007: 737-754. 48 Jeongwook Kim, Jintae Kim, Sooyong Park etal. A multi-vi

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41、d crisis management, Lexington, MA: Lexington Books. 1988. 191192. 51 Seeger M.W, Sellnow T.L, Ulmer R.R. Communication, organization and crisis. In： Michael Roloff(eds.). Communication Yearbook 21. Thousand Oaks CA: Sage Publications，1998. 56. 52 Rosenthal Uriel, Charles Michael T.,ed. Coping with

42、Crises: The Management of Disasters, Riots and Terrorism. Springfield: Charles C. Thomas,1989.45. 53江乃兵. 突发事件应急机制初探. 行政与法，2003.10：8486. 54吴凯、吴洁. 三峡大坝遭袭的紧急预案. 发明与创新，2005.5：2325. 55李明强，张凯，岳晓. 突发事件的复杂科学理论研究. 管理科学,2006.2. 2、项目的研究内容、研究目标、拟解决的关键科学问题 2.1研究内容(1)非常规突发事件情景演化机理 针对非常规突发事件情景演化的动态性和不确定性特点，研究非常规突发

43、事件形成的诱因、演化、扩散机理及其危害特点；对各类诱发因素之间及其与环境之间相互影响关系进行综合分析，研究非常规突发事件的次生、衍生及耦合的非线性动力学规律。研究情景演化过程与时间因素的关系，对非常规突发事件的影响扩散速率、扩散效应产生的机理和条件等进行综合分析。1非常规突发事件情景演化模型)在充分界定非常规突发事件特点的基础上，系统阐释情景演化基本内涵与概念实质。采用事故树分析、系统动力学相结合的方法，对各类诱发因素之间及其与环境之间相互影响关系与特点进行综合分析；在此基础上，应用情景分析和贝叶斯推理方法，研究建立非常规突发事件情景演化网络拓扑图，给出具有普适意义的事件情景演化模型。 2)事

44、件情景演化的动态时序关系与演化机理针对非常规突发事件应急决策中信息多源、异构和缺失等问题，探索事件情景演化的参数空间。基于贝叶斯推理度量情景演化的不确定性，使用形式化数学描述，对事件演化组成要素进行表征和情景快速推演。采用动态贝叶斯网络方法，将时间因素纳入情景演化的分析框架，描述事件情景演化的动态时序变化过程。对由时间因素引起的情景演化过程中的时序不确定性进行数学描述，研究情景因果联系以及其演化的时序关系，通过数学建模分析描述情景演化规律。(2)非常规突发事件情景演化动态适应性建模 非常规突发事件情景演化是一个多阶段的动态自适应过程。针对事件情景衍生、耦合的时空演化特点，研究情景演化过程动态适

45、应性建模方法，描述事件情景演化的动力学机制。通过计算实验分析，研究相关的数学建模和计算模型，包括虚拟个体、虚拟情景以及行为规则等模型的构建。研究建立面向非常规突发事件情景演化的虚拟计算实验系统，提出情景要素因果动态环路建模方法。 1)基于演化算法的情景演化自适应性建模研究基于动态贝叶斯的情景演化抽象描述和动态自适应的建模方法，针对在线动态自适应学习的目标，设计合理的建模评价指标；研究基于演化算法的动态贝叶斯网络模型调节方法，使情景演化模型具备敏捷自适应能力。基于对非常规突发事件情景演化动态时序关系的分析，从系统动力学角度，研究情景演化的时空变化过程，探究隐藏于非常规突发事件情景演化表面随机性背

46、后的确定性因素，揭示其内在的系统动力学规律。 2)基于计算实验的动态性适应性建模事件情景演化与社会系统具有深刻的耦合联系。针对事件情景演化的动态性与自适应性特点，研究虚拟计算分析环境的相关数学建模、计算模型和计算分析方法，包括：事件情景基本智能单元的虚拟个体模型、虚拟情景模型、情景演化环境下虚拟个体的行为规则模型的构建等内容。通过上述模型的构建，建立事件情景演化动态适应性的计算实验模型，实现对事件情景演化系统进行定性、定量的综合评估分析。 3)情景要素因果动态环路建模针对情景演化中的多事件非线性耦合关系，研究情景要素因果动态环路建模的综合集成方式，提出情景概念元素向动态模拟数据的映射方法，实现

47、情景要素因果动态环路建模。基于情景动力学原理，模拟情景演化过程在微观与宏观层面关系。通过情景的动力学模型与离散事件驱动模型的混合模拟，挖掘多事件情景动态模式，实现海量信息中直奔问题本质的敏捷能力。(3)基于情景演化分析的应急决策支撑方法 基于情景演化的非常规突发事件应急决策，其关键是根据情景演化分析与构建，在关键决策点实现动态应急决策。通过研究事件演化与应急决策的相互作用关系，研究情景演化条件下的网络博弈动态决策方法。采用计算实验分析方法，建立虚拟计算实验分析环境，实现敏捷仿真。 1)事件演化与应急决策的相互作用通过分析事件情景演化和应急决策过程，研究在应急决策干预下情景演化规律及其对应急决策

48、的影响机制。以演化结果作为应急决策的反馈信息，有选择地反馈到决策博弈网络中，研究应急决策的自适应学习方法。从事件演化与反演作用规律角度，研究事件演化和应急决策之间的“演化 -反馈-自适应学习”的循环优化决策方法。 2)基于网络博弈论的动态决策方法从网络博弈论的角度，研究情景演化条件下的动态决策方法，包括：不完全信息下博弈网络中各节点的个体行为选择策略；复杂网络拓扑结构对网络节点行为选择模式的影响；针对网络中各节点之间的行为决策特点，研究节点行为决策对博弈网络拓扑结构的反馈作用及其相互作用关系；通过分析网络中节点自身、节点间的行为决策关系，在复杂网络上建立空间博弈模型，研究其内在动态决策机理。

49、3)事件情景演化敏捷动态仿真针对非常规突发事件的复杂性、突然性、迫切性、社会性和不确定性等特点，建对其情景演化进行敏捷动态仿真与评估，研究引导情景向灾害损失最小方向演化的方法。研究基于计算实验的快速仿真算法，实现不同情景、不同应急决策下的多次计算实验分析，综合分析情景演化过程；建立相应的影响评价函数进行仿真评估与计算分析，研究事件演化对环境、经济、文化、社会等方面综合影响。(4)实例验证与分析 通过建立虚拟计算分析环境，以“情景-应对”非常规突发事件应急决策支撑技术为核心，设计相关的实验和验证方法。以先进的数值分析、逻辑推理与典型案例相结合，对基于情景演化分析的应急决策的敏捷性与适应性进行实验

50、分析，并对前述的理论与方法进行反馈改进。 1)“情景-应对”应急决策流程设计与实验方法通过对非常规突发事件情景演化中的情景、目标、任务与事件自身演化四要素作用关系分析，以“情景应对”动态应急决策为目标，研究事件情景演化的分析流程，重点以情景构建为突破，设计相关的验证与实验方法，提出有效性验证的实验手段与方法。 2)典型实例验证与分析选择三峡库区水域重大水上交通安全突发事故为引子，以由此导致的罕见五级船闸“通闸”三峡电网安全的冲击影响的连锁反应为典型情景，应用前文所提出的模型和实验方法，对事件情景演化过程进行虚拟“再现”。基于情景演化分析，从常规和非常规应急决策两个方面，验证本研究提出的理论、方

51、法与关键技术的有效性，并进行评估与反馈改进。 2.2研究目标1 非常规突发事件情景演化机理。形成较为完备的情景演化机理体系，涵盖非常规突发事件情景与社会影响的动态耦合方式，多个突发事件之间的系统动力学联系方式；事件灾害的次生、衍生演化方式和途径；罕见灾难事件的瞬时冲击与长期影响。能够针对非常规突发事件爆发频繁的局势，作为指导我国社会生产、生活中灾难处置行动的理论基础。2 支撑“情景-应对”应急决策的情景演化建模、分析方法和关键技术。针对非常规突发事件的应急处置主要依赖当前突发事件的情景分析、信息相对匮乏和不充分、以及响应要求急迫的特定约束，按照情景演化机理的指导，充分利用系统动力方法学、现代智

52、能信息处理技术和敏捷原理，形成一套可操作性强、适应灾害情景动态演化“情景 应对”应急决策的快速支撑方法和关键技术。3 显示度的实例实验。依托特色领域积累，构建基于情景演化非常规突发事件应急决策关键支撑的验证性实例，检验前述机理、方法和技术研究成果。通过分析实例实验，结合国家在非常规突发事件应急中的重大需求，奠定建设跨域大型非常规突发事件应急平台设施的基础。 2.3拟解决的关键科学问题本研究拟解决的关键科学问题为非常规突发事件的情景演化机理和敏捷建模。结合研究内容，具体问题包括：(1)非常规突发事件情景演化机理 针对非常规突发事件的可能前兆和事件演化过程，揭示非常规突发事件情景演化机理、稳健性闭

53、环系统动力学原理。(2)非常规突发事件情景演化敏捷模型 研究非常规突发事件演化的非传统复杂性建模理论与方法，研究情景演化规律与敏捷建模方法。(3)基于情景演化的动态应急决策支撑技术 探索“情景-应对”风险应急决策运行基本模式，研究面向非常规突发事件耦合与情景构建的应急决策支持理论与方法。 3、项目研究特色与创新之处，与重大研究计划总体目标的关系 3.1 研究特色与创新之处紧扣本次重大研究计划，以国家重大战略发展需求中的非常规突发事件情景演化为主攻目标，分析、研究和解决相关的科学问题。本着为改善国家非常规突发事件应急响应处置能力提供科学支撑的综旨，申请课题的研究特色包括：结合项目依托单位中国科学

54、院自动化研究所在社会复杂系统、大规模智能信息动态处理、灾害预防与处置、复杂系统工程、国家安全与反恐等方面的基础理论研究优势，协作单位交通部水运科学研究所在水上交通安全与应急反应领域的基础应用研究优势，以及协作单位武汉科技大学在应急决策管理、三峡大坝船闸研究方面的应用基础优势，开展非常规突发事件情景演化的机理、方法、技术和实证研究，具有迫切的研究需求、明确的研究内容和目标。项目拟在三个方面取得创新和突破： 1以情景“态势”演化分析法、演化网络拓扑图和动态贝叶斯推理网络建模)非常规突发事件情景演化的动态时序关系，克服非常规突发事件情景演化动态不确定的不利影响，在迭代建模和分析过程持续反馈，适应不断

55、变化的演化态势，实现对于非常规突发事件决策辅助的适应性支撑。 2)通过非预见性突发事件边界条件和情景虚拟计算实验分析、“演化-反馈-自适应学习”的循环优化模型和网络博弈论动态决策方法，实现对于情景演化的持续集成和分析，短时间内获得综合态势演化的状况反馈和对策评估，并在态势演化周期中持续改善，形成对于变化灾害态势快速决策的支撑能力。 3)运用情景要素因果动态环路建模，深刻刻画多事件情景要素的非线性复杂关系和“情景-社会”影响的耦合方式，把握复杂情景的系统动力学关系，快速、准确定位灾害处置的关键因素，增强灾害应急的决策能力。 3.2与重大研究计划中总体目标的关系本研究通过对非常规突发事件情景演化机

56、理与复杂性的建模分析，研究基于情景演化的应急决策支撑理论与方法，并以实例验证其有效性。本研究与重大研究计划中的总体目标关系如下： 1 )本项目研究的基于情景演化的应急决策支撑技术属于重大研究计划中核心科学问题非常规突发事件应急决策理论的主要内容，具体研究“情景-应对”型非常规突发事件应急决策关键支撑技术的理论与方法。 2 )本项目针对情景演化的非常规突发事件应急决策，研究情景演化机理和非传统的复杂性建模，其研究背景和应用前景符合重大研究计划的立足点。即针对国家应急管理科学发展对“情景-应对”型应急管理的战略需求，研究成果具有重要的科学意义和广泛应用前景，对于重大研究计划后期开展验证和示范起到一

57、定的前期探索作用，研究和应用的可持续性强。 3 )通过本项目的研究，不仅为情景构建的非常规突发事件应急综合决策支撑系统构建提供理论基础和科学依据，而且可培养从事应急管理科学创新型人才和高水平研究队伍，对于提高我国在国际应急管理科学领域的学术地位和影响力具有重要推动作用。 4、拟采取的研究方案及可行性分析 4.1 研究方案本项目研究将采用理论与实践结合的方式，按照演化机理分析、复杂性建模分析、关键支撑技术研究、实例验证与分析的研究步骤，系统研究基于情景演化的非常规突发事件应急决策支撑关键技术问题，总体研究方案如图 3所示。图 3 项目的总体研究方案首先，使用情景分析、动态贝叶斯网络和事故树分析等方法，从机理上探究非常规突发事件情景演化过程。基于数据驱动方式，阐释情景演化的基本内涵和概念