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解除护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：电话：依托单位：通讯地址：邮政编码：单位电话：电子邮件：申报日期：2009年4月20日国家自然科学基金委员会申请代码：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版第2页版本1.010.158基本信息申请者信息姓名性别男出生年月1966年3月民族汉族学位博士职称研究员主要研究领域机器学习、数据挖掘、复杂系统建模电话电子邮件传真国别或地区中国个人网页工作单位中国科学院自动化研究所在研项目批准号依托单位信息名称中国科学院自动化研究所联系人电子邮件电话网站地址合作单位信息单位名称交通部水运科学研究所武汉科技大学项目基本信息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申请代码G0112:信息系统与管理G010301:优化理论与方法基地类别预计研究年限2010年1月—2012年12月研究属性应用基础研究申请经费50.0000万元摘要(限400字)：非常规突发事件应急决策受限于对事件情景态势的辨识和趋势判断。课题拟以事件情景演化规律为切入点，研究事件情景分析与演化机理、情景演化动态时序关系、情景演化的自适应模型、情景要素因果动态环路模型、计算实验动态适应性模型、网络博弈论动态决策方法、敏捷动态仿真方法、事件演化与应急决策作用方式、“情景-应对”应急决策支持流程与实例设计和实例验证分析。研究旨在克服非常规突发事件情景演化的不确定性影响，形成较完整的情景演化机理体系，利用系统动力学方法、现代智能信息处理技术和敏捷原理，发展可操作性强、动态适应的情景演化建模方法和技术,构建显示度的参考实例。迭代情景建模和分析过程中的持续反馈，能够适应变化的情景演化态势；对于演化模型的持续集成和分析，能在短期内实现综合态势演化的状况反馈和对策评估，并在演化周期中持续改善。研究成果整体有望形成对于“情景-应对”应急决策方式的关键技术支撑。关键词(用分号分开，最多5个)非常规突发事件；情景演化；应急决策支撑；敏捷动态建模第3页版本1.010.158国家自然科学基金申请书2009版项目组主要参与者（注:项目组主要参与者不包括项目申请者，国家杰出青年科学基金类项目不填写此栏。）编号姓名出生年月性别职称学位单位名称电话电子邮件项目分工每年工作时间（月）1102831041051061071089910总人数高级中级初级博士后博士生硕士生1062110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。国家自然科学基金申请书2009版第4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与本项目相关的其他经费来源国家其他计划资助经费0.0000其他经费资助（含部门匹配）0.0000其他经费来源合计0.0000国家自然科学基金申请书2009版第5页版本1.010.158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30~50万人的生命[4]。图1各类非常规突发事件爆发日益频繁查看报告正文撰写提纲国家自然科学基金申请书2009版第6页版本1.010.1582006年“卡特里娜”飓风重创墨西哥湾沿岸地区，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（infrequentfatalemergency）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。非常规突发国家自然科学基金申请书2009版第7页版本1.010.158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。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国家自然科学基金申请书2009版第8页版本1.010.158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（datafarming）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