基于知识管理视角的非常规突发事件模糊案例推理应急决策方法

蔡玫++曹杰

摘要：非常规突发事件由于其不可预测性，给政府应急决策与管理工作带来了很大的困难。通过对非常规突发事件的应急知识管理分析，提出了基于案例推理的应急决策方法。针对案例库中知识的多元性、不确定性，提出新的知识表达方式（二维信息表示），构建案例库，给出基于二维信息的模糊相似度的案例匹配模型，从理论上构建一类基于模糊案例推理的应急决策方法。基于案例推理的应急知识的有效管理，对非常规突发事件快速生成解决方案具有较大的参考价值和现实意义。

关键词：非常规突发事件；案例推理；应急管理；模糊决策

中图分类号：C931；F204 文献标识码：A 文章编号：

A Method of Fuzzy Case-Based Reasoning Emergency Decision-making for Unconventional Emergency Based on Knowledge Management

CAI Mei， CAO Jie

（School of Economics and Management， Nanjing University of Information Science and Technology， Nanjing， 210044）

Abstract：Unconventional emergency with inscrutability， brings a great deal of difficulties to the governments emergency decision-making and management. On the basis of analyzing the emergency knowledge management， this paper provides a fuzzy emergency decision-making method based on Case-Based Reasoning （CBR）. According to the diversity， uncertainty of the knowledge in the case database， this paper provides a new information representation （two-dimensional representation）， and structures a case database. Then we give a case matching model based on two-dimensional representation. It promotes to achieve CBR emergency decision-making mode based on knowledge management， with great reference value and practical significance to gain the resolution of unconventional emergencies.

Keywords： unconventional emergency； case-based reasoning （CBR）； emergency management； fuzzy decision-making

引言

我国社会经济正处在高速发展的阶段。然而伴随着发展，各种自然灾害、人为的事故灾难以及发生在公共卫生领域的非常规突发事件也出现了。非常规突发事件的紧急处置往往面临许多困难，如信息沟通不畅、欠缺应急预案或者应急预案无效、资源调度缺乏全局统筹等现实困境[1]。非常规突发事件的特征可概括为不确定性、不可控制性和严重的社会危害性。这些特征决定了此类决策需要一个与常规性突发事件完全不同的应急决策过程。

非常规突发事件缺乏有效性强、针对性强的应急预案，要求决策者借鉴历史应急救援经验快速生成有效的应急方案[2]。基于案例推理（Case-Based Reasoning，CBR）的应急方案生成方法研究已引起了国内外学者的广泛关注。案例推理[3，4]首先把案例库中的各种隐性知识提取出来，尽可能的量化各种隐性知识，形成案例库，结合各种信息检索技术方法，从案例库中检索出最为相似的案例，然后采用修正规则形成对新问题有效的解决方案。CBR是人工智能领域的一个研究热点，非常适合应急决策[5]。CBR解决应急决策问题可以分为：案例表示、案例检索、案例修正及修正规则的获取[6]。Fan Zhi-Ping等[7]利用杂交相似测度衡量历史案例和目标案例相似程度，进行案例检索，以应对瓦斯爆炸的突发事件。Liao Zhenliang 等[8]针对原油泄漏的突发事件应用CBR的案例检索技术，建立修正规则库，构建应急方案。Amailef Khaled 等[9]认为建立动态应急响应系统非常重要，而本体支持下的基于案例的推理方法（OS-CBR）有助于实现动态应急响应系统。Liu Wenmao 等[10]提出了基于案例推理的需求预测方法，解决应急资源调度中的难题。张辉等[11]提出综合集成型的应急决策方法，该方法结合了模型推演、案例推理以及一些心理规律分析。王红等[12]将案例推理应用于民航突发事件应急决策中，解决了民航突发事件应急决策的知识表达问题。李永海等[13]在已有案例检索技术基础上，引入方案实施效果的反馈，提出一种新的突发事件应急方案生成方法。

以上的研究在理论与实践中都取得了很大的成果，但是在“案例表示”中有一定的局限。人类的认知心理活动一直是学者不倦研究的热点，CBR研究方法最大的优势在于对人类认知的发掘，可以缓解知识系统中知识获取的难题。突发事件案例中知识形式多源，案例的描述信息有客观的也有主观的，因此收集到的信息有定性的也有定量的，既包含了确定数属性，又包含模糊概念属性，如模糊数或自然语言。人类认知具有明显的模糊性，非常规突发事件需要处理这类模糊性问题。因此将模糊技术引入到非常规突发事件模糊演化中是非常合理的[14]。已有的基于确定性分析的“案例表示”方法在解决这类问题时有不足之处。首先，各类案例检索用到的相似性测度多是建立在确定的、数值信息的基础上的，这样的知识表示不符合非常规突发事件的实际情况；其次，信息来源忽略了此类问题的多源性，突发事件案例检索技术没有解决多源信息的检索问题。

应急决策的特点是后果严重，对时间敏感，因此要求精确决策[15]。但事实是没有可能收集到准确的信息，或者收集成本太高。知识管理过程整合到应急决策中能实现精确决策[16]。知识管理的信息集成可以整合企业的信息孤岛和应用孤岛，为知识管理提供信息源，充分实现显性知识的获取、共享、转移和应用[17]。应急管理中的知识在应急管理中起着至关重要的作用[18]。李春娟等[19]提出突发事件公共应急管理的新视角—基于知识管理的应急管理。刘焕成等[20]在研究我国目前自然灾害应急知识管理现状的基础上，提出了知识管理对改进我国应急管理的整体水平的重要性。王宁等[21]结合“情景-应对”型应急决策的相关理论，对应急案例检索方法进行了研究。然而已有的将知识管理和应急管理结合的文献多停留在思想探讨上，类似确定型信息的案例推理的成熟的方法模型还少有涉及，不利于实际问题的解决。本文将针对案例库中知识的多元性、不确定性，提出新的知识表达方式，构建案例库，提出基于模糊相似测度的案例匹配模型，从理论方法上构建一类基于模糊案例推理的应急决策方法。

1 非常规突发事件应急决策机制

非常规突发事件是指前兆不充分，具有明显的复杂性特征和潜在次生衍生危害，破坏性严重，采用常规管理方式难以应对处置的突发事件[22]。由于非常规突发事件很少有相应的规则可以依循，但是也不能因为管理规则、条例、制度和预案措施的缺乏而不作为，因此需要不同于常规突发事件的应急决策机制。本文将主要针对决策信息多源性和不确定性特征为应急决策知识管理问题提出模型。首先，由于决策中心利用不同方式获取各类灾情信息，不同的来源提供的信息形式必然不同。从信息来源主体上看，既有政府体系内的不同部门，又有政府外的各类社会性组织。这就需要实现跨地区、跨部门甚至跨国的信息共享与检索。应急决策不同主体提供的信息有客观的数值也会有主观的等级判断和偏好。如何融合不同形式的信息得到准确的决策结果是这类知识管理问题的难点。而另一方面非常规突发事件发生后，信息难以立刻得到全面、准确的掌握。因为获取精确信息成本太高，或者没有必要，应急决策中多用模糊信息代替精确信息。这就造成应急管理决策中使用的信息有很强的不确定性。本文结合知识管理设计与完善面向非常规突发事件的应急决策理论体系，提出基于案例推理的应急决策机制。

本文中的非常规突发事件的知识表示包括如下三个主要组成部分：

（1）情景描述，即事件从发生、发展、直到结束，演化过程中各个阶段的特征描述；

（2）应急方案，即事件的处置方案；

（3）处置效果，即此应急方案最终的效果，各方面的综合评价。

事件案例模型可表示为

其中，Feature表示事件情景的所有特征属性，是事件表示和匹配的基础，如事件发生的时间、地点、性质、周围环境描述、灾害波及范围、危险等级、人员伤亡情况。由于特征属性是多源信息，所以信息的类型多样化，而且不确定性强；Scheme表示事故的应急处置措施，例如涉及哪些部门，人员如何安排调度，为文本信息；Feedback表示后期各方面对处理结果的反馈评价打分，反映出以上的处置措施对事件的处理适应程度，为数值。

决策者利用Feature中的特征属性检索相似情景，找出与之接近的事件，利用已经发生过的事件的Scheme和Feedback为突发的新事件快速提出预案。应急决策机制的具体步骤如下：

步骤一：事前收集已经发生过的非常规突发事件案例信息，抽取出有用信息，建立案例库 ，其中每个案例包括 三个部分，情景描述Feature包括特征集 ；

步骤二：遇到新的突发事件时，抽取出情景描述的特征集 对应的信息 ；

步骤三：特征集 的信息统一化预处理；

步骤四：根据案例特征值的相似度寻找一组与当前突发事件情景特征相似的案例；

步骤五：综合这组案例的应急方案和处置效果，制定出解决新问题的方案；

步骤六：完善新突发事件的应急方案和处置效果信息，增加入案例库。

应急决策知识管理过程可以表示为应急事件知识的提取、应急案例库的构建、情景的匹配、应急方案推演四个阶段，如图1所示。