陈安的博客

　　大核民族五十七座核电密布意欲核威
　　盐荒子孙五十六个民族抢盐盐面安在
　　横批：核出此盐

　　既然关于盐的事情这么多，那么再加一个笑话：

　　人们在超市里不停询问销售员，还有没有盐？恐慌异常。只见一老太太淡定滴在选尿布。我问阿婆：“你咋不抢盐呢？”阿婆答道：“非典时候抢的还没吃完呢。”

　　每年年底盘点，我们往往会看到突发事件要占到全年热点问题的十之八九。这个瞬息万变的世界确如智者所说：“唯一不变的是变化本身。”

　　突发事件就是不同于日常运行状态的“变化”，它是永恒的，而且是有“魅力”但难以“接近”更难“走进”的致命诱惑。

　　正如去年的云南旱灾，我的一位学者朋友说，当她们作为专家还在昆明研讨如何应对旱灾的时候，突然间几声霹雳，尚未离开云南，再讨论的主题却已经是如何对付涝灾了。

　　但是，不管突发事件如何多变，对于掌握了地球上最高智慧的人类来说，也必然要研究因应的策略，原来我们喜欢以“不变应万变”，那更多是一种无奈，因为我们尚未拥有应对变化的策略和能力；之后我们又试图以“万变应万变”，但是时空变化多端且很多都要求即时响应，所以也是无法做到的，至少是目前还没有方法；也所以，有学者提出应该“以百变应万变”，也许这才是我们未来一定可以做到并从现在就可以努力的现实策略。

　　而应急管理机制正是帮助我们实现“以百变应万变”这一目标的不二法门。

　　不说应急管理机制，单说机制本身，它究竟是什么？

　　有读者可能会知道，经济学中的机制设计理论方向的研究已经在前几年获得了诺贝尔奖，里面主要基于博弈论的基本假设，利用发现的一些经济学准则，给出了模型描述和实证说明。

　　经济学是一个独特的领域，而管理学是与经济学最为接近但是又有差异的另外一个领域，管理中是否也有一套完整的存在与运行机制？

　　当然有！我们耳熟能详很多类型的机制，如奖惩机制、分配机制、排队机制等等，于是，这让我们想到是否可以提出一套完整的管理机制设计理论（Managerial Mechanism Design Theory）对其进行形式化地刻划与分析呢？甚至，我们最好还想提供出一套工具给大家，如果谁想要设计某个机制，只要输入几个基本变量，如目标、时间空间要求、资源约束等，工具就可以立时给你这套机制的设计方法或启发式的想法，你只需根据自己的实际情况再做些微改变就可以了。

　　这正是我们目前正在进行的一项研究，目前已经有了一点可以展示给大家的成果。比如，我们把机制划分为“目标+七元组”的基本组成成分，然后再就这七元组内部或之间的关系进行分析，最后给出一套完整的从基本模式到完美模式的设计方法。

　　本期《汇刊》就特别地对“现代应急指挥机制设计理论”进行了初步探讨，局限于指挥本身，实际上，在我们的现代应急机制体系里，有10个机制需要一一进行研究，而指挥只是其中的一个。不过，如果能够利用管理机制设计理论出这套指挥工具，那么，即便还有80个机制需要设计，也都可以迎刃而解。

　　《现代应急管理事中机制研究》也是对于管理机制在应急中的一个具体化，是我指导下两个学生的习作，虽然文章还嫌稚嫩，但是基本的形式和内容还有点意思，也期待着得到大家的批评和指正，以使文章能够慢慢成熟起来。

　　在两篇关于机制的文章之外，我们还刊载了陈士青和李龙涛分别对于“应急避难场所标准化建设”与“应急管理的国际合作机制”的探索，标准化之重要不需多说，你就看全世界的道路交通规则有极大的相似之处就可以知道了，如果没有这样相似，那么，换到另外一个国家和地区，就必须重新学习“走路”，那这个世界的交流会更加困难。而“国际合作机制”的探讨是来自在我们团队学习的人文领域研究生的作品，角度和我们数学背景的稍有不同，也许会给大家一个不同的视角。

　　要问为什么本期《汇刊》刊载的文章差不多都是我们团队的成员所为，那主要是因为刚好1月份接近一年年底，更多学者忙于其他事务所致。

　　陈安v

　　应急管理研究网（http://emr.casipm.ac.cn）终于可以重新访问了。2个月来，由于服务器出现故障，以及搬家等原因，应急管理研究网一时无法访问，我们感到非常抱歉。

　　在写作《现代应急管理理论与方法》一书时，我发愁地对大家说：我们这书应该还是比较有价值的，可是，天知道啥时候能卖光呢！

　　今天，一个朋友来了一个邮件，告诉我她们准备采用这本书作为教材，60本，去科学出版社订购，结果被告知“卖光了”。

　　哈，听到这个消息我很高兴，原来一本看上去很专业的书也会卖光啊。

　　我手头还有几十本，不过好像已经不够60本了。自己总还要留一些送朋友送专业相近的人士，下一步是不是可以考虑问问出版社是否要第二次印刷了啊。

　　出版社关于第二次印刷不知道有没有一个规则，比如，多长时间内卖光多少册书才有再次印刷的资格。我们不知道这本《现代应急管理理论与方法》啥时候出清存货的，也许不到一年卖光的？

　　如此，也许就有希望再次印刷了，回头问问出版社去。

　　9月份的第一个学术报告准备谈一下“现代应急系统”。

　　我们已经出版了两部关于“应急”的专著，分别是《现代应急管理理论与方法》和《现代应急管理应用与实践》，接下来要写的一本则是《现代应急管理技术与系统》。

　　理论与方法是我们比较擅长研究的一个东西，应用与实践我们的研究就相对弱一点，而技术方面，我们有所积累的只是在数据智能处理与分析这个方面，而系统我们只是自己在开发一个小的原型系统，希望能够说明白我们所倡导的现代应急究竟应该体现在哪里。

　　体现在哪里呢？

　　说穿了，还是我们认为的几个重要的部分上——

　　1，风险综合分析技术。把我们推广的风险矩阵分析方法全盘放上去。

　　2，“事中”应急评价策略，我们不强调面向过去进行评价，认为那对于应急的价值很小，所以，就要体现如何面向“未来”进行评价。现代就现代在这里了。

　　3，事件机理分析方法。能够用仿真的方式将事件的发生，发展与演化过程进行模拟或推演，这是有别于传统应急的一个方面。

　　4，机制实施与现代决策。

　　当然，这个系统必然地要继承所谓的“传统应急系统”的基本功能，所谓传统应急系统，其实也要大量使用现代技术，比如ＧＩＳ等，在信息的传递方面必须有一个即时或接近实时的传递方法，这样，才可以有后面的“现代”应急策略。

　　不过，如果说到现代，这个东西倒是好像并不那么现代了。

　　第一个报告能够讲清楚这些东西，就不容易了，我在努力准备中，希望到时候听众能够觉得有所收获。

【博客主人按：以下内容集成了《控制论基础》，《现代应急管理理论与方法》和《现代应急管理应用与实践》三本书中的部分内容】

　　我们在对突发事件的发生过程进行建模的时候参考了突变论。

　　除了发生过程外，突发事件还有发展过程以及演化为其他事件的演变过程。上文中我们提到突变论对于发生过程的描述和建模时合适的，那么，其他几个过程用什么类型的数学模型更合适呢？

　　这里简单列一下三个主要过程和八个子类型：

　　1，发生

　　1.1，突发——突变论

　　1.2，渐发——面向“减缓”目标的决策与优化【具体可见对于可减性，可缓性，可避性与可逃性的分析，这里略去】

　　2，发展

　　2.1，空间扩展——系统模拟，种群扩展

　　2.2，烈度增强——模拟仿真

　　3，演化

　　3.1，事件之间的转化——路径分析与控制

　　3.2，事件的不断蔓延——排队论（queueing）与调度论(Scheduling)

　　3.3，事件的后果衍生——策略与影响综合评价

　　3.4，事件之间的耦合——控制论

　　这里，特地解释一下最后一个，为什么事件之间的耦合要用控制论来进行建模和分析。

　　先来解释何为突发事件的耦合现象。突发事件之间有时候存在A事件和B事件相互促进的现象，如果没有A，也许B事件不会后果很厉害无法控制，反之亦然。如此，我们可以认为两者之间存在耦合关系，当然，根据程度不同，耦合又可分为强耦合、中度耦合、弱耦合三种基本模式：

　　强耦合的重要特征是A、B两个因素之间存在着相互作用，二者互相影响，从而改变整个事态。厄尔尼诺现象就是发生在大气环流和海洋环流之间强耦合事件的例子。

　　中度耦合是指A、B因素间存在单向的作用，A通过对B的影响而影响到整个突发事件的发生和发展。例如火灾中，“火借风势，风助火威”，风通过对火的方向、大小的影响，而使火灾加剧。

　　弱耦合是指在A、B因素的共同作用下，造成某一突发事件的发生或形势变得更加严峻，A、B因素侧重于时间或空间上的耦合。例如，2008年初广州火车站发生的大量乘客滞留的事件，一个原因是因为雪灾造成铁路电力中断，列车无法行驶；另一个原因是适逢春节前夕，许多在广州及其附近打工的群众都准备回家过年。在这两个主要因素的共同作用下，越来越多的旅客拥挤在广州车站。这两个因素之间没有相互影响，但是缺少任何一个都不会造成如此严重的后果。

　　耦合描述的是事件之间的一种现象，那么应急的过程应该怎么针对耦合进行分析呢，我们知道，在控制论里，耦合概念对应的是解耦。

　　解耦控制是在系统控制理论中已经得到深入研究的问题，不仅具有很重要的理论意义，在实际中也得到了很广泛的应用，具有重大的经济价值。典型的线性系统中的耦合可分为输入输出耦合和干扰耦合两类。

　　（1）输入输出耦合

　　对于多输入多输出连续时间线性时不变方系统，系统模型用状态空间描述如下： （怎么老贴不好公式呢，唉，那就参考开始列的第三本书中的第三章吧）

　　也可用传递函数矩阵描述如下：【一样的缘故，略】

　　公式中，为系统状态，为系统输出，为系统输入，A、B、C为相应维数常阵。

　　对上述系统的解耦可分为动态解耦与静态解耦两类。动态解耦就是寻找一个输入变换和状态反馈矩阵对L（非奇异）和K，使所导出的闭环系统传递函数矩阵为非奇异对角有理分式矩阵。其实质是在整个时间区间内，通过引入适当的矩阵对L和K，把一个p输入p输出耦合系统化为p个独立的单输入单输出系统，并且一个输出由且仅由一个输入所控制。

　　在工业控制，特别是过程控制中，动态解耦有着重要意义。对系统实现动态解耦之后，众多的被控变量都可以独立的进行调控，极大的简化复杂系统的控制过程。

　　对连续时间线性时不变受控系统，已经有了一套相当成熟的解耦方法。首先计算系统的结构特征量，根据可解耦条件，判断受控系统是否可由输入变换状态和状态反馈实现动态解耦。如果可以，则导出积分型解耦系统，进而得到解耦规范型，根据解耦规范型最后可以算出我们所需要的矩阵对L和K。

　　对不能实现严格解耦的系统，通常可在较弱条件下实现块解耦，即一组输出由且仅由一组输入控制。

　　提出静态解耦，是由于动态解耦对系统模型严重依赖，微小的模型误差和参数摄动都会将其破坏，而静态解耦的敏感性则小很多；并且从工程角度静态解耦已经可以满足实际的需要。

　　静态解耦是对线性时不变受控系统，综合一个输入变换和状态反馈矩阵对，使导出的包含输入变换状态反馈系统及其传递函数矩阵满足下面两个属性：闭环控制系统为渐进稳定，闭环传递函数矩阵当自变量为0时为非奇异对角常数阵。

　　类似于动态解耦，静态解耦也有可解耦条件，以及解耦综合算法，不再详细介绍。

　　（2）干扰耦合

　　干扰耦合与输入输出耦合不同，它的耦合存在于干扰因素和系统的输出之间。表达式如下：

　　其中，x为系统状态，y为系统输出，u为系统输入，d为干扰因素。

　　干扰解耦就是想消除干扰因素d对于输出y的影响。设计状态反馈控制器u=Fx，当F使得闭环的干扰输入到输出传递函数 满足 时，就称为完全干扰解耦。

　　几种主要的解耦方法

　　发展到今天，解耦的方法多种多样。多变量系统的解耦控制主要分为四大类：传统解耦方法，自适应解耦方法，智能解耦方法，非线性与鲁棒解耦。

　　传统解耦方法主要适用于线性定常多变量系统，包括求逆矩阵法、相对放大系数匹配法、对角优势法、状态反馈法等。其中求逆矩阵法对低阶系统和静态解耦比较适用，对高阶的求逆却非常困难。相对放大系数匹配法由Bristol提出，Shinsky使其进一步发展，这种方法运用起来比较简单，但存在的问题较多。对角优势法又可分为5种派生方法：逆奈氏阵列法（INA），特征轨迹法，并矢展开发，序列回差法和奇异值分解法（SVD）。状态反馈法即是上面详细介绍的方法，在状态方程已知的情况下，通过状态反馈补偿实现解耦。

　　自适应解耦方法是自适应控制的思想与解耦技术的结合，可用于时变系统。其核心是建立目标函数并对参数寻优，这也是自适应解耦方法与传统解耦方法的本质区别，同时还是智能解耦理论的基础。

　　智能解耦方法包括神经网络解耦方法和模糊解耦方法。由于神经网络可实现多输入多输出的映射，以任意精度逼近任意函数，而且有自学习功能，因此可用于时变、非线性以及特性未知的对象。目前，这种方法用于一类非线性系统的研究已经有一些成果，但更多的策略还带有尝试性。当输入输出之间没有确定的映射关系时，可以建立不同的模糊规则进行模糊解耦。这个研究方向还处于起步发展阶段。

　　从80年代开始，对非线性系统解耦方法的研究逐渐增多，并取得了很大进展。同时，由于以前的解耦控制模型对参数摄动及模型的不确定度非常敏感，提高解耦控制器的鲁棒性成为改善控制品质的关键。

　　除了这些解耦方法之外，还有反标价解耦法、卡尔曼滤波解耦、干扰解耦等等。当然，每种方法都既有独特之处，也存在局限性。

　　要运用各种解耦的方法，首先要将系统的各个量数据化。而这些量如何定义量纲，又如何得到它们的具体数值，使得运算的结果具有一定的说服能力与实际意义，是很难把握的，也是建模的重点与难点。

　　突发事件及应对的耦合与解耦

　　把突发事件以及对该事件的应对措施看成一个系统，各种突发事件是输入，相应的应对措施是输出。耦合发生时，突发事件之间相互影响相互交织，使得应对它们的措施也相互影响，需要全盘考虑以免顾此失彼。与单个事件的应急处理相比，难度明显加大。

　　解耦的目的就是让一个事件只需要用一种或几种方法去处理，而且不同事件对应不同的方法。即使不能做到完全解耦，也可以尽可能简化多个输入之间的关系，将输入分成几部分，相应的输出也会进行分块，这样就消除了各个块之间的耦合，这就是块解耦。块解耦可以在很大程度上降低各个事件之间的耦合度，将一个原本很复杂的系统变成较为简单的几部分，化整为零，再分别去处理。