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应急决策组织建模与目标制定方法研究

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 问题提出、研究目的和意义

1.3 相关文献综述

1.4 研究内容、思路与逻辑结构

2 基于组织理论的应急决策组织结构设计

2.1 引言

2.2 开放理性系统视角下应急决策组织结构的特点

2.3 基于组织理论的应急决策组织结构

2.4 应急决策组织结构的形式化

2.5 案例分析

2.6 本章小结

3 基于MAS的应急决策组织建模

3.1 引言

3.2 三种通用MAS建模方法比较

3.3 基于Tropos方法的应急决策组织建模

3.4 案例分析

3.5 本章小结

4 基于BDI模型的应急目标制定

4.1 引言

4.2 基于BDI模型的应急目标制定

4.3 候选应急目标序列生成

4.4 基于CSP的应急目标采纳

4.5 算例分析

4.6 本章小结

5 考虑外部信息的应急目标协商僵局消解

5.1 引言

5.2 带僵局消解的应急目标协商过程

5.3 协商僵局消解

5.4 考虑外部信息的PSO算法

5.5 实验分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 公开发表或撰写的学术论文

附录2 公开发表的学术论文与学位论文章节对应关系

附录3 攻读博士学位期间参加的科研项目和获奖情况

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摘要

近年来,突发事件时有发生、频率增大,严重冲击着我国的经济、社会和生态,挑战着政府的应急管理能力。应急响应是应对突发事件的关键,快速建立通用、规范、强有力的应急决策组织,各尽其责协调配合以合作实现应急目标是实施有效应急处置的基础。然而,一方面,突发事件的发生、发展具有不可逆性和不可重复性为研究应急决策组织的组织配置和协调机制带来了极大困难;另一方面,实际应急响应过程中动态委派的应急目标、应急管理规章制度以及目标采纳与方案选择间的耦合关系给应急目标制定带来了诸多挑战。
  面对态势动态演化、组织成员分布式以及个体实时决策的应急情景,本文以分布式人工智能领域中的多主体理论为基础,研究应急决策组织建模方法以模拟应急组织决策过程;研究应急目标制定方法以辅助应急决策成员的个体决策,主要研究工作体现在以下四个方面:
  针对目前我国突发事件应急响应过程中存在组织成员职责不明、关系不顺,难以实现快速联动和协同配合的问题,从我国应急管理规章制度出发,以开放理性系统视角分析我国突发事件应急决策组织结构的特点,考虑应急态势环境和组织间的相互作用,基于组织理论设计了一种契合行政级别的、具有闭环反馈的应急决策组织结构,并基于角色和角色间的交互关系对组织结构进行形式化描述以规范组织结构,为后续建模应急决策组织奠定基础。
  针对突发事件的发生、发展具有不可逆性和不可重复性的特征,考虑组织成员的分布性及决策时的认知思维状态,提出了基于多主体系统(Multi-Agent Systems,MAS)的应急决策组织建模方法,实现应急组织决策过程的计算机模拟。在组织层面,通过扩展Tropos方法,建立应急决策组织的Agent组织模型模拟应急决策交互过程,在个体层面,基于信念-愿望-意图(Belief-Desire-Intention,BDI)模型构建应急决策组织成员的智能Agent模型以模拟个体决策行为,并采用JACK平台桥接组织模型和个体模型,实现基于MAS的应急决策组织系统。
  针对应急组织成员间的目标委派现象,考虑应急目标间复杂的时间约束和资源约束,提出了基于BDI模型的应急目标制定过程。在通用的BDI决策过程中扩展引入了约束满足问题(Constraint Satisfaction Problem,CSP)进行目标采纳,便于处理目标间的时间约束和资源约束。为处理应急目标的不确定持续时间和资源消耗以及不可变动的意图目标,提出了基于矩形切分空白能量区域的目标资源冲突检测方法,并提出了时间局部微调方法用于消解目标资源冲突,改善了直接采用回溯法的冲突消解效率。
  针对应急目标协商过程中出现的协商僵局,考虑协商僵局时外部组织成员提供的参考信息,提出了基于外部参考信息的应急目标协商僵局消解方法。在传统的双边多议题协商过程的基础上,扩展引入协商僵局解决机制,提出了带僵局消解的应急目标协商过程。对于导致僵局的协商议题,考虑协商议题间的相关性和其他组织成员的外部信息,提出了外部信息影响下改进的粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化置换保留值,使得协商双方整体收益不减少,研究结果表明算法在消解协商僵局方面具有更好的效率。

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