（管理科学与工程专业论文）基于交叉影响分析的技术预见模式及其应用研究.pdf

摘要 摘要 随着人类社会的不断进步，技术在经济和社会发展过程中的作用越来越重 要。但是，由于受到来自内部和外部的各种复杂因素的影响，技术在发展过程中 的不确定性不断增加。因此，科学合理的技术预见活动就显得十分必要，并逐渐 被政府部门和科研机构所重视。交叉影响分析方法是美国学者t j g o r d o n 等人 于1 9 6 8 年正式提出的一种充分考虑事件之间相互影响的技术预见方法。为了深 入了解交叉影响分析方法的分析过程和最新发展方向，从而为基于交叉影响分析 方法的技术预见活动提供指导，本文主要在以下三个方面进行了探索和努力。 首先，系统研究了交叉影响分析方法的分析模式和最新发展方向。本文认为 在交叉影响分析方法的发展过程中主要形成了三种基本的分析模式，即：用于预 见事件发生概率的模式、用于预见事件发展趋势的模式和用于选取关键事件的模 式。随着技术预见要求的日益严格，相关学者在这三种基本分析模式的基础上对 交叉影响分析方法进行了不断的改进。这种改进主要表现在将交叉影响分析方法 融入其它技术预见方法中，在应用交叉影响分析方法时考虑其它因素( 如：时间) ， 以及用模糊数对未来进行预测等。本文挑选了三种比较典型的经过国内外学者改 进后的交叉影响分析方法进行详细介绍。 其次，提出基于交叉影响分析的技术预见模式。为了更好地在实践中应用交 叉影响分析方法，本文结合基于即时通信技术的群体决策支持系统对基于交叉影 响分析的技术预见过程进行了详细介绍。基于即时通信技术的群体决策支持系统 有效地解决了在不同时间或空间下众多专家的组织问题。通过这种系统，专家可 以及时获取与某项技术预见相关的资料，并对该技术的发展前景做出判断或估 计。同时，为了获取众多专家的一致性意见，头脑风暴和德尔菲也被应用到预见 过程中去。通过决策支持系统的即时讨论功能实现头脑风暴的过程，通过多次及 时的意见反馈实现德尔菲过程。 最后，实现了基于交叉影响分析的技术预见模式的简单应用。为了更好地把 握北京地区e t c 系统的发展前景，本文尝试按照基于交叉影响分析的技术预见 模式的具体操作过程实现对这项技术的简单预测。本文将腾讯q q 的群功能作为 一个简单的基于即时通信技术的群体决策支持系统来应用。在头脑风暴和德尔菲 思想的指导下，本文获得了专家对与北京地区e t c 系统发展相关的初始数据的 一致性意见和估计。然后，本文对用于预见事件发生概率的交叉影响分析方法进 行了计算机语言编程，并实现了对以上初始数据的运算，得到了比较好的预见效 果。 关键词：交叉影响分析方法；技术预见；群体决策支持系统；e t c 系统 a b s t r a c t a b s t r a c t a sh u m a ns o c i e t yd e v e l o p sg r a d u a l l y , t e c h n o l o g yw i l lp l a yam u c hm o r e i m p o r t a n tr o l ei ni t se c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n tp r o c e s s h o w e v e r , b e c a u s eo f t h e i m p a c t s f r o mi n t e r n a la n de x t e r n a l c o m p l e xf a c t o r s ，t h e u n c e r t a i n t i e si n t e c h n o l o g i e s d e v e l o p m e n tp r o c e s sg r o wr a p i d l y t h e r e f o r e ，s c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l e t e c h n o l o g yf o r e s i g h t a c t i v i t i e sh a v ec a u g h tb r o a da t t e n t i o nf r o mg o v e r n m e n t a l d e p a r t m e n t sa n dr & di n s t i t u t i o n s c r o s s i m p a c ta n a l y s i s ( c i a ) i sb r o u g h tf o r w a r d s b yt h ea m e r i c a nr e s e a r c h e rt j g o r d o ni n19 6 8 i ti sau s e f u lt e c h n o l o g yf o r e s i g h t m e t h o dt h a tw i l lc o n s i d e rm u t u a lr e l a t i o n s h i p sb e t w e e ne v e n t st h o r o u g h l y i no r d e rt o u n d e r s t a n dt h ea n a l y t i c a lp r o c e s so fc i aa n di t sl a t e s td e v e l o p m e n t ，a n dt od i r e c tt h e t e c h n o l o g yf o r e s i g h ta c t i v i t i e sb a s e do nc i a ，t h ef o l l o w i n gt h r e ea s p e c t so fw o r kh a v e b e e nc a r r i e do u ti nt h i sp a p e r f i r s t , s y s t e m a t i c a l l ys t u d yt h ea n a l y t i c a l m o d e l so fc i aa n di t sl a t e s t d e v e l o p m e n t i ti sf o u n dt h a tt h r e ea n a l y t i c a lm o d e l sh a v e b e e nf o r m e d i nt h e d e v e l o p m e n tp r o c e s so fc i a ，w h i c ha r ec i af o rf o r e c a s t i n ge v e n t s h a p p e n i n g p r o b a b i l i t i e s ，c i af o rf o r e c a s t i n ge v e n t s d e v e l o p i n gt r e n d sa n dc i a f o rs e l e c t i n gk e y e v e n t s a st h er e q u i r e m e n to ft e c h n o l o g yf o r e s i g h tb e c o m e ss t r i c t e r , s o m es c h o l a r s m a k ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n t st oc i ab a s e do nt h e s et h r e eb a s i ca n a l y t i c a lm o d e l s t h ei m p r o v e m e n t sm a i n l yf o c u so nt h ei n t e g r a t i o no fc i aw i t ho t h e rt e c h n o l o g y f o r e s i g h tm e t h o d s ，t h ec o n s i d e r a t i o no fo t h e rf a c t o r s ( s u c ha s t i m e ) d u r i n gt h ep r o c e s s o fc l aa n dt h eu s eo ff u z z yn u m b e r st op r e d i c tt h ef u t u r e i nt h i sp a p e r , t h r e et y p i c a l n e wc i am o d e l sw h i c ha r ei m p r o v e db yb o t hf o r e i g na n dd o m e s t i cs c h o l a r sa r e s e l e c t e dt om a k ep a r t i c u l a ri n t r o d u c t i o n s s e c o n d ，b r i n gf o r w a r d st h ec i a - b a s e dt e c h n o l o g yf o r e s i g h tm o d e l i no r d e rt o m a k eb e t t e ra p p l i c a t i o n so fc i a , w ec o m b i n et h ec i a - b a s e dt e c h n o l o g yf o r e s i g h t m o d e lw i t ht h ei n s t a n tm e s s a g i n gt e c h n o l o g y b a s e dg r o u pd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( g d s s ) i n s t a n tm e s s a g i n gt e c h n o l o g y b a s e dg d s sc a ne f f e c t i v e l y s o l v et h e p r o b l e mt h a te x p e r t sa r ei n d i f f e r e n ta r e a sa n dh a v ed i f f e r e n tt i m ea r r a n g e m e n t s t h r o u g ht h i ss y s t e m ，e x p e r t sc a no b t a i nr e l e v a n ti n f o r m a t i o no fac e r t a i nk i n do f t e c h n o l o g y , a n dt h e nm a k ej u d g m e n t so re s t i m a t i o n sf o r i t sf u t u r ed e v e l o p m e n t m e a n w h i l e ，i no r d e rt oo b t a i nc o n s i s t e n tv i e w so fe x p e r t s ，t w oo t h e rt e c h n o l o g y f o r e s i g h tm e t h o d s ，b r a i ns t o r ma n dd e l p h i ，a r ea l s oi n t r o d u c e di n t ot h ef o r e s i g h t p r o c e s s t h er e a l - t i m ed i s c u s s i o nf u n c t i o no fi n s t a n tm e s s a g i n gt e c h n o l o g y - b a s e d g d s sc a nr e a l i z et h eb r a i ns t o r mp r o c e s s ，a n dan u m b e ro ft i m e l yf e e d b a c k so f e x p e r t s o p i n i o n sc a n r e a l i z et h ed e l p h ip r o c e s s i r 北京工业大学管理学硕士学位论文 i nt h ee n d ，m a k ea s i m p l ea p p l i c a t i o no fc i a - b a s e dt e c h n o l o g yf o r e s i g h tm o d e l i no r d e rt ob e t t e rg r a s pt h ep r o s p e c t sf o rt h ed e v e l o p m e n to fe t ci nb e i j i n g ，w e a t t e m p t t om a k ea s i m p l ep r e d i c t i o no ft h i st e c h n o l o g yi na c c o r d a n c ew i t ht h ep r o c e s s o ft h ec i a b a s e dt e c h n o l o g yf o r e s i g h tm o d e l w eu s et h eg r o u pf u n c t i o no ft e n c e n t q qa sas i m p l ei n s t a n tm e s s a g i n gt e c h n o l o g y b a s e dg d s s u n d e rt h ed i r e c t i o no f b r a i ns t o r ma n dd e l p h i ，w eo b t a i n e dt h ec o n s i s t e n ti u d g m e n t sa n de s t i m a t i o n sf r o m e x p e r t s f i n a l l y , t h ep r o c e s so fc i af o rf o r e c a s t i n ge v e n t s h a p p e n i n gp r o b a b i l i t i e si s p r o g r a m m e dt oc a l c u l a t et h o s ei n i t i a ld a t a ag o o df o r e s i g h tr e s u l ti sf o u n d k e yw o r d s ：c r o s s - i m p a c ta n a l y s i s ；t e c h n o l o g yf o r e s i g h t ；g r o u pd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m ；e l e c t r o n i ct o l lc o l l e c t i o ns y s t e m 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：辛越一啸掣 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，e p 学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：垒建新签名：丝烂日期：翘掣d 第1 章导论 第1 章导论 1 1 论题的提出和研究意义 随着日益加快的技术变革，特别是信息、生物和新材料等高技术的迅猛发展， 高新技术日益成为经济和社会发展的决定性力量。但是，由于技术创新的步伐不 断加快，技术转化周期和技术生命周期不断缩短，技术与经济的相互关系越来越 复杂，不确定性也在不断增加。同时，真正能带来巨大经济效益的新技术仅是所 有不断涌现的新技术中的小部分。因此，通过科学合理的技术预测或预见活动来 估计技术发展趋势并从众多新技术中选取关键技术就显得十分重要。 技术预测是一种系统方法，是指组织通过对技术现有状态和故有趋势的分 析，选择合适的方法论组合，来对技术将来可能的发展情况做出估计。技术预见 是在上世纪八十年代后从技术预测中分化出来的一种相对独立的方法。1 9 9 5 年 英国技术预见专家b m a r t i n 给技术预见做了如下定义【i 】，“所谓技术预见，就 是要对未来较长时期内的科学、技术、经济和社会发展进行系统研究，其目标就 是要确定具有战略性的研究领域，以及选择那些对经济和社会利益具有最大化贡 献的通用技术 。总体来说，技术预测和技术预见都是对未来可能出现技术的一 种估计。但是，技术预测强调的是技术的内在逻辑，使用的方法通常是趋势外推； 而技术预见强调的是对于技术走向的控制，认为技术本身并不是单独发展的，而 是受到各种外在因素的影响，确定如何对技术的发展施加正确的影响，使之能够 符合社会的利益。 科学合理的技术预见活动是人类了解和控制未来技术发展方向的有效方法。 通过技术预见活动，可以尽量降低技术发展过程中的不确定性，让技术朝着有利 于人类经济和社会进步的方向发展。如今，基于德尔菲调查的技术预见体系已经 形成，并在国家层面、企业层面等积极展开。德尔菲是一种十分有效的获取专家 一致性意见的预见方法，但是这种方法不能充分考虑未来事件之间的相互影响。 然而，在实际生活中事件之间是普遍联系在一起的，某一事件的发生或者不发生 都会对其它事件产生影响。为了克服德尔菲的这一弊端，交叉影响分析方法 ( c r o s s i m p a c t a n a l y s i s ) 被提出，并和德尔菲等其它方法一起被广泛应用于技术 预见活动中。 目前，交叉影响分析方法还处于不断发展和完善过程之中，国内外相关学者 在这种方法的基础上不断提出新的思路和新的分析过程。因此，交叉影响分析方 法还没有一个固定的分析模式。实际上，交叉影响分析方法可以被认为是一个一 般性的术语，它表示了一簇分析方法。这些分析方法都一个核心的思想在预 见事物未来发展情况时需要充分考虑相关事件之间的交叉影响。但是，根据事件 之间的交叉影响怎样去构建数学模型来定量地预见事物发展规律却存在多种不 北京工业大学管理学硕士学位论文 同的见解。例如，按照预见内容的不同，交叉影响分析方法可以分为用于预见事 件发生概率的模式、用于预见事件发展趋势的模式和用于选取关键事件的模式； 而在用于预见事件发生概率的交叉影响分析方法中，事件之间影响的作用方式还 有加法模型、乘法模型和r 空间模型等三种不同的说法。与此同时，随着技术 预见过程中新问题的提出，有学者又在交叉影响分析方法的基础上衍生出其它基 于事件之间交叉影响的分析方法，如在交叉影响分析过程中考虑时间因素，将交 叉影响分析方法与层次分析法相结合，以及基于马尔柯夫链的交叉影响分析方法 等。 上个世纪七八十年代，我国有一些学者对交叉影响分析方法进行了介绍性研 究，其中一些学者也对交叉影响分析进行了一定的改进。但是，最近几年很少有 学者对交叉影响分析方法进行深入研究。因此，积极搜集和总结国外对交叉影响 分析方法研究的最新成果，并依据目前先进的科技手段积极实现从搜集数据资料 到运用交叉影响分析方法进行技术预见的全过程就显得十分必要。正是基于这种 考虑，本文对交叉影响分析方法进行了整理，并对基于交叉影响分析方法的整个 技术预见流程进行了探索。 1 2 技术预见的研究现状 技术预测是技术预见的源头，技术预见是技术预测发展的延伸。对于技术预 见的研究和实践首先要从技术预测谈起。技术预测活动兴起于2 0 世纪4 0 年代【2 】。 那时，影响科学技术发展的外界因素较少受到关注，因而技术预测多表现为已有 技术发展轨迹的外推【3 】。二战之后，科学技术的发展日益受到政府的关注和支持， 决策中需要确定研究与开发的优先领域、投资规模和时间进度，促进了定量预测 方法的发展，2 0 世纪7 0 年代以后，这些预测方法已经发展得相当成熟【4 】。此后 由于定量技术预测对技术系统外因素影响估计不足和缺乏数据支持等原因而在 商业领域逐渐失去原有吸引力。与此同时，从市场需求出发考虑技术发展趋势的 预测方法得到人们的普遍关注。2 0 世纪8 0 年代末以来，一种基于德尔菲调查的 定性预测方法日益受到政府和企业的重视，并且在实践中不断完善和发展，形成 了技术预见方法【3 j 。 2 0 世纪9 0 年代以来，技术预见活动逐渐成为世界潮流。不仅发达国家积极 开展大规模技术预见活动，发展中国家也纷纷启动了各个层面的技术预见计划和 关键技术选择研究。与此同时，国际组织如亚太经济合作组织( a p e c ) 、联合国 工业发展组织( l r n i d o ) 以及国际经济合作与发展组织( o e c d ) 等，在跨国技 术预见研究和经验交流中扮演着越来越重要的角色，有关技术预见和优先领域选 择的国际会议也越来越受到政府、学术界和企业界的关注【3 1 。 为了正确把握我国技术发展的方向，我国各科研管理机构也在国家和地区层 面积极开展技术预见活动。2 0 0 0 年，中国科学院科技政策与管理科学研究所技 第l 章导论 术预见研究课题组开始了技术预见理论方法研究。2 0 0 1 年1 月，上海市人民政 府科学技术委员会启动了我国大陆地区第一个由地方政府资助的技术预见研究 项目。同时，上海市科学学研究所受市科委的委托，组建“上海市科技发展重点 领域技术预见研究项目组，开展技术预见研究【5 】。2 0 0 3 年中国科学院知识创新 工程重要方向项目“中国未来2 0 年技术预见研究 获得批准【3 】。 技术预见活动是以有效的技术预见方法为基础的。正是在各种技术预见方法 的指导下，技术预见活动才能合理的进行。目前常见的技术预见方法包括：德尔 菲，情景分析法、相关树法、趋势外推法、技术投资组合法、专利分析法、文献 计量方法和交叉影响分析方法等【6 】。日本曾经对2 4 7 个研究机构所用的预见方法 进行了一次调查，如图1 1 所示。德尔菲和情景分析法在应用程度和操作可行性 两个方面表现十分突出，是比较好的技术预见方法。交叉影响分析方法的应用程 度不高。 2 53 03 54 04 55 05 56 06 5 操作可行性 图1 1 技术预见方法的应用程度和操作可行性关系【7 】 f i g u r el - 1t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na p p l i c a t i o na n do p e r a t i o n a l i t y o f t e c l m o l o g yf o r e s i g h tm e t h o d s l t j 目前，国内外已经形成了比较完善的基于德尔菲的技术预见模式。并且，对 于技术预见方法应用的研究要远远多于对于技术预见方法理论的研究。技术预见 方法的研究和实践多集中在德尔菲、情景分析、层次分析、网络分析等方法，而 对于交叉影响分析方法的研究和实践相对较少。 如 笏 加 ：2 m 5 应用程度摹 北京工业大学管理学硕士学位论文 1 3 交叉影响分析方法的研究现状 1 3 1 国外研究现状 在实际生活当中，事件都是相互关联的，某一事件的未来状况在影响其它事 件的同时也会受到其它事件的影响。正是基于这种考虑，1 9 6 8 年g o r d o n 和h h a y w a r d 系统地提出了通过蒙特卡罗仿真模拟来预测事件发生概率的交叉影响 分析方法【8 1 。1 9 7 4 年，j c d u p e r r i n 和m g o d e t 提出s m i c 7 4 分析方法【9 l 0 1 。这 种方法通过调整专家对事件初始概率和条件概率的估计，从而得到符合概率基本 理论的事件的初始概率和条件概率，进而确定未来最可能发生的情景，或进行灵 敏度分析。它不通过蒙特卡罗仿真模拟来进行预测，而是在严格的概率论约束下 求解最优的事件发生概率。虽然这种方法与g o r d o n ( 1 9 6 8 ) 提出的方法不完全 相同，但是它的最终目的也是要对事件发生概率进行预测。 1 9 7 2 年，j u l i u sk a n e 提出k s i m 预见方法b 1 , 1 2 。这种方法不同于以上用于 预测事件发生概率的分析模式，而是通过对事件的初始情况和事件之间的相互影 响进行一定的运算来预测事件在未来某段时间内的发展趋势。 1 9 7 2 到1 9 7 4 年间，j c d u p e r r i n 和m g o d e t 提出了m i c m a c 方法【1 3 】。这 种方法通过变换代表了事件之间相互影响的交叉影响矩阵，进而发现隐藏在事件 之间直接影响之下的间接影响。通过计算某一事件对其它所有事件的影响力，以 及对其它所有事件的依存度，来判断事件的重要程度。g ih oj e o n g 和s o l i n g h i e m ( 1 9 9 7 ) 对这种方法进行了一定改进【l4 。 早期的交叉影响分析方法可以划分为三种基本的分析模式，分别是：用于预 见事件发生概率的模式、用于预见事件发展趋势的模式和用于选取关键事件的模 式。这三种模式都是围绕着事件之间的相互影响，通过不同的计算或者模拟方法， 来对未来进行分析和预测。 最近，随着经济和社会环境的日益发展，技术预见活动不断面临新的挑战。 为了实现对未来更好的预测，相关学者对交叉影响分析方法进行了新的尝试，如： 将交叉影响分析方法融入其它技术预见方法中，在应用交叉影响分析方法时考虑 其它因素( 如：时间) ，以及用模糊数对未来进行预测等。 将交叉影响分析方法融入其它预见方法中。2 0 0 4 年，k e u n t a ec h o ， c h e 0 1 s h i nk w o n 提出交叉层次分析法( c r o s s i m p a c th i e r a r c h yp r o c e s s ，c h p ) 1 5 】。 这种方法将基于蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析方法融入到层次分析法的分 析过程中去，有效地考虑了各个备选技术或项目之间的相互影响。2 0 0 5 年，m o n t o m a n i ，l s g a n e s h k o s h y 和v a r g h e s e 将基于蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析方 法和地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 。g i s ) 结合在一起【1 6 】。2 0 0 6 年，w b l f g a n gw e i m e r - j e h l e 提出交叉影响均衡法( c r o s s i m p a c tb a l a n c e ，c i b ) t 7 l 。 第1 章导论 这种方法将基于蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析方法融入情景分析之中，通过 给出未来事件的各种可能情景，经过多次一致性判断，从而找出最有可能出现的 情景。同年，a y a m ih a y a s h i 和k o j it o k i m a t s 等也将事件之间的相互影响融入情 景分析之中，并对全球气候情况进行了预见【1 8 】。 在应用交叉影响分析方法进行预见时考虑其它因素。1 9 9 7 年，c h e 0 1 s h i n k w o n 和k e u n t a ec h o 就开始在预见过程中考虑时间因素【例。2 0 0 7 年，s e y d a s e r d a ra s a n 和u m u ta s a n 系统提出了一种考虑时间因素的用于选取关键事件的 交叉影响分析方法刚。这种方法除了需要获取未来事件集合、初始情况和相互影 响等专家意见之外，还要获得专家一致认同的事件之间相互影响的时间间隔，然 后通过一定的算法得到事件之间相互影响的时间间隔最短的路径，进而最终确定 代表事件在系统中重要程度的影响力和依存度。 用模糊数对未来进行预测。1 9 9 7 年，a l k ap a r a s h a r ，r a k e s hp a l i w a l 和p r a m b a b u 提出f u z z y k s i m 方法，在用于预见事件发展趋势的交叉影响分析模式 中引入模糊数，并将这种方法应用在环境评价中去【2 l 】。2 0 0 4 年，u m u t a s a n ，c a f e r e r h a nb o z d a g 和s e c k i np o l a r 认为未来事件具有很多的不确定性，人类不能对未 来做出十分精确的预测，使用模糊数来对未来进行预测就显得更加合理，并在此 基础上提出了一种基于模糊数学的用于选取关键事件的交叉影响分析模式【2 2 】。 除了以上三个发展方向外，也有学者尝试使用一些客观数据，如专利信息等， 得到未来事件之间的相互影响，从而进行分析 2 3 1 。 理论研究不断发展的同时，对交叉影响分析方法的应用也在某些领域展开。 1 9 7 8 年，w i l l i 锄gs u l l i v a i l 用交叉影响分析方法预测太阳能工业的未来发展情 况刚。1 9 9 8 年，l u i sfa l a r c o n 和d a v i dba s h l e y 将交叉影响分析方法应用于项 目管理中的决策制定过程中【2 5 】。2 0 0 4 年，s e u n gh e o nh a n 和j a m e sd i e k m a n 将 交叉影响分析方法应用到项目管理过程中去，从而对成本风险进行控制瞄】。 1 3 2 国内研究现状 交叉影响分析方法在上个世纪七八十年代被引入我国，当时有几篇简单介绍 性文章出现。1 9 8 4 年，陈玉祥、马聘在我国最早介绍了基于蒙特卡罗仿真模拟 的交叉影响分析方法，他们用一个美国能源政策预测分析的例子讨论了交叉影响 分析的原理和分析步骤【2 7 】。1 9 8 5 年，陈实在其文章中介绍了基于蒙特卡罗仿真 模拟方法的共性，以及三种不同的计算交叉影响的通用模型，包括加法模型、乘 法模型和r 空间模型，并对模型的选择提供了一些原则【2 8 】。1 9 8 6 年，周忠明介 绍了基于蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析方法。他认为交叉影响分析实际上是 一种统计模拟技术，它使人们在预测无法精确量化的复杂系统行为时，能够比较 全面地考虑各种现象之间的交互作用，从而使预测结果更加符合实际。但是，这 种方法在估计初始概率和交互作用矩阵时受主观判断误差的影响，并且概率调整 北京工业大学管理学硕士学位论文 公式还缺乏充足的理论依据。对于许多难以精确量化的社会经济现象的长期预 测，它具有特殊的价值【2 9 1 。1 9 8 8 年，俞壮林简单介绍了交叉影响分析方法的提 出背景，分析步骤和优势劣势等【3 0 1 。 随后，一些学者对交叉影响分析方法的理论和应用进行了研究和实践。1 9 8 8 年，徐鸿德用交叉影响分析方法预测了废水处理技术的发展方向【3 。1 9 8 9 年， 程敷望将模糊数学引入交叉影响分析过程中，提出交叉模糊影响分析、法【3 2 】。1 9 9 1 年，昌杰将马尔柯夫链与交叉影响分析结合，从而减少了运算步骤【3 3 】。1 9 9 3 年， 金毓渝将交叉影响分析引入情景分析方法当中【3 4 1 。 最近几年，我国对于交叉影响分析方法的研究和应用比较少。2 0 0 5 年，来 自广西的学者g u a n gw u 和s h a o m i ny a n 将用于预见事件发展趋势的交叉影响分 析模式应用到病毒学研究中去【3 5 1 。 1 3 3 国内外研究的简要评述 综上所述，交叉影响分析方法是一簇充分考虑事件之间相互影响的技术预见 模式的总称。在其发展的过程中，主要形成了三种基本的分析模式，即：用于预 见事件发生概率的模式、用于预见事件发展趋势的模式和用于选取关键事件的模 式。目前，相关学者正积极地对交叉影响分析方法的理论和应用进行探索，如： 将交叉影响分析方法融入其它技术预见方法中，在应用交叉影响分析方法时考虑 其它因素( 如：时间) ，以及用模糊数对未来进行预测等。基于交叉影响分析的 技术预见模式还处于不断发展和完善之中。 由于技术预见活动在我国起步比较晚，同时由于交叉影响分析方法需要大量 的专家意见( 例如，对未来1 0 个事件的预测就需要专家做出包括事件初始状态 和交叉影响在内的1 0 x 1 0 = 1 0 0 次估计) ，并且预见的未来事件之间需要有较强的 相关性等原因，我国学者对于交叉影响分析方法的研究和应用明显不足。因此， 及时归纳和总结国外有关交叉影响分析方法的最新发展成果，并在此基础上进行 研究和应用，就显得十分必要。 1 4 研究框架和主要内容 在大量文献阅读的基础上，本文详细介绍了三种基本的交叉影响分析模式， 并简单介绍了三种比较有代表性的交叉影响分析方法的变形，即交叉层次分析 法、考虑时间因素的交叉影响分析方法和基于马尔柯夫链的交叉影响分析方法。 最后，本文总结归纳了基于交叉影响分析的技术预见模式的全过程，并将其应用 到北京e t c 系统( 不停车收费系统) 的预见过程中。本文的技术路线图及研究 框架如图1 2 所示。 注：c i a r o s s - i m p a c ta n a l y s i s ，交叉影响分析方法：c i - i p - - - c r o s s - l m p a c th i e r a r c h y p r o c e s s ，交叉层次分析方法；c i a t _ c m s s 如a c t a n a l y s i s w i t h t h n e c o n s i d e r a t i o n ，考虑 时间因素的交叉影响分析方法；m 卜i 地t a n tm c s s e a g e ，即时通信；g d s s _ g m u p d e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m ，群体决策支持系统。 图l - 2 交叉影响分析研究的拄术路线圈 f i g u r e l - 2 t e c h n o l o g yr 阻d m a po f c r o s s i m p a c t a n a l y s i s d u d v 根据如上技术路线，本文各章具体安排如下： 第1 章，导论。介绍研究背景和意义以及国内为对技术预见和交叉影响分 析方法的研究现状，并提出了本文的研究内容。 第2 章，交叉影响分析方法概述。介绍了三种基本的交叉影响分析方法。 第3 章，交叉影响分析方法的最新发展。介绍了三个具有代表性的交叉影响 分析的变形。 第4 章，基于交义影响分析的技术预见模式。详细介绍了用交叉影响分析方 法进行预见时的全过程。 第5 覃，基于交叉影响分析方法的技术预见模式的应用。用交叉影响分析方 法对北京e t c 系统的发展前景进行了预见。 第6 章，结论和展望。 15 论文的创新之处 本文的创新之处主要表现在以下三个方面： ( i ) 将基于即时通信技术的群体决策支持系统应用到专家组织和专家意见 获取过程中去，井结合头脑风暴和德尔菲技术，提出了基于交叉影响分析的技术 北京工业大学管理学硕士学位论文 预见模式。 ( 2 ) 将目前国内最流行的免费即时通信工具腾讯q q ，作为一个简单 的基于即时通信技术的群体决策支持系统，并用其组织e t c 系统方面的专家， 在头脑风暴和德尔菲技术的指导下，获取了专家的一致性意见。 ( 3 ) 对用于预见事件发生概率的交叉影响分析模式进行了计算机语言编程， 实现了对北京地区e t c 系统发展情况的预测。 第2 章交叉影响分析方法概述 第2 章交叉影响分析方法概述 从1 9 6 8 年g o r d o n 提出基于蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析模式后，国内 外相关者便在交叉影响分析方法的核心思想的基础上不断提出自己的观点和看 法，从而先后出现了用于预见事件发生概率、用于预见事件发展趋势和用于选取 关键事件等三种具有不同功能的模式。目前，国内外还没有对交叉影响分析方法 的比较完善和权威的定义。为了便于对这种方法的整体了解和把握，本文结合其 运行的核心思想及其在应用过程中的主要功能认为：交叉影响分析方法代表了一 簇基于事件之间相互影响的技术预见方法，它通过对事件集合以及事件的初始情 况和事件之间的相互影响等数据进行仿真模拟实验或者其它运算，从而预见事件 的发生概率或发展趋势，或者从众多事件中选取关键事件。 本章将分别详细介绍三种基本的交叉影响分析模式：用于预见事件发生概率 的模式、用于预见事件发展趋势的模式和用于选取关键事件的模式。 2 1 用于预见事件发生概率的模式 2 1 1 基本思想和初始数据形式 1 9 6 6 年，t j g o r d o n 和h e l m e r 为k a i s e r 铝业化学公司开发了“未来游戏， 以便于公司内部员工了解公司的现状，并积极参与公司长远发展规划的制定【3 6 】。 该游戏基本上构成了基于蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析模式理念的核心。 1 9 6 8 年g o r d o n 和h h a y w a r d 将如上“未来游戏”系统地提出，并形成了基于 蒙特卡罗仿真模拟的交叉影响分析模式。随后，j c d u p e r r i n 和m g o d e t 提出了 一种应用概率理论和最优化方法来实现对事件发生概率预测的分析模式。这种方 法后来受到许多学者的质疑，并且在实践中很少得到应用，因此在本文不对其做 详细介绍。这里用于预见事件发生概率的模式主要指基于蒙特卡罗仿真模拟的模 式。 在应用这种模式进行预见时，需要三种初始数据，即：事件集合、事件的初 始概率和事件之间的相互影响。事件集合是与预见目标相关的所有事件，代表了 预见活动的具体范围。初始概率一般用“0 到“1 之间的数字表示，“0 ”代 表事件在未来不会发生，“l ”代表事件在未来肯定会发生。 事件之间的相互影响有两种表现形式，分别是表示影响力大小程度的数字形 游戏的具体步骤为：( 1 ) 准备一些卡片，并对卡片进行编号，a ，b ，c ，d ：( 2 ) 在每一个卡片的正面写 上某一个未来事件，并根据主观判断给出其可能发生的概率；在其背面填写“如果此事件发生，那么a 事件发生的概率增加1 0 ，b 事件发生的概率减少1 5 ，”，“如果此事件不发生，那么a 事件发生的 概率减少1 ，b 事件发生的概率增加2 ，”，并给出简短的原因；( 3 ) 准备一个具有二十个侧面的骰 子，每一个侧面都有一个在0 和l 之间的数字：( 4 ) 随机选择某一卡片，同时摇动骰子。如果通过摇动骰 子得到的数字大于或者等于该卡片描写的事件发生的概率，则假定该事件发生。相反，如果得到的数字小 于该事件发生的概率，则该事件不发生；( 5 ) 翻转卡片，根据其背面的文字修订剩下的事件发生的概率； ( 6 ) 重复以上五个步骤，对每一个未来事件进行判断。最后得到两堆卡片，一堆代表发生的未来事件，另 一堆代表不发生的未来事件。 9 北京工业大学管理学硕士学位论文 式和表示某一事件发生或者不发生情况下其它事件发生隋况的条件概率形式。数 字形式的交叉影响一般用“+ ”表示正向的影响，“表示负向的影响；“1 、 “2 、“3 ”等数字表示影响的强度，例如：“1 ”表示较弱影响，“3 ”表示较 强影响。条件概率形式的交叉影响则直接列出了某一事件发生或不发生情况下其 它事件发生的概率。早期，一般使用数字形式表示事件之间的相互影响，然后再 通过一些经验公式来估计某一事件发生或者不发生情况下其它事件发生的条件 概率。后来，有些学者直接让专家预测条件概率形式的相互影响进行分析。这种 直接估计条件概率的形式给专家带来了相当大的工作负担。总之，在进行基于蒙 特卡罗仿真模拟的过程中最终需要的还是在某一个或多个事件发生情况下另一 事件发生的概率。初始数据如表2 1 所示。 表2 1 用于预见事件发生概率的模式的初始数据 t a b l e2 - li n i t i a ld a t ao f t h em o d e lf o rf o r e c a s t i n ge v e n t s h a p p e n i n gp r o b a b i l i t i e s 事件初始概率交叉影响 事件l事件2事件3事件4事件5 事件1 p ( 1 ) c i ( 1 ，2 ) c i ( 1 ，3 ) c i ( 1 4 ) c i ( 1 ，5 ) 事件2 p ( 2 ) c i ( 2 ，1 )c i ( 2 ，3 ) c i ( 2 4 ) c i ( 2 ，5 ) 事件3 p ( 3 ) c i ( 3 ，1 )c i ( 3 ，2 )c i ( 3 ，4 )c i ( 3 ，5 ) 事件4p ( 4 ) c i ( 4 ，1 )c i ( 4 ，2 ) c i ( 4 3 ) c i ( 4 ，5 ) 事件5p ( 5 ) c i ( 5 ，1 )c i ( 3 ，2 ) c i ( 5 3 ) c i ( 5 ，4 ) 注：p ( f ) 表示事件i 的初始概率，c i ( ，) 表示事件i 对事件，的影响。o ：s p ( f ) s l ， e l ( f _ ，) 可以有两种形式，数字形式的交叉影响：“+ ”代表正向影响，“一”代表负向 影响，数字代表影响强度；条件概率形式的交叉影响：用某一事件发生或者不发生情况 下的其它事件发生的概率来表示。 2 1 2 具体运算方法 蒙特卡罗方法，或称计算机随机模拟方法，是一种基于“随机数”的计算方 法。它的名字来源于驰名世界的赌城摩纳