基于案例推理的突发公共卫生事件应急决策方法研究

1、基于案例推理的突发公共卫生事件应急决策方法研究 基于案例推理的突发公共卫生事件应急决策方法研究作 者 姓名. 工 .态. .导师及职称匦麴援拯羞挞塾援年月 合肥工业大学本论文经辩论委员会全体委员审查确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求辩论委员会签名:工作单位、职称主髫/仍仁席:;矿 相狂/中伺委 员:与年俸衲反、,导 师:乞孵哆叹耐,喜张独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标志和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得盒目曼王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、工作的同志对本研究所做的任何奉献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。,学位论文作者签字:了变、签字日期:加一年月/目学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金目巴王些盔堂 有关保存、使用学位论文的规定,有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅或借阅。本人盒曼里些太堂,授权 可以将学位论文的全部或局部论文内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书粘学位论文者签名:导师签名:彳辗靠签字日期:沙诈岁月 日签字日期:口/乙年岁月 曰学位论文作者毕业后去向:工作单位: :通讯地址: :基于案例推理

3、的突发公共卫生事件应急决策方法研究摘要由于科学技术的进步、经济的飞速开展,人类社会的复杂性与不确定性有了极大的提升,这些都给突发事件的发生提供了极好的温床。突发公共卫生事件作为所有社会突发事件中一种频发的突发事件种类,对公民的平安、健康以及经济开展与社会的稳定都带来了极大的负面影响,加上现代交通运输的便捷性所带来的社会上人与物的高流动性也给突发公共卫生事件发生后的快速传播提供了通道,因而国家一直很重视突发公共卫生事件的监控与快速应对,关于突发公共卫生事件的应急决策方法的研究也一直是各国学者研究的焦点。缺乏系统完善的应急知识、决策时问短、决策信息缺失以及高心理压力等往往是突发公共卫生事件应急决策

4、者常面临难题。应急预案一直被视为是应对突发公共卫生事件的有力武器,但应急预案通常是由相关专家制定,专家的领域知识以及专家对突发事件发生的诱因、作用机理等的了解程度决定了应急预案的质量,故应急预案的获取途径一直是应急管理的一项薄弱环节。本文将案例推理技术引入突发公共卫生事件的应急决策领域,用以往的应急决策案例代替应急预案,给应急决策者提供指导。应急案例也是一种应急知识、应急策略的表现形式,但与应急预案不同的是它不是由人主动制定而是来自于历史经验,因而案例推理方法可以很好解决应急预案系统中预案获取瓶颈的问题,另一方面本文通过案例结构相似度进行案例局部匹配也可以很好解决应急决策信息部分缺失问题。本文

5、以案例推理的工作过程即循环为主线,首先介绍了突发公共卫生事件案例表示的两种方法即面向对象方法与基于的方法,并给出了基于主成分分析的案例属性优化方法,然后对基于算法的案例检索策略进行了设计,内容包括案例中不同类型属性的相似度计算方法,基于层次分析法和案例覆盖度两种案例属性权重确定方法,以及案例中存在属性值缺失的情况下案例属性权重的调整,并给出了一种基于案例学习和用户交互相结合的案例修正策略。最后对这种突发公共卫生事件的案例推理系统进行了系统分析与设计。案例推理关键词:突发公共卫生事件 应急决策. , .,., ?.,?,., .一.,.? . , .,.: ;?;致谢首先衷心感谢导师杨善林教授在

6、整个论文撰写过程中给予的指导与帮助,杨老师不仅治学严谨、学识渊博,而且诲人不倦、关爱学生,在两年多的研究生学习阶段,杨老师在同常学习和学术研究方面给予了我很多帮助,尤其给我的课题研究提出很多建设性的意见,如果没有杨老师的指导与帮助,本人很难按期完成这篇论文。同时感谢企业建模与优化研究所的左春荣教授,左老师不仅在常的学习和工作中给予很多指导与帮助,而且为我们提供了齐全的软硬件资源和舒适的学习生活环境,让我们能专心投入学术研究和工作。同时感谢计算机网络系统研究所王小佳老师在论文写作过程中的指导与帮助。感谢企业建模与优化研究所的任明伦老师、马英老师、李凯老师、靳鹏老师在学术和生活方面给予的热心帮助。

7、感谢企业建模与优化研究所的魏巍、周玉琴、张欢、杨盼盼、梁楠楠、张嫣然、周扬等同学的关心与帮助。感谢父母这么多年的默默付出以及对我的鼓励与支持没有你们的关爱与支持,我很难取得今天的成就。感谢在百忙中抽出时问评阅我论文以及参加论文辩论的各位专家最后再次衷心地感谢所有帮助过我的老师们、同学们和亲友们作者:丁杰年月日求第一章绪论?.研究背景.非常规突发事件概述.信息技术在突发事件应急决策中的应用?.突发公共卫生事件概述?.国内外研究现状.基于信息技术的应急管理与应急决策研究现状.案例推理研究现状.本文的思路与章节安排?.第二章相关知识概述。.智能决策中常用智能推理方法比拟.案例推理在突发公共卫生事件应

8、急决策领域的应用?.案例推理应用于突发公共卫生事件应急决策领域的优势?.案例推理应用于突发公共卫生应急决策需要解决的难题?.本章小结?.第三章突发公共卫生事件应急案例的表示与案例属性的优化.案例表示方法研究?.面向对象的案例表示方法?.基于的案例表示方法?.突发公共卫生事件案例属性分析?.突发公共卫生事件中案例属性的优化?.突发公共卫生事件中案例属性的相关性分析?.基于主成分分析的案例属性优化?.本章小结?.第四章突发公共卫生事件应急案例的检索与修正.案例检索方法概述.基于算法的案例相似度算法设计?.案例中不同类型属性相似度计算方法?.案例属性值的归一化处理?.案例属性权重确实定.基于结构相似

9、度的案例属性权重调整?.应急案例的修正?.案例修正的方法.案例修正中的难题?.基于学习和交互相结合的案例修策略?.本章小结?.第五章突发公共卫生事件案例推理系统的分析与设计.系统需求分析?.系统工作流程分析.基于的系统平台搭建.本章小结?.第六章总结与展望.总结.改良建议及研究展望?参考文献?。插图清单图.案例推理系统的工作过程?.图?突发公共卫生事件经济损失属性数据.图?案例属性相关性分析结果?.图.基于梯形隶属度函数的模糊属性描述.图?模糊区间属性的区间分布情况之一?.图?层次分析法中属性权重的分层结构?.图基于学习与交互相结合的案例修正图?系统用例图?.图?系统整体流程图图?案例检索流程

10、图.图.系统框架图?一表格清单表?特征向量矩阵.表?不同类型案例属性相似度计算实例?.表? 参考值?.第一章绪论.研究背景.非常规突发事件概述随着科学技术同新月异的进步,以及人类社会工业化、城市化进度的加快,人类社会下在逐渐步入高险社会。快速便捷的交通以及方便高效的信息传递已经大大提升了现代社会的不确定性。在当今的社会生活中,无论是对于一个国家还是地域来说,突发事件越来越成为一种“常态。【年美国的“.以及随之而来的白色炭疽粉末事件给国际社会突发公共事件的应对与管理敲响了警钟 ,年席卷亚洲的不仅夺去了许多人的生命还给亚洲各国的经济开展和社会稳定带来了很多负面影响。?周易?中讲:“安而不忘危,存而

11、不忘亡,治而不忘乱】,因而突发公共事件的发生以及应对方法的研究自古有之,只是现代科技的进步,使得社会生活中诸多不确定、不和谐、不稳定因素加以放大,加剧了突发公共事件发生的几率以及突发公共事件给社会经济和人类生活的不利影响,突发公共事件不仅直接威胁人类的平安,影响人类的健康,还会对经济开展产生不利影响,甚至引起社会的动乱和政局的不稳,例如同本前首相菅直人就因为地震、海啸后导致的核泄漏应对不当而下台,因而突发公共卫生事件的应急决策与应对处理措施的研究一直是世界各国研究的焦点。在?国家突发公共事件总体应急预案?将突发公共事件定义为,突然发生造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社

12、会危害,危及公共平安的紧急事件【。根据突发公共卫生事件产生的原因或发生的机理,学术界比拟一致地将突发公共事件划分为自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会平安事件四大类。并依据突发公共事件发生的严重程度、可控性以及影响的范围又可分为级特别重大、重大、较大和一般四个级别。任何突发事件发生前都有一个潜伏期,这个时候未发生突发事件更多地被称之为危机,所以危机理论是突发公共事件应急管理领域最常用的一种理论。等人在学术界对危机管理理论的概念还没有统一的定义,朱德武【】、任生德【其著作中分别给予了不同的阐述,但其实这些观点大同小异,都强调了危机管理的目的是通过各种途径减少突发事件发生的几率,并减轻突发事件发

13、生后给社会和组织带来的不利影响,并强调了事前预防在突发事件应急管理中的重要作用。危机的演化过程通常包括潜伏期、爆发期、延续期、控制期和恢复期五个阶段,因而危机管理也有个生命周期,其中每个阶段都有大量紧迫、艰巨和细致的工作要认真做好,一个环节的失误和延缓都有可能造成下一个阶段工作的被动,从而影响整个危机事件的解决。危机管理的五个阶段如下:监测防范阶段。这一阶段的主要工作有加强突发事件监测站点与监测网络的建设,健全和完善突发事件的监测与预警制度。大多数突发事件在发生前往往伴随着很多征兆例如某些地区突发疫情爆发之前往往会伴随大量牲畜的死亡,因而针对这些征兆,加强监测就会在突发事件的预防与应对中占得先

14、机。但并不是所有的突发事件都能保证准确的预测例如地震,这时候组织就应该提前准备应急预案,应急预案是根据人类现有的知识,推理出在突发事件发生后应该要迅速采取的应急措施,这样可以保证突发事件发生后应急工作有条不紊地进行。同时为了提高突发事件发生后应急预案的执行速度与效率,平时加强应急预案的演练,以及开展危机教育,传授公民和组织成员各种突发事件的应对措施也是这一阶段的工作之一。识别控制阶段。科学收集和分析各种信息,第一时间识别危机。构筑防止危机进一步扩散的“防火墙。这一阶段的工作不仅仅是第一阶段检测的延续,它还需要决策者具有敏锐的洞察力和判断力,准确识别危机和突发事件发生前的各种征兆,采取措施防止危

15、机的进一步扩散与演化,从而为突发事件的应对赢取时间。综合处理阶段。启动应急预案,实行全方位处理。这个阶段是控制危机局面减少各种突发事件对社会不利影响的关键阶段。这一阶段的能否顺利开展首先要确保以下两个条件:一、应急物资与救援人员是否充足与准备充分;二、救援队伍是否专业高效,有没有一个专门的突发事件应对处置小组来领导与协调给方面、各部门的救援活动。评估学习阶段。这一阶段的主要工作是调查突发事件发生的主要原因,并查找该突发事件应对处理过程中有待改良的地方。为下一次该类突发事件的预防、监测以及应对处置提供借鉴之处。恢复重建阶段。恢复重建不仅包括物质上的重建还包括精神心理上的重建与组织机构的重建,不仅

16、要尽快恢复生产、生活,还要对受害群众进行心理咨询与辅导,让他们重拾对生活上的信心。.信息技术在突发事件应急决策中的应用随着计算机技术、网络技术以及数据库技术的开展,越来越多的信息技术被应用在管理领域。像早期的机、甚至到现在的、都已经发展成为计算机应用很成熟的一个领域。信息技术的主要优点在于数据的快速传输与处理,这对于同样是管理领域却对决策与反响时间有苛刻要求的应急管理来说,无疑是最好的选择。基于的突发事件灾情通知与发布系统、基于的突发事件地点定位与地理信息获取以及灾情跟踪分析系统、各式各样的突发事件应急管理系统以及应急决策支持系统等这些先进的信息技术都已经成功应用于社会的各个方面。目前应用于突

17、发事件应急决策领域的信息技术主要包括以下几方面。计算机与通信技术应急管理系统通过利用集成的信息网络和通讯系统,集数据、语音、图像等信息资源为一体,辅助政府的应急管理机构协调交通、公安、消防、医疗卫生等多个社会公共职能部门,以统一的接收中心和处理平台,为民众提供相应的应急救援效劳。它以现代的无线通信技术、技术以及定位技术等作为支撑,整合社会多部门、多行业的已有数据资源,实现对社区各类突发事件的实时响应与调度指挥。目前,应急管理系统的支持工具较多,比拟著名的是美国联邦应急管理系统,。采用了传统的/模式,许多应用软件安装在客户端,其中包括应用程序、货物检测设备、系统以及政府分布式供给模型等。随着计算

18、机技术与通信技术的开展,越来越多的设备与软件将被应用于应急系统中,这些必将提高应急管理系统的性能,使得应急管理系统更好地效劳于社会。图像处理技术随着科学技术的开展和计算机的广泛应用,图像处理技术也越来越多地应用在应急管理的中的各个方面,例如年雅典奥运会和年北京奥运会上,基于高清摄像头的电子监控设备,对监控突发事件、消除事故隐患起了很大作用。除此以外人脸识别、车牌号识别等图像处理技术在案件侦破、反恐等领域取得了很广的应用,这些都可以为公安部门消除社会平安方面的潜在威胁提供帮助。智能信息处理技术应急决策不同于常规决策,即使是正确的决策如果不第一时问及时执行,这个正确决策也就失去了意义,因而突发事件

19、的决策者需要的是直观明了的决策知识指导。数据库、应急管理信息系统为应急数据的存储、查询、统计等功能提供了支持,但这些查询的数据、统计的结果往往很难满足应急决策者的需求,因为它们还达不到知识的层面,那些从数据到信息最终到知识的提升过程应急决策者们没有时问去完成。因而随着信息技术的开展和信息量的急剧增长,如何从这些海量数据中提取知识,将那些只有单纯的数据收集和简单统计分析的应急管理系统转变为具有自动化智能分析的应急决策支持系统将成为一种趋势。智能信息处理技术是关于信息处理智能化的综合学科,是信息科学、人工智能、知识工程、数据库、网络技术、多媒体信息处理、逻辑科学和认知科学等交叉开展的结果。智能信息

20、处理技术主要研究复杂信息系统的知识处理,包括知识处理的数学根底和逻辑根底、大规模知识处理的计算模型、可视化与智能化人机接口技术、智能信息处理平台和工具等。因而智能信息处理技术也是突发事件应急管理中用于对海量应急数据进行分析处理,挖掘潜在应急知识的常用方法。.突发公共卫生事件概述突发公共卫生事件是目前比拟频发的种非常规突发事件,它的官方定义是指没有先兆或预警,事先不可预测而突然发生的,原因明确或不明,在一定区域或范围内涉及非特定人群,危害公众健康及生命并影响社会稳定的事件。它往往具有以下几方面特点。突发性突发性是指突发公共卫生事件是在短时间内突然发生的,它没有任何征兆,目前也没有什么先进的技术和

21、有效的手段进行提前预测。它的发生往往令人有种手足无措之感,从而使得有关部门在较短时间内很难想到很周全的应对之法。危害性突发公共卫生事件的发生往往表现为发病人数多、病死率高。尤其像近几年发生的、甲型等系列传染病,传染性强,发病时间短,病死率高。对人民群众的生命健康有极大的危害。突发公共卫生事件对社会的另一个次生危害性表达在它能引起较大的社会波动,例如发生后的消毒液和板蓝根抢购事件以及“甲型发生后抵抗猪肉事件等,这些都是人类面临恐慌时的常反响,但它给经济开展带来的波动性和社会开展带来的不稳定性,那么是有关领导部门必须要注意防范的。传播的迅速性由于交通的便捷性,导致了现代社会人和物的流动性较大,这些

22、都给突发公共卫生事件发生后的快速传播提供了途径。因而突发公共卫生事件发生后需要在第一时间采取快速应急措施,以免突发公共卫生事件形成愈演愈烈之势,正是突发公共卫生事件的这一特性才凸显了计算机辅助决策在突发公共:卫生事件应急管理中的意义,因为如果采取常规的人为决策必然延长决策的时问,而且在高心理压力下进行的决策其结果的真确性与合理性也较难保证。有害物质侵入人体是导致突发公共卫生事件的直接原因,这里的有害物质主要分为三类。物理类,如各类放射性物质,例如年由于海啸而导致的日本福田核泄漏事件是该年最大的突发公共卫生事件;化学类,主要指一些有毒有害的化学物质,例如前几年发生的多人误食亚硝酸钠而导致的中毒事

23、件,还有近几年由于三聚氰胺而导致的问题牛奶事件等。生物类,主要指细菌、病毒类微生物,例如年,由于冠状病毒而导致的疫情,以及年始发于美国和墨西哥的甲型流感等。虽然突发公共卫生事件发生的直接原因就是由于有害物质侵入人体所致,但导致突发公共卫生事件发生的间接诱因却多种多样,正是由于此才导致了突发公共卫生事件的防范比拟难。这里将介绍几种比拟常见的诱因。周期性爆发和非周期性爆发的各种传染病周期性爆发的传染病是指由于地理、气候等因素再加上人为的疏忽而导致的,每隔一段周期循环爆发的或易于爆发的各种传染病,例如常发生于春季的急性脑膜炎,以及常发生于秋冬季节的季节性流感等。由于医学的进步和人为的防范,现在周期性

24、爆发的传染病得到了较好的控制,但如果不留意这些传染病还会有大规模爆发的可能。相对于周期性爆发的传染病,非周期性爆发的传染病成了近几年突发公共卫生事件的发生的主要诱因。由于大自然的生物多样性,自然界中存着许多人类目前还不清楚、不了解的各种细菌与病毒,一旦人类接触了它们,就会使很多人得病,从而导致了突发公共卫生事件的大规模爆发,例如、甲型就是一种非周期性爆发的传染病,在它们大规模爆发之前人类对它们的了解不多。化学品泄漏或误食、食品药品质量问题或不标准的医疗操作化学品是一把双刃剑,人类的很多药品或食品添加剂的主要成分都包含一些化学品,如果使用得当,化学品可以用于饮食或治疗疾病以及人类社会生活的各个方

25、面,但一旦被滥用也可能危害人类健康,从而造成突发公共卫生事件。例如 年山西文水县发生的毒酒事件,就是由于不法分子利用甲醇勾兑白酒,而导致多人死亡,以及年问题牛奶事件也是由于不法商家为了利益,在牛奶中非法添加三聚氰胺而导致了多名婴儿死于。肾结石。这两起案例都是由于利益驱动,不法商人在食品生产中使用了非法食品添加剂而酿成的突发公共卫生事件,而年代的河南发生的多人艾滋病交叉感染事件那么是由于贫民在卖血浆过程中不标准的医疗操作所致。对于由这类原因而导致的突发公共卫生事件那么可以从加强食品药品质量监管,取缔非法和不具有营运资格的食品、医药用品采卖点,加强医院的医疗标准监督,取缔医疗环境差或没有行医资格的

26、小医院小诊所等方面来加以杜绝和控制。其他突发公共卫生事件所导致的次生灾害与其他突发事件不同的是,突发公共卫生事件不仅可以单独发生,更常见的是它往往以次生灾害的形式在其他突发事件发生后相伴而生。例如战争、地震、水灾、旱灾、火灾、泥石流等这些突发事件发生后,除了直接造成人员的死伤外,还可能造成饮用水和食物污染,从而导致肠道、呼吸道传染病的泛滥,最终甚至蔓延成瘟疫。洪涝发生的同时也可能导致疟疾和血吸虫疾病的大规模爆发。加勒比岛国海地于 年月日发生里氏.级地震,不仅造成.万人丧生, .万人受伤,由于没有及时采取有效的医疗防范措施,还问接造成 人感染霍乱。有鉴于此,当一般灾难性突发事件发生后,人类往往要

27、加强作为次生灾害的突发公共卫生事件的监控与防范,汶川地震发生后,政府立即加强了灾后卫生与疾病的防范工作以及水源的平安检查工作,因而才没有导致大规模疫情的爆发。.国内外研究现状.基于信息技术的应急管理与应急决策研究现状从.节可知,现代信息技术在应急管理中发挥着越来越重要的作用。在应急决策信息收集方面遥感技术、地理信息系统、全球定位系统都有用武之地。除此以外一些智能处理技术、数据挖掘技术也应用在突发事件预测、电子预案处理与应急响应等方面。从减灾、准备、响应、恢复应急管理周期的四个不同阶.等】利用技术,设计段分析了在应急阶段中所起的作用。了一个基于的城市化学事件应急预案决策支持系统,用于对化学品特征

28、的分析和显示以及危险化学品泄漏事件的模拟和评价,并在此根底上生成应急措施和方案;余芳用、技术设计并开发了一个基于?的疾病监测与预警信息系统; .等叫将技术应用于应急预案系统中;秦永平等?将数据挖掘技术引入公共卫生事件的预警、预报领域,设计了一种病爆发的关系进行挖掘取得较好的效果。.案例推理研究现状案例推理是一种全新的人工智能推理技术,它工作原理类似于人类的思维过程,即人类在解决未知或不熟悉领域的问题时总是先从头脑中搜索以往类似问题的解决方法与解决方案,再将这些方案作为参考来解决当前问题。本文从案例推理的理论研究、应用研究以及案例推理作为一门智能处理技术与它与其他相关技术的融合研究三方面来介绍案

29、例推理目前的国内外研究现状。案例推理的根本理论研究案例推理的根本理论研究主要围绕案例推理的四个阶段,在案例推理的知识表示方面,国内外学者都进行了相关研究。德国柏林大学的等¨】提出了一种基于的案例表示语言,并进行了基于表示案例的相似度计算研究,最后在实际中开发了一种用于航班预订和选择的案例推理系统,应用结果显示,有着知识表示简单,通用性强、表达灵活等优点。国内方的张英菊等【提出一种包括了概念树、本体模型、元模型的三层框架的通用应急案例表示法。周凯波等【结合于面向对象技术,提出了一种面向对等将本体技术应用于案例的表示,基象的案例表示方法。谢红薇?、张月雷于本体表示的案例具有可重用、可共享

30、、可进化等优点,因而基于本体的案例表示方法也是未来案例推理开展的一个方向。在案例检索的研究方面,骆敏舟、孟妍妮等研究了基于神经网络的案例检索模型,赵卫东】等提出在案例检索前先对案例进行聚类分析,通过案例的分类来提高案例的检索效率。秦玉平、张本生等?将案例中的属性类型进行分类,不同的属性类型采用的不同的相似度计算方法,明显提高了属性相似度计算的准确性与合理性。在案例调整的研究方面,段军等人提出并实现了一种基于广义算子模型的案例修正方法,常春光【】等归纳了案例推理中主要的案例调整方法,并论证了各种调整方法的适用条件,最后给出了一种通用的案例调整框架。在案例库的维护方面李建洋【等提出了一种基于相似粗

31、糙集技术的案例库维护策略,该方法用相似关系替代传统粗糙集中的等价关系,通过有效利用相似差异矩阵来进行案例库维护,不仅防止了冗余还减少了案例维护工作中相似度计算量。案例推理的应用研究早期的案例推理系统大多应用在法律、烹饪和医药等领域,随着人类在实际应用中发现案例推理方法具有规那么推理所不具有的优势后,案例推理方法也被推广应用于社会的各个领域,尤其是对于那些经验丰富但知识缺乏的产品设计、故障诊断、突发事件的应急管理与决策等领域的问题,案例推理方法更是首选。例如严军将案例推理和关联规那么应用于汽车故障诊断;徐勇将案例推理方法应用于工程机械的快速设计;.】等人将案例推理引入森林火灾】的救援方案系统,这

32、是案例推理在应急管理领域的早期尝试。国内方面陈今【将案例推理方法用于应急预案的检索,构建了一个基于案例推理的突发性水污染事件应急预案系统;曾睿【】设计并实现了一个基于案例推理的突发大气污染事件决策支持系统。案例推理与其他智能技术的融合研究越来越多的人认为案例推理不仅仅是一门技术更是一种通用的问题处理办法,它不仅有很广的应用领域,而且在实际应用中它往往还融合了其他的智能处理技术例如数据挖掘技术、?技术、模糊逻辑和智能优化算法等。何夏清详细分析了蚁群算法和数据挖掘技术在案例推理系统中的应用,.介绍了一种基于?的分布式案例推理系统框架,并将这种系统应用于车辆出行的个性化路线选择。.本文的思路与章节安

33、排全文共分五章,主要内容如下第一章绪论介绍了论文的相关背景知识,主要包括非常规突发事件的定义、突发事件常用的应急方法,信息技术在突发事件应急管理中的应用,最后介绍了本文主要研究的突发公共事件种类一一突发公共卫生事件的相关知识。第二章简要介绍案例推理、规那么推理、神经网络等常用的智能决策方法,并进行了比拟研究,从而最终确定将案例推理方法引入突发公共卫生事件的应急决策,分析了将案例推理应用于突发公共卫生事件应急决策领域的优点以及要解决的问题。第三章主要研究了突发公共卫生事件应急案例的表示方法,本章在介绍案例表示方法根本要求的根底上,着重介绍了两种目前比拟常用的而且计算机比较容易实现的案例表示方法:

34、面向对象方法以及基于的方法,比拟了两种方法的优劣,然后提取了突发公共卫生事件案例中的核心属性,考虑到案例中的属性较多,本章最后研究了主成分分析在应急案例属性优化中的应用。第四章是突发公共卫生事件案例推理系统的核心,首先介绍了案例检索常用的方法,然后在此根底上着重介绍了基于算法的突发公共卫生事件案例检索,其中包括基于层次分析法与基于覆盖度两种案例属性权重确定方法以及在案例属性值存在缺失情况下案例属性权重调整策略,并对突发公共卫生事件中的案例属性进行分类,给出了案例中不同类型案例属性的相似度计算方法。第五章在二、三、四章的理论根底上,对突发公共卫生事件的案例推理系统进行了分析与设计,其中包括系统的

35、需求分析、系统流程分析以及基于平台的系统框架设计。第二二章相关知识概述.智能决策中常用智能推理方法比拟文章研究背景中提到了智能信息处理技术在突发事件应急决策中的应用。其实智能信息处理技术并不是最早应用于突发事件应急决策,随着决策支持系统技术的开展,尤其是传统的基于数据库与模型库的决策支持系统向基于四库三功能的智能化决策支持系统演变的过程中各种智能推理技术逐渐为人所知,目前常用的智能推理方法较多,本文只介绍案例推理、规那么推理、神经网络这三种较为常用方法。案例推理案例推理思想最早是于年, 在 一书中提出,它不是一门专门的技术而是解决问题的一种通用方法。它的原理比拟简单,推理过程类似于人类形象思维

36、方式,即人类在遇到未知领域问题对不是首先分析该问题的产生原因,而是会通过类比借鉴以往类似问题的求解方法以及该方法的实际效果来问接解决这类问题。以下是案例推理的循环有的学者认为是其中还包括案例表示环节。新问题检索 陬丽溪万膘例集。?一?保存重用、遇塞型一,修正应用于新问题图?案例推理系统的:作过程案例推理方法的显著优点有:信息的完全表达,增量式学习,形象思维的准确模拟,知识获取较为容易,求解效率高等。神经网络神经网络起源于世纪年代,它是由大量的、简单的神经元广泛地互相连接而形成的复杂网络系统,比拟实用于信号处理与模式识别。该系统中的每个神经元都有一个输入向量,并产生一个输出向量来作为下一层神经元

37、的输入向量,每个神经元中包含权重信息,能单独地处理信息。因而整个神经网络其实类似于一个黑盒子,通过一个训练集能完成各神经元中权重的修,从而实现推理功能。神经网络方法的优点是同样不需要充分的领域知识支持,而且该方法的容错性较强,但该方法的工作过程完全不可见,生成结果的可解释性差,而且该方法仅对复杂符号数据处理的效果也不理想。规那么推理这种方法将领域相关知识形式化地描述化为决策规那么,并存入规那么库中,它的推理过程就是通过这些“的规那么找到相应的处理方法,因而这种方法与案例方法不同,更类似于人类的推理与演绎思维。这种方法的优点是在保证规那么库真确的前提下,能快速得到真确的决策结果。这种方法的缺点也

38、是明显的,面向复杂领域的知识库可能很大,而且难维护,而对于人类不熟悉的领域,这种规那么库的建立就更不可能。以上各种智能推理技术各有优劣,具体适用于不同的领域。以下是这些方法的比拟。表?三种智能推理方法比拟案例推理 规那么推理 神经网络领域知识缺乏、 具有较好理论模 纯粹数值处理、适用领域 经验丰富 型、领域知识丰 模式识别、信号,昌 处理等领域经常变化、无深需要复杂的案不适用领域 例修、查询结 入了解的问题领 复杂符号处理果需要优化且 域精确要求高“规 由大量神经元知识表现形式 案例、知识隐性 那么、知识表示较 互联形成的复难提取 显性化 杂网络,知识隐性难提取增量式学习、不 先验证知识、完

39、不需要先验知识,但需要训练工作前提 需要任何先验 善的推理规那么库知识 集数据结果的可解释 形象思维模拟、 规那么演绎推理、 黑盒式推理、结性 可解释性好 结果可解释性好 果可解释性差.案例推理在突发公共卫生事件应急决策领域的应用.案例推理应用于突发公共卫生事件应急决策领域的优势从上文三种智能推理技术的比拟中可以得知案例推理在解决领域知识缺乏但经验丰富的领域问题方面比拟有优势。其实将案例推理应用在突发公共卫生应急决策主要有以下两方面优点:案例推理能解决应急决策知识获取的瓶颈问题突发公共卫生事件的种类较多,发生的原因也多种多样,这些都使得如果采取规那么推理来进行突发公共卫生事件的应急决策,必然给

40、规那么库的构建带来难度,就以普通的传染疫情与食物中毒事件为例,其中导致传染病发病的细菌或病毒有很多种,每种细菌或病毒的传播方式和媒介不一样,以及每种病菌致病的身体部位也可能不一样,同理导致食物中毒事件的化学药品与致病菌也有很多种,如果按这些因素组合成决策规那么,必然导致组合爆炸。而且像最近几年发生的、甲型很多都是由人类刚发现的病菌引起的疾病,人类还没有这些病菌的相关知识,所以当这些疾病爆发时人类短时间内还没有方法获得这些疾病的应对指导规那么,这就是所谓的知识获取瓶颈问题。但案例推理方法可以很好解决这些问题,当某个突发公共卫生事件是由一种未知的病菌引起时,可以根据致病部位、病症以及其造成的影响等

41、属性来查找以往类似突发公共卫生事件案例来获得借鉴信息。而且案例推理存在着增量式学习的优点,随着案例库的增加,该案例推理系统能解决的知识领域也不断拓宽,能获得的应急决策案例也越来越完善。案例推理能解决应急决策信息缺失的问题突发事件普遍面临的一个难题是短时间内很难收集决策所需要的所有信息,如果等突发事件所有决策信息完全收集完,就算得到完善的决策结果也没有多大意义,因为已经错过了最正确的决策时间,因而突发事件的决策大多是一种动态完善决策,第一时问决策是必须的,然后随着决策信息的逐步收集,再对第一时间的决策进行一次到屡次的逐步完善。而案例推理可以将目标问题收集到的局部信息与案例库中的案例进行局部属性匹

42、配,从而可以很好解决这些局部信息缺失的决策问题。本文第四章将给出目标案例存在属性确实情况下案例检索过程的处理方法。.案例推理应用于突发公共卫生应急决策需要解决的难题当然将案例推理方法应用于突发公共卫生事件的应急决策也面临以下几方面的难题需要系统开发人员考虑。案例的表示与案例库的构建案例信息如何表示,案例库存储如何实现这是所有案例推理系统都必须要面对的问题,突发公共卫生事件应急案例包含的信息较多,包括患者身体病症的信息、造成损失的信息以及应对措施的信息,如何将这些信息以案例的形式存储在计算机上是实现案例推理系统辅助突发公共卫生事件应急决策的前提。案例检索方法的设计目前案例推理的方法有多种,开发人

43、员应该根据效率要求选择适宜的案例检索算法。同时突发公共卫生事件的应急决策问题往往面临着案例属性值缺失问题。如何在案例属性值存在缺失的情况下快速准确检索相似案例,是突发公共卫生事件案例推理系统要解决的另一个问题。案例修正算法的设计目前还没有关于案例修正通用方法的研究,案例的修下方法往往要根据具体的应用领域来确定,如何进行突发公共卫生事件应急案例的修正也是突发公共卫生事件案例推理系统必须要解决的问题。.本章小结本章主要介绍了案例推理、规那么推理、神经网络等常用的智能推理方法,比拟了这些方法的优劣以及具体的适用领域,并在此根底上分析了案例推理方法应用于突发公共卫生事件应急决策领域的优点以及要解决的问

44、题,为下文突发公共卫生事件的应急案例表示、应急案例检索等方面的研究奠定根底。第三章突发公共卫生事件应急案例的表示与案例属性的优化案例推理不注重知识的提取与显示化表示,但是案例作为知识的载体如何在计算机中进行存储那么是每个案例推理知识工程师必须要首先考虑的问题。目前关于突发公共卫生事件的描述信息大多以文本为媒介存储在计算机中,如果直接以文本方式存储与检索,那将与常规的信息检索毫无区别,它也就忽略了领域知识在案例检索中的指导意义,这样检索出来的案例必然不是很符合实际的应用。所以必须要将突发公共卫生事件案例其中的许多属性信息提取出来,并选择适宜的框架与方法组织与存储在计算机中,以供后面案例检索与案例

45、修正时使用。一个好的案例表示与组织方式对下一步案例检索的效率有着非常重要的影响。.案例表示方法研究目前关于案例表示方法的研究比拟多,常用的案例表示方法有产生式表示、面向对象表示法、语义网络表示法、框架表示法、脚本表示法、因果关系图等。每种案例表示方法有其各自的优缺点。通常衡量一种案例表示方法的好坏有以下几个标准:案例信息的完备性案例库中的一个案例通常代表着解决一类问题的一种途径和方法,不管采用何种案例表示方法,案例中的一些根本信息都不能丧失,学术界公认的案例根本信息应该包括问题描述、解描述以及结果描述三方面,以及由此而衍生的案例中各属性的层次与继承关系,这些信息都应该在案例中展现与描述。例如突

46、发公共卫生事件应急案例中至少要包含突发公共卫生事件的背景描述、病症病症、死亡人数、预防与应对措施以及预防与应对措施实施后效果的评价等,不管采用何种案例表示方法,案例中至少要包含这些信息,哪怕一些案例中上述的某些属性信息无法获取也要保存该属性对应的字段。案例表示的简单性案例表示的目的是为了使得案例中包含的信息有章有序,最终在计算机上实现存储与检索。如果案例的表示方法很复杂那样无疑给案例的存储与检索也带来了难度。案例表示的清晰性案例推理不同于规那么推理,能直接得到决策结果,它还需将检索到的案例加以修正后提供给有关用户来参考后由人来决策,所以案例表示的方法应尽可能地清晰、明了,这样不但方便案例库维护

47、人员对案例的操作与修正,而且检索到的案例也便于用户的阅读与参考。案例的易修改性与可扩展性案例推理本身就是案例库不断学习与完善的过程,这就对案例表示形式的易修改性与可扩展性提出了一定的要求。.面向对象的案例表示方法面向对象方法 是流行于世纪年代的一种新的软件开发方法,它最原始的目的是为了解决软件工程领域的一些困难,即传统的面向过程编程语言中属性和方法的别离而给程序编制带来的困难,这种困难随着软件规模的扩大,程序员解决的难度也逐渐增大。面向对象的概念那么可以很好地解决这个问题,它将的一个个实体通过一个个对象来进行模拟,并将这些实体的相关信息以及它与周围实体的交互行为抽象成一个个属性与方法,从而保证

48、了数据与函数的统一,因而面向对象方法对自然界实体的模拟更合理。面向对象方法中还提出了类的概念,即将那些具有共同属性和方法的对象抽象为同一个类,从而实现了对实体对象更高层次的抽象。封装性、继承性、多态性是面向对象编程的三个根本特性,封装性保证了对象数据的平安性;继承性保证了各个实体对象之间的层级结构,以及不同层级结构对象之问的数据与方法的传递性;多态性是指子类对象在继承父类的数据和方法后,在运行时还可以有不同的表现结果和行为,从而保证了程序的灵活性,多态性包括重载与覆写两种形式。如今面向对象的思想不仅仅应用于软件工程领域,信息系统、知识工程等领域也引入了面向对象的概念。利用面向对象方法进行突发公

49、共卫生事件的案例表示,除了在计算机上实现比拟容易外还,还有一个好处是可以借助于专业的面向对象分析工具来进行分析和描述。统一建模语言是一种广泛使用的面向对象分析工具,它具有定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用等优点,溶入了软件工程领域的新思想、新技术和新方法,它实际上不仅仅用于面向对象的分析与设计,它其实还从需求分析开始对软件开发的整个过程都可以提供支持与帮助。中提供类图、对象图、用例图、状态图、顺序图、活动图、协作图、组件图与配置图等一系列通用的符号,从用户功能需求、根本类与对象设计、软件结构模块等多角度描述系统,它可以说是系统分析人员、用户、程序员和其他系统开发人员交流的最正确工具。.基于

50、的案例表示方法是组织提出的一种标记语言,与不同的是,它不侧重于数据的定义与展示,而更重视数据的组织与存储,它是一种独立于具体应用软件和供给商的数据组织方式。由于其独立于具体的操作系统以及具体的应用软件平台,因而往往作为上信息交换的媒介,以及各种不同平台应用软件之问交换数据的接口,随着技术的开展,也广泛地应用在计算机软件和计算机通信的各个领域。的表示语法很简单,整个文档就是一个倒置树形的组织结构,该树形结构中的各个节点名和节点信息完全可以由用户自己定义,每个节点可以是一个叶节点也可以作为一个分支子树结构的根节点。通过这种树形结构可以将突发公共卫生事件案例的属性层次结构清楚表示出来。例如以下是突发

51、性传染病疫情通用的一种表示形式。.一背景介绍/时间/发生地点/传播媒介/传染性强弱/患者病症/心率.体温/感染人数/.死亡人数/预防措施/应对措施/其中每个元素都有开始与结束标识,其中每个元素既可以是根本的简单元素也可以是多个简单元素组合成的复合元素,例如表示每个突发公共卫生事件发生背景下患者病例信息属于复合元素,其中包含心率、体温、血压等多项生理指标。通过可以将一个突发公共卫生事件案例各方面的信息清晰表示出来,而且每个案例可以有多个组织结构,为了计算案例相似度时案例库中的案例与目标案例有相同的结构,每个案例的表示结构需要提前确定好。用进行案例表示的好处有:案例存储实现容易。本身就可以以文件形式存储在计算机中,而且文件中数据的读取不需要任何第三方插件,因而用存储数据占用的存储空间要比使用数据库少许多,因而目前很多的软件开发平台例如和