交通系统工程课程第七章冲突分析

1、第七章:决策分析方法-冲突分析一、对策论与冲突分析 冲突分析(Conflict Analysis)是国外近年来在经典对策论(Game Theory)和偏对策理论(Metagame Theory)基础上发展起来的一种对冲突行为进行正规分析(Formal Analysis)的决策分析方法。 其主要特点是能最大限度地利用信息，通过对许多难以定量描述的现实问题的逻辑分析，进行冲突事态的结果预测和过程分析(预测和评估、事前分析和事后分析)，帮助决策者科学周密地思考问题。它是分析多人决策和解决多人竞争问题的有效工具之一。国外已在社会、政治、军事、经济等不同领域的纠纷谈判、水力资源管理、环境工程、运输工程等

2、方面得到了应用，我国也已在社会经济、企业经营和组织管理等领域开始应用。 对策(Game)是决策者在某种竞争场合下作出的决策，是一种人为的不确定型决策(竞争或对抗型决策)。作为一类特殊的决策问题，对策的基本模式(概念模型)如图610所示。一般决策： Vij = f (Aj,j)Aj: 决策者第I中选择， I=I , m (行动方案、可控因素、决策变量)j：决策对象所处的第j种环境条件，j= I , n (自然状态、不可控因素、状态变量)Vij：决策系统状态的价值函数（益损函数） 人为不确定性决策： Vij (A)= f (Aj,Bj)Aj: 决策者第I中选择， Bj： 竞争对手第j种选择 Vij

3、 (A)：决策者的益损（赢得、支付）函数对策： G= N,A,VG -GAME，N - 局中人集合A - 局中人策略集合V-赢得、支付或益损值 图610 对抗型决策的概念模型 对策论起源于20世纪20年代初，40年代中和60年代中均得到了很大发展，70年代以来在许多方面又取得了丰硕成果。 70年代初，N.Howard(英)提出了一种以现实生活中最容易出现 的情况为基础的对策理论Metagame Theory(偏对策理论)。其基本思想是认为在选择策略时要考虑其他局中人可能的反应，即将各局中人的策略作为一种函数，使其构成更高一级的对策，即偏对策。另外，在该理论描述中，主张用结局的优先序代替其赢得值

4、，从而使得对策模型的可实现性大大增强。 到了80年代，M.Fraser和W.Hipel(加拿大)在偏对策的基础上，提出了一种研究冲突事态的方法冲突分析方法. 冲突分析方法的主要特色是： (1) 能最大限度地利用信息，尤其对许多难以定量分析的问题，用冲突分析解决起来更显得得心应手，因而较适于解决工程系统中考虑社会因素影响时的决策问题和社会系统中的多人决策问题。 (2) 具有严谨的数学(集合论)和逻辑学基础，是在一般对策论基础上发展起来的偏对策理论的实际应用。 (3)冲突分析既能进行事前分析，又能进行事后分析。 (4)分析方法在使用中几乎不需任何的数学理论和复杂的数学方法，很容易被理解和掌握。 二

5、、冲突分析的程序及要素 1、冲突分析的一般过程 冲突分析的一般过程或程序如图611所示。 冲突问题对冲突事件背景的认识与描述建 模稳定性分析决 策结果分析与评价YN图611 冲突分析过程示意图 (1)对冲突事件背景的认识与描述主要包括： 冲突发生的原因(起因)及事件的主要发展过程； 争论的问题及其焦点； 可能的利益和行为主体及其在事件中的地位及相互关系； 有关各方参与冲突的动机、目的和基本的价值判断； 各方在冲突事态中可能独立采取的行动。 (2)冲突分析模型(建模) 对冲突事态进行稳定性分析用的冲突事件或冲突分析要素间相互关系及其变化情况的模拟模型，一般用表格形式比较方便。 (3)稳定性分析是

6、使冲突问题得以“圆满”解决的关键，其目的是求得冲突事态的平稳结局(局势)。 (4)结果分析与评价 主要是对稳定性分析的结果(即各平稳局势)做进一步的逻辑分析和系统评价，以便向决策者提供有实用价值的决策参考信息。 2、冲突分析的基本要素 冲突分析的要素主要有： (1)时间点：“冲突”开始发生时刻的标志。 (2)局中人(Players)：是指参与冲突的集团或个人(利益主体)，他们必须有部分或完全的独立决策权(行为主体)。 (3)选择或行动(Options)：是各局中人在冲突事态中可能采取的行为动作。 (4)结局( es)。各局中人冲突策略的组合共同形成冲突事态的结局。 (5)优先序或优先向量(Pr

7、eference Vector)。各局中人按照自己的目标要求及好恶标准，对可能出现的结局(可行结局)排出优劣次序，形成各自的优先序(向量)。 三、CA基本方法举例Cuban Missile Crisis (CMC) 1.背景 1956年末至1959 1961年4月及1961年中 1962年10月14日 美 苏 维持现状 维持现状 实施空袭 撤除导弹基地 设置封锁圈 加剧局势紧张化 本分析的类型和目的2. 建模（1）明确基本要素 时间点：1962年10月中旬 局中人：美、苏 行动：美 空袭 封锁 苏 撤除 升级（2）表达及综合结局 1.空袭0101010101010101202.封锁001100

8、110011001121基本结局可行结局美： 3.撤除0000111100001111224.升级000000001111111123十进制数0123456789101112131415苏： （3）确定优先序美：46572130119108苏：04625173119108 3. 稳定性分析 基本假设：每个局中人都将不断朝着对自己最有利的方向改变其策略；局中人在决定自己的选择时，都会考虑到其他局中人可能的反应及对本人的影响；全局平稳结局首先对每个局中人来说都是个体平稳的。 （1）确定单方面改进结局UI（Unilateral Improvement） （2）确定个体稳定状态 合理稳定（Ration

9、al stableR） 连续处罚稳定（Sequentially sanctioned stableS） 非稳定（UnstableU） （3）确定全局平稳结局（EquilibriumE） 全局平稳EE个体稳定rsuuruuuruuu美:46572130119108UI4442221111116611995310个体稳定rsrururuuuuu苏:04625173119108UI065775603124 4. 结果分析“0” “2” “6” 美 苏同时处罚性稳定结局对于局中人A，考虑非稳定结局q,如果局中人B对于q也是非稳定的那么他们的单方面改进结局有可能合并成一个同时处罚性稳定结局，见教材P16

10、0。q139108p66, 57,37,3,5，12,1,3,6,5,7 四、冲突分析一般方法 不可行结局的类型（Type）Type在逻辑推理上不可能形成在策略的优先选择上不可能出现在合作可能上不可行在递阶要求上不可行局中人自身12局中人相互之间3456n人冲突中第i个局中人稳定性分析的程序 开始对于局中人i,结局q有UI吗？对于局中人i,由q的UI结局q0其他局中人是否有UI？吗？其他局中人由q0其造成的一切结局q/，对于局人i而言，全都比q 更优吗？对于局中人i,由结局q的UI结局还有吗？q是合理稳定性结局，记作rq是非稳定性结局，记作u（检查同时处罚性稳定，若是记作u）q是连续处罚性稳定

11、结局，记作sq是全局平稳结局，记作E结束YNNYYN课程小结问题系统分析模型与方法评价与决策问题“系统工程课程内容不系统” 系统工程（SE)是从总体出发,合理开发、运行、革新一个大规模复杂系统（特别是管理系统）所需思想、理论、程序、方法的总和（或总称），属于一门综合性的工程技术和交叉学科。 通过学习，主要使学生掌握研究与解决各种复杂管理问题的系统分析原理及方法。 系统分析（SA）是在对系统问题现状及目标充分挖掘的基础上，运用建模及预测、优化、仿真、评价等方法，对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析，为决策者选择满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。 SA是SE的核心内容、分析过程和基本

12、方法。认识问题探寻目标综合方案模型化优化或仿真分析系统评价决策（分析）NY初步SA规范分析系统分析(SA)程序图综合分析设定问题、形成意识模型找出影响要素要素关系分析（关系图）建立可达矩阵(M)和缩减矩阵（M/）矩阵层次化处理(ML/)绘制多级递阶有向图建立解释结构模型分析报告比较/F 学习初步分析规范分析综合分析ISM实用化方法原理图认识问题界定系统要素及其因果关系分析建立结构模型建立量化分析模型仿真分析比较与评价政策分析初步分析规范分析综合分析SD工作程序图认识评价问题(5W1H)搜集、整理、分析资料方案准则主体选择评价方法、建立评价模型分析、计算 评价 值综合评价提交决策初步分析规范分析综合分析系统评价程序图冲突问题背景描述建立冲突分析模型