基于案例推理的城市应急决策支持模型
2022年12月27日

(1)面临的重大管理问题

应急决策是突发事件应急管理的关键环节,决定了危机状态下城市的治理成效。传统应急决策主要依赖于应急预案,根据事件级别采取相应措施。但由于预案相对抽象,不仅情景设置简单,而且处置流程粗略,往往不利于快速处置,针对性也不强。特别是,一旦灾情复杂化,预案可操作性将受到影响,经验短缺问题凸显。习近平总书记在中央政治局第十九次集体学习时强调要“积极推进我国应急管理体系和能力现代化”。其中,提升应急决策能力是“能力现代化”的重要组成部分。在此要求下,应当充分发挥应急管理数字化转型的赋能作用,推动数据信息化向决策智能化转变。应急决策时间紧、任务重,基于人工智能技术借鉴历史案例经验将有助于提升决策效率与效果,赋予决策前瞻性,有效弥补单纯依靠应急预案的不足。

(2)解决问题的思路与方法

为优化应急决策,避免时间压力下做出“拍脑袋”的盲目决策,减轻决策带来的社会风险,本研究采用人工智能领域中的案例推理技术为应急决策提供基于历史案例的知识支持,并构建相应的决策支持模型。历史案例是先前经验的客观集合,向过去学习、迁移经验是人类认知与学习的典型过程。案例推理能够通过寻找相似的历史案例获取旧问题的解决方法,并将其应用在目标案例中尝试解决新问题。该技术有利于认知突发事件规律,促进应对方案快速制定,增加应急决策者的可用知识量。

案例推理遵循案例检索、重用、修正、保存的逻辑流程,以及包含案例表示与案例库构建等基础工作。基于此,本研究设计了如图1所示的内容架构。基于案例推理的城市应急决策支持模型符合新时代应急管理“情景-应对”型范式的基本要求,适用于辅助复杂突发事件应急决策。首先,采用知识表示模型实现应急案例的全要素表达,包含涉及次生衍生灾害的事件链、突发事件情景概要与后果、应对任务等方面。其次,完善应急案例库的顶层设计,同时考虑突发事件分类与演化两个维度,充分满足应急案例的存储需求。然后,面向目标案例,从领域、结构、属性三个层面匹配相似案例,并根据决策者偏好实现案例推荐。最后,一是参考历史突发事件的演化路径,预估目标案例的事件链;二是参照过去详尽的处置流程,生成目标案例的应对方案。此外,还进一步探讨了应急案例的评价、修正、归档等后续工作。

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图 1 城市应急案例推理的内容架构

(3)推广和应用效果

围绕城市应急案例推理,相关研究成果已发表在Safety Science、Journal of Contingencies and Crisis Management、International Journal of Disaster Risk Reduction、Natural Hazards Review、系统工程理论与实践、管理评论、系统管理学报等国内外高水平期刊(见图2),以及应急管理部主管的《中国应急管理报》。研究受到国家自然科学基金面上项目“经验短缺情形下复合灾害风险控制的策略迁移模型研究”(72274123)、青年项目“案例驱动下韧性城市应对级联灾害风险的情景设计方法”(71904121)、重大研究计划重点项目“城市社区安全服务大数据共享-治理机制的模型分析方法”(91746207)和“非常规突发事件应对决策任务规划的支持模型集成原理与方法”(91024028)的支持。此外,相关咨政建言报告也获得国务院办公厅采纳和应急管理部主要领导批示,有关灾害情景构建的研究成果已服务于国家防总办公室和吉林省防指联合举办的城市防汛应急实战演练方案的改进优化,以及上海市青浦区防汛防台综合应急演练方案的总体设计。

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图 2 城市应急案例推理相关论文情况

目前,结合相关研究成果,已初步推进城市应急案例推理系统的原型设计(见图3),致力于服务应急响应阶段的风险应对与应急处置,以及应急准备阶段针对相关突发事件情景的培训演练。未来将通过加强与上海市应急管理局的战略合作,共同探讨城市应急案例推理系统在灾害事故风险隐患排查、情景分析研判、先期应急处置、应对方案制定等方面的落地应用,旨在辅助应急决策,提升上海市应急管理能力。

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图 3 城市应急案例推理系统的原型设计