發(fā)布時間：2020-11-17 14:31

　　 生物安全是國家安全的重要組成部分,生物事件嚴(yán)重威脅人民健康、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定和國防安全。進(jìn)入21世紀(jì)后,特別是在2001年美國發(fā)生“炭疽郵件”事件以后,國際社會認(rèn)識到生物恐怖已成為現(xiàn)實威脅,世界各主要國家開始全面加強國家生物安全能力建設(shè)。在2003年SARS疫情后,我國也開始著力加強我國生物安全能力建設(shè)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展,經(jīng)受了多次流感等疫情的考驗,更是參與了西非埃博拉疫情的處置,我國生物安全能力建設(shè)卓有成效。但是,我國生物安全能力具體處于何種水平,是否能夠滿足突發(fā)生物事件尤其是生物恐怖事件應(yīng)急處置需求,依然是當(dāng)前需要認(rèn)真思考的現(xiàn)實問題。應(yīng)急演練是檢驗和分析應(yīng)急能力建設(shè)的重要手段,其自身也是應(yīng)急能力的重要組成部分。突發(fā)事件往往各不相同,應(yīng)急準(zhǔn)備能力建設(shè)往往是根據(jù)不同類別突發(fā)事件在實踐經(jīng)驗教訓(xùn)以及大量科學(xué)研究基礎(chǔ)上,根據(jù)自身可能面臨的威脅與可行性而建立,面向的是“未來”事件。應(yīng)急演練是發(fā)現(xiàn)能力缺陷或缺項的重要手段,其通過模擬突發(fā)生物事件的處置過程,發(fā)現(xiàn)指揮協(xié)同、資源準(zhǔn)備、應(yīng)急決策等方面的難題和不足,為進(jìn)一步完善和發(fā)展國家生物防御能力體系提供啟示,受到世界各主要國家高度重視。與傳統(tǒng)的沙盤推演、實戰(zhàn)型演練、現(xiàn)場操練相比,基于計算機仿真的演練具有經(jīng)濟(jì)性、保密性、逼真性等優(yōu)點,尤其是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,計算機仿真支撐下的應(yīng)急推演逐步成為一種前沿的應(yīng)用范式。仿真推演的基本原理是對突發(fā)事件、環(huán)境、危害、干預(yù)過程等要素進(jìn)行建模,通過評估應(yīng)急方案對危害發(fā)展的影響,實現(xiàn)應(yīng)急處置的人機交互和模擬演練。如何構(gòu)建一個高度逼近現(xiàn)實的虛擬推演環(huán)境,始終是仿真推演的難點所在。仿真推演的關(guān)鍵技術(shù)涉及領(lǐng)域知識構(gòu)建、處置流程建模、危害發(fā)展仿真、結(jié)果評估分析等技術(shù)難點。在生物安全領(lǐng)域,目前國內(nèi)尚缺乏一個統(tǒng)一的推演框架,與生物事件應(yīng)急處置相關(guān)的專業(yè)知識和仿真模型很不完善,不能支撐實現(xiàn)仿真推演的實施。通過對國外具有代表性的生物事件處置演練案例的分析,結(jié)合我國應(yīng)急機制的特點,本文以炭疽氣溶膠生物恐怖事件為想定,針對事件處置仿真推演的框架表示、知識模型設(shè)計、任務(wù)流程建模、仿真結(jié)果分析評價等關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題開展了研究,為進(jìn)一步研制具有實際應(yīng)用價值的推演平臺奠定基礎(chǔ)。1.設(shè)計了生物事件處置演練總體方案,提出了仿真推演系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究需求通過對國內(nèi)外生物防御演練應(yīng)用案例的綜合剖析,基于計算機仿真技術(shù),人機交互的思想,創(chuàng)新提出了“沉浸交互式研究性”桌面演練的演練方式,明確了演練目的、組織方法、過程設(shè)計,并以炭疽氣溶膠生物恐怖事件為例界定了演練業(yè)務(wù)內(nèi)容。進(jìn)一步從方法和技術(shù)層面抽象定義了演練涉及的關(guān)鍵模型、模型間的交互原理,推演平臺結(jié)構(gòu)組成和功能需求等內(nèi)容,從推演組織和技術(shù)實現(xiàn)兩個層面形成一個完整的仿真推演框架。2.建立了生物防御領(lǐng)域知識本體模型構(gòu)建方法,初步開發(fā)了炭疽生物恐怖事件的知識本體模型領(lǐng)域知識的結(jié)構(gòu)化、形式化描述是實現(xiàn)推演數(shù)據(jù)集成、模型算法集成、應(yīng)用集成的語義基礎(chǔ)。利用本體知識工程技術(shù),本文定義了生物防御事件域、環(huán)境域、方案域、資源域、組織域、任務(wù)域的知識概念,明確了概念間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系,利用Protégé知識模型開發(fā)工具創(chuàng)新開發(fā)了一個炭疽生物恐怖事件的初步知識模型,為推演平臺的數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用集成,以及研發(fā)推演專家系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。3.設(shè)計了基于“業(yè)務(wù)流程建模與符號”(BPMN)的炭疽生物恐怖事件應(yīng)急處置任務(wù)流程,開發(fā)了流程管理原型系統(tǒng)仿真推演的核心在于領(lǐng)域任務(wù)流程的結(jié)構(gòu)化描述和任務(wù)相關(guān)的資源消耗模型,建立危害、任務(wù)、資源間的結(jié)構(gòu)化關(guān)系是定量評價資源消耗、跟蹤任務(wù)進(jìn)展、構(gòu)建推演視圖的基礎(chǔ)。針對炭疽生物恐怖事件,從“行動-任務(wù)-活動”3個層面建立了生物監(jiān)測、危害識別、現(xiàn)場評估、現(xiàn)場管理、病例管理、環(huán)境洗消的層次化、結(jié)構(gòu)化任務(wù)模型,建立了“任務(wù)-資源”間的量化配置關(guān)系,采用“業(yè)務(wù)流程建模與符號”(Business Process Model And Notation,BPMN)語言對建立的任務(wù)模型進(jìn)行了規(guī)范描述。基于XML語言和Activiti流程引擎,開發(fā)了流程管理原型系統(tǒng)。4.建立了集生物事件、危害演變、應(yīng)急任務(wù)、資源消耗于一體的處置過程仿真模型,初步實現(xiàn)了仿真推演的定量評價基于建立的仿真推演框架、知識模型和推演任務(wù)流程,應(yīng)用計算機仿真技術(shù)建立了中尺度生物氣溶膠大氣擴散、生物粒子沉降衰亡、資源消耗配置、醫(yī)學(xué)干預(yù)下的病程發(fā)展等關(guān)鍵模型,研發(fā)了一個可視化推演系統(tǒng)原型針對監(jiān)測預(yù)警能力需求問題,對不同預(yù)警延遲時間對不同規(guī)模尺度生物恐怖事件危害后果的減控效果進(jìn)行了模擬,實現(xiàn)了預(yù)警延遲時間對危害結(jié)果影響的定量評估;在此基礎(chǔ)上,針對資源約束下的醫(yī)學(xué)處置效果問題,對不同資源配置和處置延遲時間組合形成的多種干預(yù)策略的處置效果進(jìn)行了模擬,初步實現(xiàn)了應(yīng)急資源約束對危害態(tài)勢發(fā)展的影響評估。本文圍繞應(yīng)如何開展基于計算機輔助的生物恐怖事件桌面演練、如何為參演方提供一個共同的語義環(huán)境、如何使應(yīng)急方案能夠被計算機自動識別、如何描述生物恐怖事件危害發(fā)展與干預(yù)措施間的相互作用機制等科技問題。提出了一個生物事件處置演練方案的總體框架;解決了領(lǐng)域知識建模、任務(wù)流程建模和應(yīng)急處置能力評估等方面的技術(shù)難點。為進(jìn)一步研制具有實際應(yīng)用價值的推演平臺系統(tǒng),和開展生物事件處置的研究性桌面演練奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：軍事科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.9;R-05
【部分圖文】：

圖 2. 2 文案參考案例3. 領(lǐng)域知識領(lǐng)域知識是指生物防御應(yīng)急業(yè)務(wù)領(lǐng)域的現(xiàn)有知識，這些知識主要以文本，需要匯聚在一起并作為模型研究的輸入和推演決策的參考，主要包括(1) 戰(zhàn)略：在全球?qū)用婊驀覍用嬷贫ǖ纳锓烙傮w規(guī)劃，但現(xiàn)有的的內(nèi)容比較廣，將與推演主體相關(guān)的指導(dǎo)原則、目標(biāo)規(guī)劃、行動路線等，形成電子文本資料。(2) 預(yù)案：預(yù)案是根據(jù)戰(zhàn)略制定的應(yīng)對生物事件的預(yù)先行動規(guī)范，從層上，有國家、地區(qū)預(yù)案例，也有公安、衛(wèi)生、疾控等職能部門的預(yù)案。人員來自不同的職能部門，其決策的主要依據(jù)就是這些預(yù)案，同時由于能職責(zé)不同及專業(yè)不同，可能會導(dǎo)致這些預(yù)案間存在不協(xié)調(diào)和不一致，調(diào)這些不一致本身就是推演的重要目的之一。(3) 現(xiàn)場處置方案/臨床救治指南：方案指南是針對更具體的任務(wù)制定的，以及任務(wù)處置需要動用的資源能力以及能力要素的使用方法。這些業(yè)

軍事科學(xué)院博士學(xué)位論文 受訓(xùn)組制定一個應(yīng)急行動方案，通過技術(shù)組定義的 R 關(guān)系來觀察方案效果，反饋修改并完善形成更“好”的方案，及方案空間的優(yōu)化搜索過程。3. 生物防御任務(wù)清單（任務(wù)域本體）根據(jù)應(yīng)急方案建模原理的定義，應(yīng)急方案中的任務(wù)集是任務(wù)清單的子集，任務(wù)清單 TaskList 規(guī)定的所有可能的應(yīng)急任務(wù)，因此要制定和評估方案首先需要制定任務(wù)清單，供受訓(xùn)人員基于情景和能力在其中選擇需要采取的應(yīng)急任務(wù)。任務(wù)清單的研究的主要依據(jù)是戰(zhàn)略、預(yù)案、指南等現(xiàn)有非結(jié)構(gòu)化文本，從中抽取提煉形成結(jié)構(gòu)化的規(guī)范。(1) 任務(wù)分解基于層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)(HierarchicalTaskNetwork,HTN)的基本原理，將生物防御應(yīng)急處置過程分解為“使命—行動—任務(wù)”三個層次，分別為使命(Mission)層、行動(Action)層、任務(wù)(Task)層，如圖 2.3 所示：

軍事科學(xué)院博士學(xué)位論文評價性，即可對任務(wù)主體、任務(wù)對象、任務(wù)能力等進(jìn)行清晰的表述，因此是一個應(yīng)急行動方案的基本組元。(2) 任務(wù)網(wǎng)絡(luò)用網(wǎng)絡(luò)來描述任務(wù)間的時序關(guān)系，這些關(guān)系主要包括：順序、同步、交叉等基本結(jié)構(gòu)。城市生物防御應(yīng)急任務(wù)網(wǎng)絡(luò)案例如圖 2.4 所示：
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本文編號：2887614