● 摘要
稀有事件(Rare Event)的发生对人类的生产和生活产生了巨大影响，为了趋利避害，要求对稀有事件的发生与防范进行研究，目前相关研究工作不多，且多集中于定性分析层面。人类社会防灾减灾的目标迫切要求对稀有事件的发生规律有定量的掌握，并在此基础上进行科学决策，但由于稀有事件发生机理的复杂性和发生模式的多样性，定量化分析的难度很大，目前研究程度还很低。为，本研究着力于稀有事件定量分析方法研究，建立面向稀有事件的、工程上适用的、便于推广使用的定量化评估方法，利用该方法，可以将各种累积的观测数据利用起来，对稀有事件的发生规律有一个科学的掌握，同时可以针对稀有事件制定一套合理的决策方案，以合理的投入得到较好的效果。本研究力图实现如下目标：(1)建立可操作性强的稀有事件定量化评估方法及预警方法；(2)建立针对稀有事件的科学决策方法；3)运用现代虚拟现实技术，建立仿真平台，作为训练操作者、事故分析、决策方案选择的辅助手段。本文的研究工作主要体现在以下几个方面：1.建立对不同数据类型适应面广、可操作性强、便于推广使用的稀有事件概率评估方法。其手段是综合利用已有的研究成果，找出适合稀有事件不同类型累积观测数据特点的评估方法，重新组织成为一个完整的概率评估解决方案，其中主要利用了回归分析、小样本处理方法、异常数据剔除、增长过程检验及对应的处理方法。2.克服已有利用马氏过程求解方法只能解决串联、并联或简单混联系统问题的缺点，将常规方法里捆绑在一起进行分析的马氏过程建模和系统功能分析进行了剥离，得出形式非常简单的复杂系统马氏过程稳态概率的解析解。应用时，可直接利用该结论，结合功能分析就可以非常容易地得到复杂系统的稳态可用度。3.将粗糙集和神经网络方法相结合进行稀有事件预警方法研究：利用粗糙集理论提取关键信息，再通过神经网络进行稀有事件的预警。4. 以相关的损失、防范策略与救助措施等作为决策变量，利用计算机仿真技术，进行稀有事件决策方法研究。建立稀有事件的仿真模型，通过各种不同方案的仿真运行与对比，从中选择出合理的稀有事件决策方案。5. 以减少运算量且运动效果逼真为目的，进行适合低硬件配置系统的虚拟现实真实运动实现方法研究。利用得出的研究成果，结合稀有事件中的需要，开发了可用于特殊情况训练、事故原因分析和场景再现的机场降落仿真软件。本课题来自两个基金课题：(1)国家自然科学基金重点资助项目——不确定性和风险管理决策的理论应用研究(编号：79930900/G0104)；(2)教育部博士学科点专项基金资助项目——虚拟现实仿真环境下的序贯决策理论与应用研究(编号：20020006004)。