基於決策理論規劃的應急決策研究

《基於決策理論規劃的應急決策研究》是依託華中科技大學，由曾偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於決策理論規劃的應急決策研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曾偉
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

針對應急決策的不確定性、協調性和風險性等特點，對應急決策中關鍵問題，包括基於預案的決策規劃、基於多主體協調機制的決策規劃以及風險敏感的決策規劃等內容進行研究。具體包括：以情景演算理論為基礎，採用邏輯程式與規劃相結合的思想，構建應急預案的形式化模板，研究基於預案模板的決策規劃方法；利用層次分解的思想，將複雜的應急決策任務進行層次分解，研究基於層次嵌套馬氏決策模型的應急決策；將應急處置任務的時間、資源約束以及協調機制引入馬氏決策規劃，研究基於多主體協調機制的應急決策規劃方法；以效用理論為基礎，並將風險效用函式引入馬氏決策規劃，研究風險敏感的應急決策規劃方法。本項研究以決策理論規劃為主要建模和分析框架，將邏輯演算與知識表示理論、馬氏決策規劃理論、多主體協調、風險效用理論等有關理論與方法綜合運用於應急決策科學問題的研究，對於探索和完善應急決策的一般理論和方法體系有重要意義。

結題摘要

本項目針對應急決策的不確定性、協調性和風險性等特點，對應急決策中關鍵問題，包括基於預案的決策規劃、基於多Agent協調的應急決策以及風險敏感的應急決策等內容進行研究。主要研究成果包括：基於邏輯程式與決策理論規劃相結合思想，研究了基於預案模板的決策規劃方法：採用面向決策理論的情景演算邏輯語言DT-Golog，建立預案的形式化模板，將情景演算與MDP規劃結合，在預案模板限定的可達狀態空間搜尋MDP最優策略，得到應急處置行動方案。考慮決策者的風險態度，研究風險敏感的應急決策規劃方法：利用one-switch效用函式描述決策者風險態度隨著財富（可看成應急資源）水平變化而變化，並利用群效用集結模型集結個人效用。基於MDP和群效用，建立動態、多階段的風險敏感群決策模型，並將財富水平引入到MDP模型狀態中。針對效用函式非線性帶來決策規劃不可分解問題，提出了劃分財富區間的逆向歸納算法，以求解（狀態，財富區間）下最優行動策略。利用層次分解思想，研究了多級層次MDP決策模型：將複雜的應急決策任務進行層次分解，考慮了不同層級決策具有不同時間尺度、不同層級決策之間相互影響，建立了多級層次MDP模型，提出了該模型的逆向歸納求解算法，分析了層級間互動對決策的影響。研究了應急任務持續時間、資源消耗不確定，以及時間、資源約束下應急處置任務網路規劃與調度問題：將MDP模型與約束滿足方法結合，同時考慮決策者的風險態度，提出了一種基於風險可接受度的應急任務網路規劃模型。利用約束滿足算法，剔除時間、資源違例的行動方案，利用風險可接受度剔除風險違例的行動方案，進一步縮減狀態空間，提高計算效率。研究了應急任務分配與執行過程中的協調問題：利用博弈論建立了動態任務分配模型，利用協調圖及價值規則對任務執行過程中的行動進行協調，結合強化學習方法，提出了綜合任務分配和任務執行協調的模型和算法。基於層次分解思想，並考慮到應急任務執行過程中根據態勢變化需要中斷執行的情形，研究了基於Option及其中斷機制的應急任務規劃方法。本項目以MDP理論為主要建模和分析框架，將邏輯演算與知識表示理論、多Agent協調、風險效用理論等理論與方法綜合運用於應急決策科學問題的研究，對於探索和完善應急決策的理論和方法體系有重要意義。