【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 認(rèn)識(shí)信息有差異?？茖W(xué)研究中的重大突破為人們提供了認(rèn)識(shí)世界、改造世界的重要信息，這類信息與原來(lái)的信息必有差異。信息 Ⅰ 的信息含量越大，它與原信息的差異就越大。 公理 2（解的非惟一性原理） 信息不完全、不確定的解是非惟一的 “解的非惟一性原理”在決策上體現(xiàn)的是灰靶思想?；野惺悄繕?biāo)非惟一與目標(biāo)可約束的統(tǒng)一。比公升學(xué)填報(bào)志愿，一個(gè)認(rèn)定了“非 某校不上”的考生，如果考分不具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì) .其愿望就很可能落空。相同條件對(duì)于愿意退而求其“次”，多目標(biāo)、多選擇的考生 .其升學(xué)的機(jī)會(huì)更多。 “解的非惟一性原理”也是目標(biāo)可接近、信息可補(bǔ)充、方案可完善、關(guān)系可協(xié)調(diào)、思維可多向、認(rèn)識(shí)可深化、途徑可優(yōu)化的具體體現(xiàn)。在面對(duì)多種可能的解時(shí) .能夠通過(guò)定性分析，補(bǔ)充信息，確定出一個(gè)或幾個(gè)滿意解。因此“非惟一性”的求解途徑是定性分析與定量分析相結(jié)合的求解途徑。 公理 3 (最少信息原理 ) 灰色系統(tǒng)理論的特點(diǎn)是充分開(kāi)發(fā)利用已占有的“最少信息” “最少信息原理”是 “少”與“多”的辨證統(tǒng)一，灰色系統(tǒng)理論的特色是研究“小樣本”、“貧信息”不確定性問(wèn)題。其立足點(diǎn)是‘有限信息空間”，“最少信息”是灰色系統(tǒng)的基本準(zhǔn)則。所能獲得的信息“量”是判別“灰”與“非灰”的分水嶺，充分開(kāi)發(fā)利用已占有的“最少信息”是灰色系統(tǒng)理論解決問(wèn)題的基本思路。 公理 4 (認(rèn)知根據(jù)原理 ) 信息是認(rèn)知的根據(jù)。 認(rèn)知必須以信息為依據(jù)，沒(méi)有信息，無(wú)以認(rèn)知。以完全、確定的信息為根據(jù)，可以獲得完全確定的認(rèn)知，以不完全、不確定的信息為根據(jù)，只能得到不完全、不確定的灰認(rèn)知。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 公理 5(新信息優(yōu)先原理 ) 新信息對(duì)認(rèn)知的作用大于老信息。 “新信息優(yōu)先原理”是灰色系統(tǒng)理論的信息觀，賦予新信息較大的權(quán)重可以提高灰色建模、灰色預(yù)測(cè)、灰色分析、灰色評(píng)估、灰色決策等的功效?！靶玛惔x”模型體現(xiàn)了“新信息優(yōu)先原理”。新信息的補(bǔ)充為灰元白化提供了科學(xué)依據(jù)。“新信息優(yōu)先原理”是信息的時(shí)效性的具體體現(xiàn)。 公理 6(灰性不滅原理 ) “信息不完全” (灰 )是絕對(duì)的。 信息不完全、不確定具有普遍性。信息完全是相對(duì)的、暫時(shí)的。原有的不確定性消失，新的不確定性很快出現(xiàn)。人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，通過(guò)信息的不斷補(bǔ)充 而一次又一次地升華。信息無(wú)窮盡，認(rèn)知無(wú)窮盡，灰性永不滅 [22]。 主要內(nèi)容 灰色系統(tǒng)理論經(jīng)過(guò) 20 年的發(fā)展，現(xiàn)已基本建立起一門(mén)新興學(xué)科的結(jié)構(gòu)休系。其主要內(nèi)容包括以灰色代數(shù)系統(tǒng)、灰色方程、灰色矩陣等為基礎(chǔ)的理論體系，以灰色序列生成為基礎(chǔ)的方法體系，以灰色關(guān)聯(lián)空間為依托的分析體系，以灰色模型（ GM）為核心的模型體系，以系統(tǒng)分析、評(píng)估、建模、預(yù)測(cè)、決策、控制、優(yōu)化為主體的技木體系。 灰色代數(shù)系統(tǒng)、灰色矩陣、灰色方程等是灰色系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)，從學(xué)科體系自身的優(yōu)化、完善出發(fā)，這里有許多問(wèn)題 值得進(jìn)一步深人研究。 灰色序列生成（灰算子）主要包括緩沖算子、均值生成算子、級(jí)比生成算子、累加生成算子、累減生成算子等。 灰色系統(tǒng)分析出灰色關(guān)聯(lián)分析以外，還包括灰色聚類和灰色統(tǒng)計(jì)評(píng)估等方面的內(nèi)容。 灰色決策包括灰靶決策、灰色關(guān)聯(lián)決策、灰色統(tǒng)計(jì)、聚類決策、灰色局勢(shì)決策和灰色層次決策等。 灰色優(yōu)化技術(shù)包括灰色線性規(guī)劃、灰色非線性規(guī)劃、灰色整數(shù)規(guī)劃和灰色動(dòng)態(tài)規(guī)劃等。 灰色控制的主要內(nèi)容包括本征性灰色系統(tǒng)的控制問(wèn)題和以灰色系統(tǒng)方法為主構(gòu)成的控制，如灰色關(guān)聯(lián)控制和 GM(1,1)預(yù) 測(cè)控制等。 灰色系統(tǒng)理論與火災(zāi)預(yù)測(cè)的結(jié)合點(diǎn) 火災(zāi)事故管理有很多方法，但目前最常用的事故管理主要采用行政手段、監(jiān)察手段、事后整改處理等“被動(dòng)”安全管理辦法，而現(xiàn)代化的安全哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 管理辦法則要求事故的預(yù)防要建立在事故發(fā)生機(jī)理、發(fā)展趨勢(shì)、各影響因素及相互關(guān)系基礎(chǔ)之上，即“主動(dòng)”安全管理。目前這樣的管理方法和體系在國(guó)內(nèi)其它行業(yè)己經(jīng)開(kāi)始發(fā)展，以事故預(yù)測(cè)分析模型為基礎(chǔ)的安全管理體系也逐步成熟 由于火災(zāi)生產(chǎn)事故管理“小樣本”、“貧信息”、“部分信息己知，部分信息未知”，用灰色理論的灰色預(yù)測(cè)進(jìn)行火災(zāi)事故發(fā)生情況的預(yù)知 也有其先進(jìn)性。影響火災(zāi)生產(chǎn)事故管理體系的因素有很多，其危害程度也是不確定的，用灰色理論的灰色關(guān)聯(lián)分析方法較常規(guī)方法有其優(yōu)越性，同時(shí)也為火災(zāi)的事故管理決策提供了有意義的參考價(jià)值。 五步建模思想 研究一個(gè)系統(tǒng)，一般應(yīng)首先建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的整體功能、協(xié)調(diào)功能以及系統(tǒng)各因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、因果關(guān)系、動(dòng)態(tài)關(guān)系進(jìn)行具體的量化研究。這種研究必須以定性分析為先導(dǎo)，定量與定性緊密結(jié)合。系統(tǒng)模型的建立，一般要經(jīng)歷思想開(kāi)發(fā)、因素分析、量化、動(dòng)態(tài)化、優(yōu)化五個(gè)步驟，故稱五步建模。 第一步：開(kāi)發(fā)思想，形成概念，通 過(guò)定性分析、研究，明確研究的方向、目標(biāo)、途徑、措施，并將結(jié)果用準(zhǔn)確簡(jiǎn)練的語(yǔ)言加以表達(dá)，這便是語(yǔ)言模型。 第二步：對(duì)語(yǔ)言模型中的因素及各因素之間的關(guān)系進(jìn)行剖析，找出影響事物發(fā)展的前因、后果，并將這種因果關(guān)系用框圖表示出來(lái)，如下圖 31所示： 前因 后果 前因 后果 X1 Y X Y X2 (a) (b) 圖 一對(duì)前因后果（或一組前因與一個(gè)后果）構(gòu)成一個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)系統(tǒng)包含許多個(gè)這樣的環(huán)節(jié)，有時(shí)，同一個(gè)量既是一個(gè)環(huán)節(jié)的前因，又是另一環(huán)節(jié)的后果，將所有這些關(guān)系連接起來(lái)，便得到一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的、由多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的框圖（如下圖），即為網(wǎng)絡(luò)模型。 環(huán)節(jié) 環(huán)節(jié) 環(huán)節(jié) 1 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖 第三步：對(duì)各環(huán)節(jié)的因果關(guān)系進(jìn)行量化研究，初步得出低層次的概略量化關(guān)系，即為量化模型。 第四步 ：進(jìn)一步收集各環(huán)節(jié)輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，利用所得數(shù)據(jù)序列，建立動(dòng)態(tài) GM 模型，即動(dòng)態(tài)模型。 動(dòng)態(tài)模型是高層次的量化模型，它更為深刻地揭示輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)之間的數(shù)量關(guān)系或轉(zhuǎn)換規(guī)律，是系統(tǒng)分析、優(yōu)化的基礎(chǔ)。 第五步：對(duì)動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行系統(tǒng)研究和分析，通過(guò)結(jié)構(gòu)、機(jī)理、參數(shù)的調(diào)整，進(jìn)行系統(tǒng)重組達(dá)到優(yōu)化配置、改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的目的。這樣得到的模刑，稱之力優(yōu)化模型。 五步建模的全過(guò)程，是在 .五個(gè)不同階段建立五種模型的過(guò)程： 語(yǔ)言模型→網(wǎng)絡(luò)模型→量化模型→動(dòng)態(tài)模型→優(yōu)化模型 在建模過(guò)程中，要不斷地將下一階段中所得的結(jié)果回饋 ，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)往，使整個(gè) 模型逐步趨于完善。 灰色系統(tǒng)建摸的基木思路可以概括為以下幾點(diǎn)： （ 1）定性分析是建模的前提 . （ 2）定量摸型是定性分析的具體化 . （ 3）定性與定量緊密結(jié)合，相互補(bǔ)充 （ 4）明確系統(tǒng)因素，弄清因素間的關(guān)系及因素與系統(tǒng)的關(guān)系是系統(tǒng)研究的核心 （ 5）因素分析不應(yīng)停留在一種狀態(tài)上，而應(yīng)考慮到時(shí)間推移、狀態(tài)變化即系統(tǒng)行為的研究要?jiǎng)討B(tài)化 （ 6）囚素間的關(guān)系及囚素與系統(tǒng)的關(guān)系不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的 （ 7）為了將控制論中卓有成效的方法和成果推廣到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、生杰等研窮領(lǐng)域中系統(tǒng)模型應(yīng)具有可控 性 （ 8）要通過(guò)模型了解系統(tǒng)的基本性能，如是否可控變化過(guò)程是否可觀測(cè)等 （ 9）要通過(guò)模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷，搞清現(xiàn)狀，揭示潛在的問(wèn)題 . 環(huán)節(jié) 4 環(huán)節(jié) 3 環(huán)節(jié) 2 環(huán)節(jié) 5 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 （ 10）應(yīng)從模型獲取盡可能多的信息，特別是發(fā)展變化的信息 .如系統(tǒng)是能夠持續(xù)不斷發(fā)展的，還是有限度的 ?對(duì)于持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)，它是單調(diào)地發(fā)展，還是有波動(dòng)地發(fā)展 ?是迅猛地發(fā)展，還是緩慢地發(fā)展 ?對(duì)于有一定發(fā)展限度的系統(tǒng)其極限值是多少 ?它是單調(diào)地達(dá)到極限，還是擺動(dòng)地達(dá)到極限 ?是迅速地達(dá)到極限，還是緩慢地達(dá)到極限 ?系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中有沒(méi)有沖擊等 （ 11）建立模型常用的數(shù)據(jù)有以下幾種：①科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)②經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)③生產(chǎn)數(shù)據(jù)④決策數(shù)據(jù) . （ 12）序列生成數(shù)據(jù)是建立灰色模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 13）對(duì)于滿足光滑條件的序列，可以建立 GM 微分模型一般非負(fù)序列累加生成后可得到準(zhǔn)光滑序列 （ 14）模型精度可以通過(guò)灰數(shù)的不同生成方式數(shù)據(jù)的取舍，序列的調(diào)整 ,修正以及不同級(jí)別的殘差 GM 模型補(bǔ)充得到提高 （ 15）灰色系統(tǒng)理論采用三種方法檢驗(yàn)、判斷摸型的精度：①殘差大小的檢驗(yàn)和實(shí)際值的誤差進(jìn)行逐點(diǎn)檢驗(yàn)；②關(guān)聯(lián)度險(xiǎn)驗(yàn)，通過(guò)考察模型值曲與建模序列曲線的相似程度進(jìn)行檢驗(yàn)；③后驗(yàn)差檢驗(yàn)，對(duì)殘差分布的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行檢驗(yàn) [23]。 GM(1,1)模型建模機(jī)理 灰色預(yù)測(cè)法是通過(guò)時(shí)間序列的歷史數(shù)據(jù)揭示現(xiàn)象時(shí)間變化的規(guī)律，從而對(duì)該現(xiàn)象的未來(lái)作出預(yù)測(cè) :能夠較好地把握系統(tǒng)的內(nèi)在演變規(guī)律，避免宏觀因素的影響而造成的主觀臆斷以及相關(guān)數(shù)據(jù)不足的弱點(diǎn) [24]。 建模步驟 在灰色系統(tǒng)理論中， GM(1,1)模型、 GM(0,h)模型、 Verholst 模型均可應(yīng)用于灰色數(shù)列預(yù)測(cè)。而最常用的數(shù)列預(yù)測(cè)模型是 GM(1,1)，在本文中采用 GM(1,1)模型 [2527]。 GM 模型即灰色模型 (Grey Model)。一般建模是建立差分方 程 :灰色建模，建立 GM(l,l)模型 [28]的過(guò)程為 : 記 ? ?(0)x ? ? ?( 0 ) ( 0 ) ( 0 )(1 ) , ( 2 ) , , ( )x x x n為原始數(shù)列，且為非負(fù)數(shù)據(jù)序列，對(duì)其進(jìn)行一次累加生成，記為 x(1)=AGO x(0)。 ? ?( 1 ) ( 0 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1( ) ( ) ( 1 ) , ( 2 ) , , ( )kmX k x m x x x n???? 1,2, ,kn? （ 31） 并以此建立 GM(1,1)灰色模型。其灰微分方程為 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 (1 ) (1 )( ) ( )d k aX k u?? (1 ) (1 )( ) ( )d k aX k u?? （ 32） 式中 ,au為常數(shù)； (1)()dk為灰導(dǎo)數(shù)； (1)()dk (0)()xk? ； (1)()Xk為白化背景值， (1)()Xk (1)()Zk? ， ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )( ) 0. 5 ( ) 0. 5 ( 1 )Z k x k x k? ? ? GM(1,1)灰微分方程的白化方程為 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )( ) ( ) =dx a x u x xdt ? ? ? ?且 （ 33） 對(duì)式 ((32)中的參數(shù) ,au,按下述算式辨識(shí)。 1? ()a T Tuna B B B y??????? （ 34） (1 )(1 )( 2) 1( ) 1ZBZn?????????( 1 ) ( 1 )( 1 ) ( 1 )0. 5 ( ) (1 ) ( ) ( 2) 10. 5 ( ) ( 1 ) ( ) ( ) 1XXX n X n???????? ? ??? (0)(0)(0)(2)(3)()nXXyXn????? ?????? 從而得式 ((33)的解，即其具有的相應(yīng)式為 ( 1 )^ ( 0 )( 1 ) (1 ) / e /akX k x u a u a???? ? ? ??? （ 35） 將式式 ((35)作累減還原得對(duì)應(yīng)時(shí)刻原始數(shù)列的預(yù)測(cè)值，即 ( 0 ) ( 1 ) ( 1 )^ ^ ^( 1 ) ( 1 ) ( )X k X k X k? ? ? ? （ 36） 模型中求出的 a 常 數(shù)成為發(fā)展系數(shù)， u 稱為灰作用量。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 GM(1,1)模型的精度檢驗(yàn)方法 灰色模型的精度檢驗(yàn)一般有三種方法 :殘差檢驗(yàn)法、關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)法和后驗(yàn)差檢驗(yàn)法。 殘差檢驗(yàn) :即逐點(diǎn)檢驗(yàn)。通過(guò)檢驗(yàn)判斷誤差變動(dòng)是否平穩(wěn)或平均。 絕對(duì)誤差的計(jì)算公式為 : ( 0 )^0 ( 0 )( ) ( ) ( )k x k x k? ? ? （ 37） 相對(duì)誤差的計(jì)算公式為 : ( 0 ) 0 ( 0 )( ) % ( ) / ( ) ? 100%M k k x k?? 1,2, ,kn? （ 38） 關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn) :是模型曲線形狀與參考曲線形狀接近程度的檢驗(yàn)。 計(jì)算原始數(shù)列 (0)()xk與其模型計(jì)算值 (0)^ ()xk絕覺(jué)對(duì)誤差的最小差和最大差 : ( 0 )^ ( 0 )m in ( ) ( )x k x k??? ? ????