基于元胞自動(dòng)機(jī)的非常規(guī)突發(fā)事件群體應(yīng)對(duì)決策行為演化仿真

□劉 嘉 謝科范 [武漢理工大學(xué) 武漢 430070]

引言

近年來，世界上類似于美國(guó)“911”恐怖襲擊，中國(guó)汶川大地震等重大的突發(fā)事件頻發(fā)，因其罕見性、破壞性被劃分為非常規(guī)突發(fā)事件。非常規(guī)突發(fā)事件往往成因復(fù)雜，影響范圍廣，且很可能導(dǎo)致各種次生災(zāi)害。人們往往不能在短時(shí)間內(nèi)完全控制事態(tài)的發(fā)展，而只能一步步根據(jù)情景的變化做出應(yīng)對(duì)決策。

決策者的應(yīng)激能力或者心理韌性是個(gè)體克服由于遭遇到對(duì)自身至關(guān)重要而又難以應(yīng)付的環(huán)境因素而產(chǎn)生的緊張和精神壓力的能力，是調(diào)節(jié)應(yīng)激生活事件對(duì)其影響的重要能力[1]。應(yīng)激能力強(qiáng)的人往往看待問題更加冷靜樂觀、自信[2]，且自我控制力較強(qiáng)[3]。應(yīng)激能力與個(gè)體在突發(fā)事件中的持久承受能力和耐壓能力直接相關(guān)[4，5]。應(yīng)激能力強(qiáng)的人在遇到問題時(shí)思想是堅(jiān)定的[6]，并且有對(duì)他人施加影響的能力[7]。在能否采取與當(dāng)前環(huán)境相適應(yīng)的行為方面，應(yīng)急能力強(qiáng)的人與應(yīng)激能力弱的人差別很大[8]。因此可以推斷，在非常規(guī)突發(fā)事件情景下，個(gè)體的應(yīng)激能力對(duì)其決策行為也有顯著影響。

在非常規(guī)突發(fā)事件中，群體的應(yīng)對(duì)決策行為會(huì)受到其中每個(gè)個(gè)體的應(yīng)激能力及其決策的影響。而關(guān)于非常規(guī)突發(fā)事件中，群體應(yīng)對(duì)決策行為的研究大多集中在當(dāng)事人的恐慌逃逸方面。如Dirk等研究了突發(fā)事件下群體恐慌逃逸行為的非理性特征[9]。Paris等研究了恐慌狀態(tài)下行人之間運(yùn)動(dòng)的相互作用[10]。但是，關(guān)于非常規(guī)突發(fā)事件決策者的決策行為，目前還罕有學(xué)者研究。而通過真實(shí)場(chǎng)景模擬實(shí)驗(yàn)的方法雖然是展開此類研究的直接手段，但是由于完全模擬非常規(guī)突發(fā)事件情景的難度極大，且有可能對(duì)被試造成傷害，所以本文采用計(jì)算實(shí)驗(yàn)的方法來達(dá)到研究的目的。元胞自動(dòng)機(jī)是目前計(jì)算試驗(yàn)中最常見的模型，本文擬采用該模型來研究非常規(guī)突發(fā)事件群體應(yīng)對(duì)決策行為的演化規(guī)律。

一、仿真背景和假設(shè)

在非常規(guī)突發(fā)事件中，決策者的決策行為受到自身應(yīng)激能力的影響。低應(yīng)激能力的人往往在非常規(guī)突發(fā)事件情景下表現(xiàn)出緊張、焦慮的情緒，從而其決策行為的準(zhǔn)確度較平常大幅降低；而高應(yīng)激能力的人能夠更加冷靜地對(duì)當(dāng)前情景做出判斷，從而較為準(zhǔn)確地選擇決策行為。在非常規(guī)突發(fā)事件情景下，當(dāng)個(gè)體在一個(gè)決策群體中做出決策時(shí)，往往會(huì)受到周圍人的影響而改變自己的決策。另外，在非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，決策者不可能收集到群體中其他所有人的決策信息，而只能得到自己附近人的決策信息。所以，他的決策行為會(huì)受到自身的應(yīng)激能力和周圍人的決策行為的共同影響。

本文假設(shè)在非常規(guī)突發(fā)事件中，有R和C兩個(gè)決策供決策者選擇；決策者的類型分為應(yīng)激能力高（H）和應(yīng)激能力低（L）兩種。文章利用元胞自動(dòng)機(jī)模型對(duì)決策者群體的決策行為進(jìn)行模擬，每一個(gè)元胞代表一個(gè)人。假設(shè)在二維元胞空間中，元胞能夠看到的所有附近元胞為它的Moore鄰居，元胞只能收集到其Moore鄰居的決策信息，如圖1所示。

圖1 Moore鄰居

高應(yīng)激能力的人選擇R和C決策的分別影響力記為hr和hc，低應(yīng)激能力的人選擇R和C決策的分別影響力記為lr和lc。并令：

設(shè)X為一個(gè)元胞的決策選擇參數(shù)，當(dāng)X大于0時(shí)，它下階段選擇R決策行為。當(dāng)X小于等于0時(shí)，它下階段選擇C決策行為。M為該元胞自身與其Moore鄰居集合，則定義

二、系統(tǒng)運(yùn)行流程和實(shí)現(xiàn)

仿真系統(tǒng)首先設(shè)置決策群體中高應(yīng)激能力子群體和低應(yīng)激能力子群體中個(gè)體的比例，以及兩個(gè)子群體中初始決策行為R和C的比例。然后系統(tǒng)執(zhí)行初始化操作，其中包括：第一，按照預(yù)設(shè)比例隨機(jī)分布H和L型決策者；第二，設(shè)置各決策者在初始情況下的決策行為（R或C）。最后，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行階段，并依次循環(huán)以下操作：第一，計(jì)算周邊鄰居的決策影響力之和X；第二，如果X大于0則下階段選擇R行為，如果X小于等于0則下階段選擇C行為；第三，重新設(shè)置自身的決策影響力的值。具體運(yùn)行過程如圖2所示。

本文采用Netlogo仿真平臺(tái)，以非常規(guī)突發(fā)事件群體應(yīng)對(duì)決策行為研究對(duì)象，建立元胞自動(dòng)機(jī)仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)的仿真界面如圖3所示。

三、仿真結(jié)果分析

本文首先固定決策群體中的高應(yīng)激能力和低應(yīng)激能力個(gè)體各占50%。然后通過設(shè)置不同初始決策行為的比例，來研究決策行為演化的趨勢(shì)。令hr=9，hc=?9，lr=5，lc=?5。用HR表示H型群體中決策行為是R的個(gè)體比例；用LR表示L型群體中決策行為是R的個(gè)體比例；用HC表示H型群體中決策行為是C的個(gè)體比例；用LC表示L型群體中決策行為是C的個(gè)體比例。則以下按照各種典型初始情況來研究決策行為的演化趨勢(shì)，圖4顯示了系統(tǒng)的仿真結(jié)果。

圖2 仿真系統(tǒng)流程

圖3 系統(tǒng)仿真界面

當(dāng)初始狀態(tài)為60%HR和40%LR時(shí)，因?yàn)镠型個(gè)體對(duì)周圍個(gè)體的影響力高于L型個(gè)體，所以盡管HR高于平均水平10%，LR低于平均水平10%，但是決策集結(jié)狀態(tài)并不是選擇兩種決策行為的個(gè)體數(shù)相等，而是選擇R行為的個(gè)體明顯高于選擇C行為的個(gè)體。再進(jìn)一步擴(kuò)大HR的比例到70%，可以看到選擇C行為的個(gè)體與決策R行為的個(gè)體的數(shù)量差距較前一種情況更大。

當(dāng)初始狀態(tài)為40%HR和60%LR時(shí)，盡管HR低于平均水平10%，LR高于平均水平10%，但是決策集結(jié)狀態(tài)并不是選擇兩種決策行為的個(gè)體數(shù)相等，而是選擇C行為的個(gè)體明顯高于選擇R行為的個(gè)體，這也是因?yàn)長(zhǎng)型個(gè)體對(duì)周圍個(gè)體的影響力低于H型個(gè)體。再進(jìn)一步縮小HR的比例到30%，可以同樣看到選擇兩種決策行為的個(gè)體的數(shù)量差距變得更大。

當(dāng)初始狀態(tài)為40%HR和30%LR時(shí)，無論是H型還是L型群體，選擇R行為的個(gè)體比例均低于選擇L行為的個(gè)體比例。在決策集結(jié)的過程中，選擇R行為的個(gè)體比例會(huì)進(jìn)一步減少，選擇L行為的個(gè)體比例會(huì)進(jìn)一步增大。與這種情況相反，當(dāng)初始狀態(tài)為60%HR和70%LR時(shí)，兩種類型的群體中選擇R行為的個(gè)體比例均高于選擇L行為的個(gè)體比例。在決策集結(jié)的過程中，選擇R行為的個(gè)體比例會(huì)進(jìn)一步增大，選擇L行為的個(gè)體比例會(huì)進(jìn)一步減少。

圖4 系統(tǒng)仿真結(jié)果

四、結(jié)論

本文通過基于元胞自動(dòng)機(jī)的仿真，研究了非常規(guī)突發(fā)事件中群體應(yīng)對(duì)決策行為的演化規(guī)律。仿真結(jié)果證明了應(yīng)激能力強(qiáng)的決策者對(duì)周圍其他決策者的影響要明顯大于應(yīng)激能力弱的決策者，并且當(dāng)決策者群體的初始決策有明顯的偏向性的時(shí)候，最終的集結(jié)決策就會(huì)使這個(gè)偏向性更加明顯。根據(jù)該仿真結(jié)果，可以得出非常規(guī)突發(fā)事件中關(guān)于決策者選擇方面一般性建議：最好選擇對(duì)該事件有過經(jīng)驗(yàn)并且應(yīng)激能力很強(qiáng)的決策者，這樣一來決策群體的初始狀態(tài)就會(huì)偏向于正確的決策，并且經(jīng)過群體決策的一段時(shí)間的演化過程，最終的決策會(huì)更加集結(jié)于正確的決策。本研究的不足之處在于，僅考慮了個(gè)體的應(yīng)激能力對(duì)群體決策行為的影響，而忽略了個(gè)體決策行為的其他影響因素。在以后的研究中，逐步將更多影響因素考慮進(jìn)來，會(huì)使得研究結(jié)果更接近實(shí)際情況。

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