情報視角下的城市智慧應急研究*
——兼談熵理論的引入

李綱 李陽

（武漢大學信息資源研究中心 湖北武漢 430072）

——兼談熵理論的引入

李綱 李陽

（武漢大學信息資源研究中心 湖北武漢 430072）

在智慧城市背景下，智慧應急是針對城市突發事件而采取的智能感知、智能分析與智能處理等應急響應解決方案，智慧應急信息資源是智慧型應急管理的支撐與基礎。鑒于城市突發事件信息的多源、異構特征，有必要對其進行融合與集成，進而上升到面向應急決策的情報層次的提取與發現。熵理論可以用來揭示城市突發事件的發生機理，而情報是智慧應急負熵流中的關鍵因素，文章就此構建了相關的情報視角下智慧應急基本理論模型，并對其進行了討論。

智慧城市；智慧應急；突發事件；應急決策；大情報；大數據；熵理論

1 問題的提出

突發事件應急管理是城市智能化的一個重要模塊，是智能決策體系構建必然面臨并必須解決的關鍵問題，而應對突發事件的處置能力同時也是衡量城市現代化程度的重要標志，這恰恰迎合了智慧城市的理念。智慧城市的提出實質上也是一種“創新救市”，能夠提高城市應急響應能力，這在突發事件的應急救援和處置工作上表現得尤為明顯。因此，有必要通過實施智慧應急方案，將分散的、各自為政的城市信息系統整合成一個有機整體，并“網羅”城市各個領域、部門、單位、人員等資源，最終實現城市的常態化管理。從更深層次來說，智慧城市背景下的應急管理能夠在一定程度上突破現階段各種錯綜復雜的限制因素，實現對突發事件的實時感知、快速響應、協同聯動等，在應急管理機制上可以更加靈活、高效、及時。

信息化建設為智慧城市提供了支撐和提升，然而，涉及到具體的城市突發事件信息常常又是海量、多源、異構的，如何將其整合成應急決策主體所需的情報資源，則是城市應急管理的關鍵。也就是說，有效控制城市突發事件事態的發展依賴于情報的支撐與協助，相關的應急情報工作就需要獲悉、掌握與突發事件相關的一切情報信息資源。然而，在實踐中，由于各種主客觀原因，應急決策主體常常很難及時、準確、全面地獲取到深層次、高質量的突發事件情報信息，這給城市突發事件的應急處置帶來了不便，更難以實現應急響應的智慧化。雖然目前關于突發事件應急決策的研究已經較為深入，尤其是自2003年的SARS事件之后，國內對突發事件應急問題的研究如火如荼地展開。但是，從情報視角研究突發事件應急決策并不多見，也鮮有學者從智慧城市理念出發，將情報思維與智慧應急結合起來，基于中觀、微觀視角探尋情報視角下的突發事件應急決策。

2 智慧應急的基本概念

目前關于“智慧應急”概念的界定尚不明確，學術界主要探討的是“智能應急”，對智慧應急的具體概念范疇未作深入探討。很多學者將智慧應急等同于智能應急，并將其混淆進行相關研究。筆者認為，智慧應急（Smart emergency）與智能應急（Intelligent emergency）有著一定的區別：智能應急是偏應用層面的概念，強調智能技術對應急管理的幫助和貢獻；而智慧應急是指智慧型應急管理，“智”是智能化、自動化等，“慧”是文化、創造力等，可以說智慧應急是“硬”與“軟”的結合。智慧型應急管理具有應急性、智能性、新技術性、新方法性、復雜系統性等顯著特征，其內涵與外延應大于智能應急。從信息技術的發展趨勢來看，可以權當“智慧應急”就是新一代的、更高層次的“智能應急”。

實際上，智慧應急有兩種理解，一種是上面所說的普遍意義上的智慧式應急，是一種多觸角、多維度的智慧型應急管理模式，應用范圍可以延伸到國家、地區等層面；另一種智慧應急是狹義上的理解，多指智慧城市背景下的應急管理，它主要依托智慧城市的技術與思想，這種觀點認為城市應急智慧化本身就是智慧城市構建過程中的重要部分，城市在邁向智慧城市過程中應對突發事件所體現出的種種技術、思維、管理等進步都是智慧化的具體體現。目前對智慧應急的研究主要是基于智慧城市背景來展開，本文亦是如此。可以說，智慧城市背景下的智慧應急具有明顯的優勢：首先，智慧城市的應用技術（如云計算技術、物聯網技術、無線網絡技術、系統仿真等）恰好迎合了智慧應急的很多思路和解決方案，可以為智慧應急提供硬件支撐；其次，智慧城市的人文理念又符合城市應急管理體系的實施策略，即城市應急響應的“智慧化”（智慧型決策判斷）。在智慧城市背景下，智慧應急之“眼”是感知（基礎），即智能化地獲取城市多方面的信息；智慧應急之“腦”是分析（核心），即對海量、多源、異構事件信息進行智能分析，為事件的風險、預警、動態決策提供知識支撐；智慧應急之“手”是處置（根本），即對應急資源的調配和保障，包括跟蹤反饋、協調管理、有序調度等。這就是我們通常意義所說的智慧應急的“三駕馬車”：智能感知、智能分析與智能處理。總的來說，智慧應急是應需而

出的，本文所指的智慧應急就是依托智慧城市背景，利用新一代信息技術，融合“人文”思想，整合物資、資源、人員、信息等，對城市突發事件進行的應急準備、實施以及評估過程。以智慧城市為背景，政府可以采取相關措施提高自己的應急聯動以及智慧應急資源調度能力，而隨著智慧城市理念的深入、建設步伐的加快，智慧應急還會被賦予新的內涵和外延，智慧應急的前景也將更被看好。

3 情報視角下的智慧應急轉變

3.1 智慧應急中的情報資源

城市突發事件發生時，由于各種不利因素（如基礎設施“先天不足”等），使得快速收集突發事件相關信息以及應急物資信息變得十分困難。應急信息資源一般包括三個方面：物理空間數據（如基礎設施數據、環境物理參數等）、社會空間數據（如論壇貼子、新聞報道等）以及心理行為數據（如個性特征、認知決策等）。在智慧城市背景下，智慧應急信息資源是指那些能夠支持突發事件應急決策和應急管理的各種信息資源，這包括城市終端采集、接觸警系統、城市管理相關數據庫等所形成的城市管理信息資源、互聯網中與突發事件相關的信息資源以及通過人際傳播的信息資源，等等。

應急決策是應急管理的核心。然而，突發事件具有復雜性，在應急決策的過程中，決策主體常常會面臨信息失靈現象，如信息的不準確、不充分、不對稱、不完備、不及時等。這些信息的雜亂、瞬變、失真、過載等問題就影響到最終的應急決策的“智慧化”，使得智慧應急道路跌宕起伏。可見，由于智慧應急信息源具有跨行業、跨領域、跨部門和多粒度的特征，這些信息往往不能直接應用于應急決策，因此需要對多源異構的信息進行融合與集成，進而升級到對情報的提取與發現，以便更好地構建和描述突發事件情景以及本質，這種關鍵信息點可以有效提高應急響應效率。也就是說，需要通過對智慧應急信息資源的情報分析、處理以及相關的知識推理、關聯等來為智慧應急決策服務，這實質上就是情報思維的重要體現。情報是有價值的信息，具有顯著的服務性特征，暢通的應急情報流是應急管理與應急決策的支撐。在信息網絡時代，應急情報融入“智慧”理念可以更好地實現信息資源的合理配置，以不斷提升城市突發事件應急管理能力。換句話說，從情報視角研究智慧應急本身就是智慧的體現。總的來看，在智慧城市背景下，情報視角下的智慧應急就是以城市突發事件為核心與信息載體，以情報為對象的一項艱巨、復雜、具有針對性的應急情報工作。從情報視角出發，智慧應急是對智慧應急信息資源的有效吸收與利用，以及與之相關聯的認知能力、知識結構等內容與結果，是將非結構化、半結構化以及結構化的信息（數據）進行有效的整合與聯動分析，轉換為對應急決策有裨益的情報資源，這是情報視角下智慧應急的本質所在。3.2大數據情報推動智慧應急

突發事件對城市所產生的劇烈“脈動”會涉及巨大的信息流，那么，如何對城市這些事件信息流進行有效的“引流”和“截流”，刻畫出獨有的突發事件“情報線”？大數據的橫空出世解決了這個難題，智慧應急的“智慧”來自于大數據，并產生了前所未有的新興產品——大數據情報。在大數據時代，所謂的智慧應急情報也被擴大化、豐富化，如何將情報為城市應急響應服務，是智慧應急情報工作的挑戰，也是機遇。大數據情報分析關注多源數據的融合以及相關性的解讀，這給突發事件的知識表示、知識推理等帶來了契機。大數據情報可以多維度、全方位、由表及里地透視城市突發事件的發生、演變機理，以及應急處置工作。大數據對城市整個“形態”、對城市的每個角落進行情報跟蹤，支持城市突發事件應急決策中的關鍵情報抽取，并最終將其處理為具有決策價值的有效情報，以便在應急處置過程中可以更有效率、更有針對性地調動相應的應急部門（醫療、消防、公安、氣象、環保等）。

具體來說，大數據環境下的情報資源開發與利用對智慧應急的作用主要表現在以下三個方面：第一，對事件的監測預警。城市突發事件的監測預警具有大數據特性，即綜合考慮城市系統中的各種監控終端、移動服務及緊急熱線等多種信息源。智慧應急利用大數據環境下的情報資源，可以實現對城市運行狀態進行全面監控（監測），對城市突發事件的有效識別，對預測預警、應急保障的情報評估，最終為城市突發事件應急響應預案的擬定以及進一步的應急決策打下堅實基礎。第二，個體/群體行為模式探究。對個體乃至群體信息行為的研究一直以來是情報研究的重要領域，在信息網絡時代，大數據通過分析網民言論、個人信息記錄、相關視頻與圖像等，可以有效預測群體性突發事件以及制定進一步的相關溝通策略，以應對轉型期公眾在面對突發事件時的脆弱性心理。此外，大數據情報的應用（可視化技術等）對應急疏散、個體自救行為等也有很大幫助。第三，應急資源的調配。大數據可以更加精準、高效、動態的掌握應急資源的全方位信息，包括物質資源、人力資源、財力資源等，具體如運用GPS對應急設備等進行定位和追蹤，以合理調配救援人員和物資，滿足應急需求。

此外，大數據情報思維下的智慧應急重視特定情景中的應急語境信息，如環境語境（如服務、應急設備）、個人語境（如情緒表征、壓力應對）、時空語境（時間、地點），等等，這又涉及到情景分析問題。由于城市突發時間的演化具有不確定性，決策主體生成決策方案需要對應急情景及其演變有清楚的把握和認識。也就是說，通過大數據預警情報來作情景分析，可以更好地對應急方案、應急資源需求、應急資源分布等進行評估，促進信息集成與協同。而基于情景拆分來構建應急響應策略庫（包括情景的相似度、分級、分類等），可以為城市管理者提供快速的決策服務和預案參考。

總的來說，從大數據到大情報的過程，實質上是推動智慧應急的過程。大數據情報分析促使事件本身原有的知識單元結構從無序到有序（從多種事件信息源提煉出潛在知識，即利用大數據情報的“相關性”思維，形成情報“關聯”網），對應著應急決策從游離不定到決策科學化。可以說，大數據情報推動智慧應急思維變革，大數據情報的利用實質上是智慧應急的一種嬗變、蛻變過程。

4 熵理論與情報視角下的智慧應急基本理論模型

4.1 “熵”與智慧應急

熵的概念來源于熱力學第二定律，是指系統中被浪費掉的無效能量。后來，熵被用于表示系統的混亂程度，一般來說，熵值越大，系統越無序，反之亦然。城市本身就是一個開放性的耗散結構系統，城市突發事件的發生實際上就是熵增臨界點被突破的結果。具體來說，借鑒熵與自組織理論，整個突發事件的運動過程始終存在熵增與負熵流（熵減少）的矛盾運動：在事件發生前，各種熵增因素增加、疊加（如腐敗、傳統惡習、制假販假、災害異動等），而保持社會與組織運轉的應有的負熵流（如制度規范、人員調配、安防保護等）動力不足，其本身的自組織修復功能被弱化，或抵擋不住熵增因素的沖擊，當這個臨界點被打破時，一個細微的擾動就可能諸如蝴蝶效應般引起突發事件的全面爆發。智慧城市本身就是一個有機的“生命體”，是各種因素融合的產物。智慧城市在提供更多“自由度”的同時，也增加了事件“熵”。當城市突發事件發生時，應急決策主體會采取相關的措施來維護、修復這種城市“無序狀態”，如資金的投入、人員的調配、信息的獲取等，也就是說，應急的過程本身就是一個“負熵”的過程，而智慧應急則是立足智慧城市背景，通過智慧化的應急措施來削減熵增因素帶來的顯性的或者潛在的不利影響，恢復智慧城市應有的有序、平衡狀態。

4.2 理論模型的構建及討論

如前所述，熵理論可以用來揭示突發事件的發生機理及其運動規律，城市突發事件的發生本質上就是各種“熵”的碰撞過程。城市突發事件的發生致使城市從有序到無序的過程可能是“自發”的，但若需要通過應急處置，將這種“無序”變化為“有序”，卻需要付出“特殊的努力”——智慧應急負熵流，包括人、資金、物、信息等。基于上文的鋪墊，我們認為情報是智慧應急負熵流中的關鍵要素，我們將城市突發事件的應急處置形象地稱之為“熵爭”過程，在這個“熵爭”過程中，應急情報起到了關鍵性作用。突發事件是在熵增與負熵的較量與博弈中爆發的，從熵增中挖掘情報，其本身也成為負熵流的重要一部分（見圖1），這種情報負熵流可以讓智慧城市內部的各種有效資源進行合理重組、調配以及重新構造，促使智慧城市正常運轉。

圖1 情報在城市突發事件“熵爭”過程中的定位

基于此，從熵理論出發，筆者構建了情報視角下的智慧應急模型（見圖2），并要從以下兩個方面來闡述。

4.2.1 情報視角下的智慧應急目標是降低城市“熵”、促使城市從無序到有序

智慧型應急管理自身的獨特內涵體現為智慧化的應急能力，這種應急能力體現在預防準備、監測預警、救援處置、恢復重建等各個階段。情報是貫穿于應急管理（應急決策是其核心）整個過程之中的。情報輔助智慧應急，降低其脆弱性（如由信息不完備、不充分等引發的決策失誤等），提升其救援能力（如應急資源的調配等）。突發事件發生后，城市承災系統受到破壞，城市整個系統有序度下降，而科學合理的應急管理行為可以通過情報負熵的方式增加其有序度，以實現快速的災后恢復。情報視角下的智慧應急是對城市運行狀態的全面監控，對城市突發事件的有效識別，對預測預警、應急保障的情報評估，為城市突發事件應急響應預案的擬定以及進一步的應急決策打下堅實基礎，最終降低城市“熵”、促使城市從無序到有序。如前所述，情報對智慧應急的“熵”效應恰恰體現在“熵爭”過程中：通過智慧應急，熵增流與負熵流之間就會產生“碰撞”，并相互抵消、化解，如對事件隱患排查進行的情報搜集也是為了更好地消除熵增因素。智慧應急就是在發揮情報效用的基礎上，促使負熵流起到的作用大于熵增流，控制突發事件的整體狀態。當“熵爭”有效時，系統就會趨于平衡，城市也會走向有序。在完美狀態下，城市的有序應該是不存在熵增因素的，但現實中，與突發事件相關的“熵”會通過不同形式、形態表現出來，煽增因素也會通過顯性或隱性的載體存在于城市之間。本文構建的模型承認了一個客觀事實：情報協助智慧應急，促使智慧城市走向有序，但熵（熵增與負熵）卻仍然可能存在，只是已經失去了影響整個城市系統波動（突變）的能力。

圖2 情報視角下的智慧應急基本理論模型

由于與突發事件相關的“熵”因素具有相關性和多面性，為了力求解除、排除其帶來的模糊性，有必要增強這種情報負熵的流動。應急情報本質上就是與突發事件熵增因素相關的情報（包括防范突發事件以及應對突發事件），當智慧應急情報量越大時，有序狀態也就越來越穩定，突發事件存在的“熵”也就越小。當智慧應急的“熵”越大時，需要確定突發事件的整體狀態所需要的情報量就越大。實際上，在這個信息爆炸、情報匱乏的時代，應急情報量直接關乎到突發事件應急決策的質量。“熵爭”的過程直接反映出情報對于智慧應急的效用。我們現在所要做的就是增加與城市突發事件相關的情報量，通過搜集、獲取、制造、發現應急情報來減少城市突發事件的“熵”，使得可獲得的應急情報量增大到極限。

4.2.2 情報視角下智慧應急的“硬環境”與“軟環境”支撐“熵爭”過程

首先，“硬環境”是智慧應急的根本，促使應急情報“產生”。面對這種“熵增”導致的突發事件，智慧城市應用技術，如物聯網技術、云計算技術、系統仿真、人工智能等為智慧應急提供了深度的技術支撐，在智慧城市背景下能夠更有效的實現應急處置，比如物聯網技術讓迅速捕捉事件信息成為可能、云計算技術又可以處理雜亂無章的事件信息等。從另一個層面來看，城市的傳感器、監控探頭等硬件設施本身又為系統地實施情報視角下的智慧應急帶來了便利。為了更清楚的把握和認識突發事件事態，決策主體需要掌握與城市突發事件相關的各種情報信息，這就必須完善突發事件的監測與識別技術，而智慧城市為其提供了良好基礎，是“打造”情報負熵流的前提。為了實現以情報為核心的智慧應急負熵流，首先必須突破智慧應急信息資源在物理分布上的限制，再就是從智慧城市物理世界和網絡世界中抽取出有價值的情報信息，提煉成決策主體所需的情報產品。如有學者就提出基于地理信息系統（GIS），可以在海量的數據（來源于交通、商業網點、社區等）中找出那些關鍵性的空間預警情報，并通過可視化的方法提供應急需求，以避免救援不力，產生更為嚴重的衍生災害。從“信息孤島”到“集成共享”是智慧應急情報工作的關鍵環節，因此需要掌握智慧應急信息資源的分布規律，協調整合智慧城市的所有資源。可以通過構建面向智慧城市應急響應的異構傳感器資源集成共享平臺，實際上這就為構建以情報為核心的城市突發事件應急響應起到了應有的支撐作用，有助于實現智慧城市應急響應的“智慧化”，化解城市突發事件的“熵”。需要指出，在大數據時代，數據可謂負熵之源。大數據情報實質上可以描述出城市突發事件從埋伏期到恢復期的“全景圖”。大數據情報正在打造“負熵化”的智慧應急，而城市管理者也應對智慧應急進行充分的準備。大數據情報利器可以讓事件的“假信息”無處可遁，這實質上就是負煽的過程，減少了不確定性。大數據技術對于智慧應急的“清洗”功能恰恰是情報效能發揮的關鍵。

其次，“軟環境”實際上是智慧應急之關鍵所在，促使應急情報“互通”。智慧應急情報對應急決策所發揮的效能取決于決策主體的整體情報響應能力，若要發揮智慧應急情報流的作用，就必須提高這種情報響應能力，這要求情報在收集、過濾、組織、分析、處理、識別等流程上足夠完善。應急情報的收集、分析與處理必須以完善的應急決策情報體系為主線，這樣才能保證情報流的暢通，而這個主線涉及到與之相關的智慧應急制度、機制、契約、文化、主體等多方面，其內容包括應急情報資源管理制度、情報主體認知、情報反饋（服務）、應急通信產業聯盟等。為了提高城市的建設與管理水平，防范突發事件對城市系統的沖擊，造成“熵變”，應構建相關的智慧應急情報管理中心，運用情報的思維促使事件被“活化”，做到運籌帷幄、智慧處理，進而有效的支撐應急決策和行動。可以說，“軟環境”從外在因素對應急進行施壓、影響，減弱事件“熵”活動，即減少或降低事件發生或作用程度。當然，這個軟環境也有很多我們需要注意的地方，雖然我們正處于情報分析的好日子，但智慧應急的情報工作不能走向極端，應有一個基本底線。比如說，智慧應急情報會涉及到倫理問題，如通過行為數據、交易異常來判斷犯罪行為，會造成“審前盤問”。美國棱鏡門事件似乎讓“情報”已經成為監控全民的“看不見的手”。在智慧城市背景下，情報的“拿捏”適當尤其重要，尤其是在應對群體性事件等問題上，“情報通衢”需要謹慎對待，這就涉及到情報倫理等問題，這方面的問題值得我們去關注、探討。

總的來說，從情報視角出發，智慧應急情報的負熵流推動智慧城市系統結構更加有序，而智慧應急的“硬環境”與“軟環境”支撐了突發事件的“熵爭”過程，保證應急設施、資源、隊伍、基礎保障等合理調配和補充修整，并通過智能感知、智能分析、智能處理促使應急處置更加智慧化。具體來說，就是要著眼于城市具體情況，發揮信息基礎設施、信息共享平臺、信息處理中心等作用，做到平戰結合，協同聯動，最終形成面向智慧城市的快速響應情報體系——在應急技術理性與人文價值的有效整合中協助城市從“應急無序”狀態到“應急有序”、組織化的狀態。

5 結語

智慧城市理念要求智慧應急需要走上有章可循、有序開展、高效、務實、可持續發展的智慧之路。可以說，在智慧城市語境下，構建應急管理綜合策略，協調城市各應急功能主體，在參與主體、信息平臺、情報共享與交流機制等方面形成智慧化的運作模式是其重要任務。本文對情報視角下的智慧應急的幾個關鍵問題作了探討，可以總結為以下幾點：第一，本文梳理了智慧應急的基本概念，指出立足智慧城市，智慧應急可以更好地發揮其優勢；第二，情報對智慧應急可以發揮應有的效用，大數據情報推動智慧應急；第三，熵理論可以很好地解釋突發事件的發生機理、運動規律，情報在“熵爭”過程中應發揮“頂梁柱”的作用，將城市的“熵增”減少，“打造”一條情報負熵流，可以促使智慧城市應急決策更加智慧化。

在現實生活中，各方面因素給城市結構平衡帶來了巨大壓力，而從智慧應急理念出發，融入情報思維，可以避免造成應急資源的浪費、城市功能的弱化或缺失等。目前來看，我們在對城市突發事件的監控、情報分析、情報處理、知識推理等方面仍然存在諸多問題，各種情報重疊和情報矛盾等現象仍然存在。因此，需要我們從情報視角出發，在智慧應急的“硬環境”與“軟環境”上下大功夫：剛柔并濟，內外兼修，實現應急智慧化。實際上，智慧應急常常是一種被動的局面，無論應急處置如何，其目的不外是降低損失，而廣義的智慧應急應是包括“防急”的，所謂亡羊補牢不如防患未然。一方面力求做到事件未發，情報先行，甚至可以提前讓事件畫上句號。若事件發生，則需要展開一系列的情報交互式應急活動，在這個過程中，情報實際上起到的是導向作用，其任務是“捕捉”城市突發事件演化過程中隱藏的巨大情報線索。在實踐中，我們大多執行的是“補牢”模式，而這恰恰成為當前應急情報工作的盲區。實際上，若能將情報分析向前推移、擴大情報分析，是能起到顯著效果的。也就是說，情報在智慧應急中的定位需要進一步前移。從更深層次來看，構建一個完善的智慧城市突發事件快速響應情報體系就尤為必要。智慧城市為突發事件應急提供了得天獨厚的“硬件”與“軟件”支撐，為了散發智慧的光芒，這個情報體系的運行理念應是：實時感知、快速響應、互聯互通、高效決策。

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Research on Smart Emergency in View of Intelligence：Introduction of Entropy Theory

Smart emergency refers to the emergency response solutions which contain intelligent perception，intelligent analysis and intelligent processing in the context of smart city.Smart emergency information resources are the foundation for smart emergency management.However，due to its multi-source heterogeneous characteristics，it is necessary to fuse and integrate emergency information and then rise to the intelligence extraction and discovery for emergency decision-making. Entropy theory can be used to reveal the mechanism of emergency，and intelligence is the key factor in smart emergency negative entropy flow.Based on this，the paper constructs the basic theoretical model of smart emergency in the perspective of intelligence，and gives several discussions about it.

smart city；smart emergency；emergency；emergency decision-making；intelligence；entropy

G250.2

A

10.11968/tsygb.1003-6938.2015011

李綱（1966-），男，武漢大學信息資源研究中心教授，博士生導師；李陽（1989-），男，武漢大學信息資源研究中心博士研究生。

*本文系國家社會科學基金重大項目“智慧城市應急決策情報體系建設研究”（項目編號：13&ZD173）和武漢大學自主科研項目（人文社會科學）“網絡視角下的應急情報體系建設主題研究”（項目編號：41050001）研究成果之一。

2015-02-01；責任編輯：魏志鵬