人工智能技術(shù)在突發(fā)事件中的應(yīng)用

高鈺樞 高雪琦

（1.中電博微電子科技有限公司/中國電子科技集團(tuán)公司第十六研究所，安徽 合肥 230033；2.中國電子科技集團(tuán)公司第十六研究所，安徽 合肥 230033）

0 引言

突發(fā)事件的應(yīng)急管理作為國家治理體系和治理能力的重要組成部分，承擔(dān)著防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)應(yīng)對(duì)處置各類災(zāi)害事故的重要職責(zé)，擔(dān)負(fù)保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的重要使命。突發(fā)事件的應(yīng)急管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，包括預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)和恢復(fù)四個(gè)階段。基于“防—減—救”一體化應(yīng)急管理理論，將防災(zāi)、救災(zāi)、減災(zāi)的業(yè)務(wù)、知識(shí)、模型、數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)一起來[1]。應(yīng)急管理信息化本質(zhì)上是將公共安全技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合，貫穿風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)防、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處置、救援和綜合保障的各個(gè)環(huán)節(jié)，推動(dòng)應(yīng)急管理信息化向數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)，使應(yīng)急管理從以事件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、從以物為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行摹闹饔^決策轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)急計(jì)算支持的決策、從被動(dòng)應(yīng)急轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)保障[2]。人工智能技術(shù)可以作為一個(gè)很好的手段，可支撐采集、傳輸?shù)仍O(shè)備設(shè)施，匯聚和整合相關(guān)數(shù)據(jù)，高效連接供需雙方，支撐多種災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急救援與處置。

為了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的現(xiàn)實(shí)威脅，及時(shí)有效的應(yīng)急管理系統(tǒng)高度依賴可觀測(cè)信息的利用和可用資源的整合，因此發(fā)展人工智能技術(shù)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件尤為必要。

1 應(yīng)急管理信息化研究現(xiàn)狀

信息技術(shù)廣泛地應(yīng)用在災(zāi)害管理的風(fēng)險(xiǎn)感知、預(yù)警防范、及時(shí)應(yīng)對(duì)和恢復(fù)順暢四個(gè)階段，主要包括物聯(lián)感知、信息傳輸、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用服務(wù)四大功能架構(gòu)[3]。以人工智能技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展給突發(fā)事件應(yīng)急管理的變革帶來了巨大影響。

1.1 風(fēng)險(xiǎn)感知

人工智能技術(shù)在預(yù)防階段主要起到感知隱患和風(fēng)險(xiǎn)的作用。傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署在基礎(chǔ)設(shè)施中（如主要橋梁和道路設(shè)施），通過監(jiān)測(cè)老化和失效情況，采用人工智能技術(shù)來自動(dòng)生成報(bào)告并預(yù)測(cè)其脆弱性。利用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能算法可在人口稠密地區(qū)獲取人群時(shí)空分布并開展人群管理，可用于識(shí)別出口、集合點(diǎn)、最安全和最短路徑，如聯(lián)合運(yùn)用傳感器和攝像頭，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算出人群時(shí)空分布狀態(tài)，實(shí)時(shí)人流引導(dǎo)避免過度擁擠[4]。

1.2 預(yù)警防范

在準(zhǔn)備階段，主要任務(wù)是預(yù)案準(zhǔn)備。人工智能不僅能夠改善突發(fā)事件應(yīng)急管理中政府管理者的管理思維，提高決策理性，而且能提高應(yīng)急管理的處置效率。以傳染病防范為例。在準(zhǔn)備階段，使用人工智能技術(shù)篩選城市人口用于臨床與管理的決策支持系統(tǒng)；在響應(yīng)階段，使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)輔助醫(yī)生加快檢測(cè)和診斷速度，加強(qiáng)醫(yī)院之間的信息交互等；圖形數(shù)據(jù)庫算法與政府大數(shù)據(jù)平臺(tái)兼容，分析與疫情相關(guān)的多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)，可識(shí)別感染者和高危人群，更快速、更準(zhǔn)確地對(duì)公共場(chǎng)所進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[5]。

1.3 及時(shí)應(yīng)對(duì)

災(zāi)難發(fā)生后，獲取態(tài)勢(shì)信息變得至關(guān)重要。應(yīng)用服務(wù)逐漸成為信息傳播和交流的主要形式，如社交網(wǎng)站、貼吧等。可通過社交媒體增強(qiáng)的情境信息提供確認(rèn)居民的下落和安全狀況、建立和運(yùn)營疏散中心、運(yùn)送和管理救濟(jì)物資等行為的數(shù)據(jù)。受害者可以通過社交媒體報(bào)告他們周圍的情況。

利用人工智能從不同來源檢索有用類型的數(shù)據(jù)并生成有用信息。增強(qiáng)救援人員使用的社交媒體數(shù)據(jù)分析服務(wù)，并指導(dǎo)操作員學(xué)習(xí)如何響應(yīng)呼叫。從混亂的真實(shí)數(shù)據(jù)集中提取有用的答案來管理和響應(yīng)人們提出的具體、有針對(duì)性問題的大量緊急呼叫。利用人工智能分析和驗(yàn)證來自社交媒體的實(shí)時(shí)信息，處理危機(jī)期間產(chǎn)生的大量推文，過濾信息并對(duì)其進(jìn)行分類后進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，然后使用人工智能按主題對(duì)它們進(jìn)行進(jìn)一步的分類。采用人工智能技術(shù)和混合數(shù)據(jù)收集策略，充分使用在線社交網(wǎng)絡(luò) (OSN) 中發(fā)布的豐富內(nèi)容，可以增加檢索到的地理信息密度（最高 7倍）、種類（最高 18 倍）和地理覆蓋率（高達(dá) 30%）[6]。采用基于網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)，將高性能計(jì)算環(huán)境和多準(zhǔn)則決策分析模型（加權(quán)和模型（WSM））和通過與理想解決方案模型相似的順序偏好技術(shù)與各種類型的社會(huì)脆弱性指標(biāo)相結(jié)合，解決在洪水緊急情況下包含沖突評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的決策問題。如在美國得克薩斯州奧斯汀市過去的洪水事件中，社交媒體數(shù)據(jù)（例如 Twitter 數(shù)據(jù)）被用作支持決策過程的附加工具[7]。

1.4 恢復(fù)順暢

初步響應(yīng)后，信息系統(tǒng)可協(xié)調(diào)可用資源，處理災(zāi)難恢復(fù)信息，幫助政府恢復(fù)居民正常生活。利用人工智能對(duì)衛(wèi)星照片進(jìn)行圖像識(shí)別，在多個(gè)數(shù)據(jù)流可能會(huì)合并在一起的情況下，刪除不可靠的數(shù)據(jù)并生成熱圖。例如，在2015年尼泊爾地震發(fā)生后，人道主義和救援組織使用災(zāi)前和災(zāi)后影像，利用數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)來發(fā)現(xiàn)受地震影響尚未接受援助的地點(diǎn)；在紐約對(duì)應(yīng)颶風(fēng)桑迪的過程中，采用大數(shù)據(jù)構(gòu)建了復(fù)原力指數(shù)來衡量和驗(yàn)證社區(qū)的在緊急情況下的恢復(fù)能力并且進(jìn)行了概念驗(yàn)證[8]。

2 總結(jié)和展望

社交媒體、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興通信和計(jì)算技術(shù)為完善應(yīng)急管理信息系統(tǒng)提供了巨大機(jī)遇。基于前面階段生成的數(shù)據(jù)，采用人工智能技術(shù)對(duì)于突發(fā)事件之后的恢復(fù)至關(guān)重要。在四個(gè)災(zāi)害管理階段有效使用人工智能技術(shù)很有必要性，未來的研究可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行深入探討。

2.1 基于社會(huì)大數(shù)據(jù)分析的智能應(yīng)急管理[9]

對(duì)網(wǎng)格非空間屬性數(shù)據(jù)等三個(gè)方面進(jìn)行深入研究，統(tǒng)一空間坐標(biāo)系，配合通用的軟硬數(shù)據(jù)融合算法，解決軟硬數(shù)據(jù)的一致性和關(guān)聯(lián)性問題。（1）設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)象的大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)語義標(biāo)注；從海量數(shù)據(jù)中挖掘變化趨勢(shì)，如實(shí)現(xiàn)高維數(shù)據(jù)的降維和城市暴雨內(nèi)澇的識(shí)別。（2）完善災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫，評(píng)估對(duì)相關(guān)區(qū)域、行業(yè)和部門的經(jīng)濟(jì)影響，為應(yīng)急管理提供數(shù)據(jù)和情景支持。（3）基于多源數(shù)據(jù)的融合平臺(tái)，通過案例推理、規(guī)則推理和地理信息系統(tǒng)，生成應(yīng)急預(yù)案，并根據(jù)場(chǎng)景變化進(jìn)行評(píng)估和調(diào)整。

2.2 基于公共安全網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急管理系統(tǒng)

公共安全網(wǎng)絡(luò)是一種信息和通信的基礎(chǔ)設(shè)施，使用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)，用于計(jì)算和通信任務(wù)，其可在事件操作期間協(xié)助管理第一響應(yīng)者。研究基于霧/邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)新興技術(shù)的集成，通過網(wǎng)關(guān)將移動(dòng)邊緣設(shè)備（如智能手機(jī)、設(shè)備、機(jī)器人和空中平臺(tái)）互連到互聯(lián)網(wǎng)。采用人工智能技術(shù)綜合協(xié)同融合上述技術(shù)，為應(yīng)急指揮中心提供有用的信息[10]。

3 結(jié)論

信息記錄、交換和處理對(duì)于有效的災(zāi)害管理至關(guān)重要。信息記錄和交換是災(zāi)前信息系統(tǒng)的初始功能，而信息處理和交換成為救災(zāi)行動(dòng)的核心。人工智能技術(shù)在應(yīng)急突發(fā)事件的感知、預(yù)警、識(shí)別和聯(lián)動(dòng)中起到了關(guān)鍵的推進(jìn)作用。針對(duì)當(dāng)前應(yīng)急管理信息化建設(shè)的短板和不足，要緊跟新一輪信息技術(shù)革命浪潮，研究人工智能技術(shù)在應(yīng)急突發(fā)事件管理實(shí)踐中的應(yīng)用，加快推進(jìn)應(yīng)急管理信息化建設(shè)，加快實(shí)現(xiàn)應(yīng)急監(jiān)督、監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急救援、分析決策、政務(wù)管理等應(yīng)急管理智慧功能。