基于决策理论规划的应急决策研究

针对应急决策的不确定性、协调性和风险性等特点，对应急决策中关键问题，包括基于预案的决策规划、基于多主体协调机制的决策规划以及风险敏感的决策规划等内容进行研究。具体包括：以情景演算理论为基础，采用逻辑程序与规划相结合的思想，构建应急预案的形式化模板，研究基于预案模板的决策规划方法；利用层次分解的思想，将复杂的应急决策任务进行层次分解，研究基于层次嵌套马氏决策模型的应急决策；将应急处置任务的时间、资源约束以及协调机制引入马氏决策规划，研究基于多主体协调机制的应急决策规划方法；以效用理论为基础，并将风险效用函数引入马氏决策规划，研究风险敏感的应急决策规划方法。本项研究以决策理论规划为主要建模和分析框架，将逻辑演算与知识表示理论、马氏决策规划理论、多主体协调、风险效用理论等有关理论与方法综合运用于应急决策科学问题的研究，对于探索和完善应急决策的一般理论和方法体系有重要意义。

本项目针对应急决策的不确定性、协调性和风险性等特点，对应急决策中关键问题，包括基于预案的决策规划、基于多Agent协调的应急决策以及风险敏感的应急决策等内容进行研究。主要研究成果包括：. 基于逻辑程序与决策理论规划相结合思想，研究了基于预案模板的决策规划方法：采用面向决策理论的情景演算逻辑语言DT-Golog，建立预案的形式化模板，将情景演算与MDP规划结合，在预案模板限定的可达状态空间搜索MDP最优策略，得到应急处置行动方案。. 考虑决策者的风险态度，研究风险敏感的应急决策规划方法：利用one-switch效用函数描述决策者风险态度随着财富（可看成应急资源）水平变化而变化，并利用群效用集结模型集结个人效用。基于MDP和群效用，建立动态、多阶段的风险敏感群决策模型，并将财富水平引入到MDP模型状态中。针对效用函数非线性带来决策规划不可分解问题，提出了划分财富区间的逆向归纳算法，以求解（状态，财富区间）下最优行动策略。. 利用层次分解思想，研究了多级层次MDP决策模型：将复杂的应急决策任务进行层次分解，考虑了不同层级决策具有不同时间尺度、不同层级决策之间相互影响，建立了多级层次MDP模型，提出了该模型的逆向归纳求解算法，分析了层级间交互对决策的影响。. 研究了应急任务持续时间、资源消耗不确定，以及时间、资源约束下应急处置任务网络规划与调度问题：将MDP模型与约束满足方法结合，同时考虑决策者的风险态度，提出了一种基于风险可接受度的应急任务网络规划模型。利用约束满足算法，剔除时间、资源违例的行动方案，利用风险可接受度剔除风险违例的行动方案，进一步缩减状态空间，提高计算效率。. 研究了应急任务分配与执行过程中的协调问题：利用博弈论建立了动态任务分配模型，利用协调图及价值规则对任务执行过程中的行动进行协调，结合强化学习方法，提出了综合任务分配和任务执行协调的模型和算法。基于层次分解思想，并考虑到应急任务执行过程中根据态势变化需要中断执行的情形，研究了基于Option及其中断机制的应急任务规划方法。. 本项目以MDP理论为主要建模和分析框架，将逻辑演算与知识表示理论、多Agent协调、风险效用理论等理论与方法综合运用于应急决策科学问题的研究，对于探索和完善应急决策的理论和方法体系有重要意义。