人工智能在自然災害應急救援中的應用

袁發(fā)培

摘 ?要：人工智能是引領新時代創(chuàng)新發(fā)展潮流的重要引擎，其獨特的優(yōu)勢能夠應用于自然災害應急救援的災情分析判斷、識別搜尋目標、代替人工從事高危作業(yè)、輔助決策和處置效果評估等領域。結(jié)合自然災害應急救援的特點規(guī)律和當前實際，應從樹立正確指導、建立數(shù)據(jù)樣本、加強實踐檢驗等方面著手，做好人工智能在自然災害應急救援中的應用。

關鍵詞：人工智能;自然災害;應急救援

中圖分類號：TP18 ? ? ? 文獻標志碼：A

人工智能是探索人的思維和智能規(guī)律的科學，是引領新時代創(chuàng)新發(fā)展潮流的重要引擎。從“深藍”戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫到“阿爾法狗”戰(zhàn)勝李世石，標志著人工智能已經(jīng)從計算智能和感知智能發(fā)展到認知智能，到達了前所未有的水平，人工智能迎來了新的快速發(fā)展時期。將人工智能應用到自然災害應急救援中，有望解決自然災害應急救援中的諸多難題。

1 人工智能原理及其發(fā)展

人工智能是一門融合了計算機科學、數(shù)學、信息論、控制論等多專業(yè)領域的綜合科學，是以計算機為主要物質(zhì)基礎，模擬和拓展人的思維過程和智能行為的技術方法的統(tǒng)稱。其基本原理是運用機器學習、模式識別、大數(shù)據(jù)、云計算和傳感器等技術方法，使機器通過學習訓練后能夠模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)和模擬心智，實現(xiàn)識別、計算、認知、推理、決策、學習等功能。從技術層面講，人工智能主要包括搜索求解、知識推理和機器學習三類。從發(fā)展層面講，人工智能主要包括計算智能、感知智能和認知智能三類。

人工智能從提出到現(xiàn)在，經(jīng)歷了60多年的發(fā)展積累，經(jīng)歷了兩落三起。2016年谷歌“alphago”在圍棋比賽中的獲勝，展現(xiàn)了人工智能的強大力量，掀起了人工智能新的熱潮。人工智能作為世界三大尖端技術之一，已經(jīng)實現(xiàn)了從實驗研究向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的飛躍。從智能家居、虛擬助手、人臉識別到智能醫(yī)療、機器翻譯和搜索引擎，人工智能已經(jīng)悄然進入我們生活的多個領域。人工智能在代替人們工作過程中體現(xiàn)出來的明顯優(yōu)勢帶來了其實際應用的爆發(fā)式增長，機器智能水平也相應得到不斷提升。目前，許多行業(yè)領域都在探索人工智能的應用，根據(jù)當前發(fā)展形勢，可以預測隨著技術的不斷進步，人工智能在未來的發(fā)展過程中，準入門檻更低，應用領域更為廣泛，正如科學家語言人工智能將引領人類第四次工業(yè)革命，廣泛影響未來人們的生活。

2 人工智能在自然災害應急救援中的應用前景

我國自然災害頻發(fā)，災害救援任務繁重，且部分自然災害發(fā)生突然，同時隨著次生災害發(fā)生，災害造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失和環(huán)境破壞等復雜形勢局面，給應急救援帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。在人工救援行動中，受環(huán)境條件限制和主觀經(jīng)驗的影響，往往面臨災害情況難以全面掌握、災情發(fā)展難以預測、應急處置難以決策、高危作業(yè)帶來人員安全隱患等諸多問題。針對這些情況，可以在自然災害應急救援中應用人工智能技術，彌補人工救援行動的不足，主要需求體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是災情分析判斷。當前，對于部分災害，仍然難以從積累的大量數(shù)據(jù)中完全掌握其活動規(guī)律，做到準確預測災情發(fā)展。在火災救援行動中，面對現(xiàn)場氣象、地形、植被分布等多方面因素，要及時準確地判斷火災發(fā)展趨勢，有效采取應對措施，仍然有一定困難。人工智能技術可以通過對以往積累的海量災害信息進行無監(jiān)督學習，挖掘數(shù)據(jù)資源中有價值的信息，并進行抽象表示，發(fā)現(xiàn)災情發(fā)展規(guī)律，建立認識和預測災害的模型，從而能夠有效“篩除”大量的重復、冗余的信息，并根據(jù)現(xiàn)有災情數(shù)據(jù)進行特征分析，預測災情發(fā)展。

二是跟蹤設別、搜尋目標。災害應急救援行動中，有許多重要目標需要及時識別、搜尋。象在地震災害救援中，被掩埋人員的識別、危害型建筑物識別、災區(qū)域范圍內(nèi)人員的流動情況等。這些需求可以通過搜索推理技術從大量的數(shù)據(jù)信息中學習目標特征，對目標進行描述，按照一定規(guī)則、算法識別現(xiàn)有對象，并建立相互之間的聯(lián)系，提升目標識別分類的準確性，確保及時識別、搜尋到關鍵目標。

三是代替人工從事高危作業(yè)。自然災害發(fā)生后，由于災情變化迅速、環(huán)境條件復雜，應急救援人員有時難以快速應對，往往面臨高危作業(yè)環(huán)境，嚴重時還可能面臨生命危險。機器人通過運用智能感知、智能導航與規(guī)劃等技術，能夠代替人工進入危險區(qū)域搜尋識別目標，并按程序進行作業(yè)，降低了人工處置的安全隱患。 當前，機器人在災害救援中的應用已經(jīng)得到推廣應用，但整體智能化程度不高，主要是完成單項操作，缺乏識別判決環(huán)境條件和自主決策的能力，需要人工智能技術的支撐。

四是災情處置輔助決策。災害應急處置過程中，面對災害情況、力量資源情況和環(huán)境情況等形成的大量數(shù)據(jù)信息庫，管理者需要及時有效地提煉出價值信息，判斷災情發(fā)展，明確救援重點和關節(jié)，合理調(diào)配使用力量資源。此時，人工智能技術能夠模擬參謀助手的角色，通過深度學習構建災情分析模型，對大量災情信息進行分類、挖掘。通過專家系統(tǒng)對重要災害信息的分析、推理，準確預測災害情況發(fā)展。根據(jù)任務輕重緩急進行排序，對任務進行聚類分析，對力量資源需求進行定量計算。通過人工智能技術合理掌控災害處置的進度、強度，優(yōu)化力量資源的配置，根據(jù)管理者意圖提出處置方案，為管理者決策提供支撐。

五是災情處置效果評估。自然災害應急救援是一項復雜的活動，及時做好救援效果評估，能夠及時掌握救援規(guī)律，修正救援活動中的偏差，確保救援效果。利用機器學習技術從過去實踐積累的海量信息中訓練出災害救援效果評估原始模型，根據(jù)訓練數(shù)據(jù)對救援處置細節(jié)標準進行關聯(lián)性設別和量化設置，再輸入新數(shù)據(jù)進行模擬實驗，由此檢驗應急處置效果。

3 人工智能在自然災害應急救援中的實現(xiàn)途徑

人工智能在災害應急救援中的應用前景廣闊，發(fā)揮的作用效益突出。當前，人工智能在自然災害應急救援的應用還處于起步階段，許多條件還不夠成熟，必須結(jié)合當前實際，堅持正確的指導方向，從基礎抓起，建立數(shù)據(jù)樣本，注重實踐檢驗，不斷深入推進。

一是堅持正確的指導。當前，人工智能在災害應急救援中的應用總體來講，規(guī)模較小，智能化水平不夠，機器自主學習的能力水平較低。針對這一實際，必須要認識到災害應急救援智能化建設是一項系統(tǒng)工程，必須統(tǒng)籌規(guī)劃，立足當下情況，搞好人才和技術儲備等基礎建設。著眼長遠，認清人工智能的特點規(guī)律，結(jié)合災害應急救援實際加強建設和運用。

二是建立災害數(shù)據(jù)樣本。人工智能在災害應急救援中的應用中，包括機器學習在內(nèi)的一些關鍵技術均需要通過對海量數(shù)據(jù)樣本的學習，才能發(fā)現(xiàn)對象的規(guī)律，建立相應的模型，因此，災害數(shù)據(jù)樣本是實現(xiàn)人工智能應用的基礎。災害應急救援實際經(jīng)驗豐富，平時應注重災情分析數(shù)據(jù)、演練數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)的積累，及時與其他單位實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，擴大樣本規(guī)模，并注重進行分類、注釋和標記，便于機器識別學習。

三是注重實踐檢驗。人工智能在災害應急救援中的應用是一個新的領域，有其自身特色需求，實踐過程中，可能會出現(xiàn)各種情況，因此，必須提前進行檢驗驗證，確保應用效果萬無一失。一方面要建立檢驗驗證的標準，提高驗證的可操作性;另一方面，需采取合適的檢驗驗證方法，象通過模擬訓練或在應急處置救援實踐中進行檢驗等方式，均可以進行探索。

當前，較為成熟的人工智能技術已經(jīng)得到了廣泛應用，逐漸影響人們的思想和認知。由于自然災害應急處置有其自身的特點和規(guī)律，該領域的應用創(chuàng)新還有許多工作要做，除上述內(nèi)容外，在技術創(chuàng)新、應用領域、應用模式等細節(jié)落實方面還需要積極探索。

參考文獻

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