摘 要:現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)急治理不僅需要在危機(jī)發(fā)生之后的快速響應(yīng)，更需要危機(jī)發(fā)生前的預(yù)測(cè)和預(yù)防，這就要求對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)危機(jī)事件預(yù)先作出研判，制定有效應(yīng)對(duì)各種情況的預(yù)案，并且對(duì)可能出現(xiàn)的危機(jī)預(yù)先采取措施，防止危機(jī)的發(fā)生。利用最新信息技術(shù)，我們可以在數(shù)字空間也就是虛擬空間中構(gòu)建與真實(shí)物理世界相對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過(guò)在數(shù)字孿生系統(tǒng)中對(duì)真實(shí)的應(yīng)急治理系統(tǒng)進(jìn)行模擬、驗(yàn)證和優(yōu)化，可以提高真實(shí)系統(tǒng)對(duì)未知和潛在危機(jī)事件的應(yīng)對(duì)能力，改善真實(shí)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)性和預(yù)防性，促進(jìn)應(yīng)急治理現(xiàn)代化。
關(guān)鍵詞:應(yīng)急治理 數(shù)字孿生技術(shù) 高性能計(jì)算 人工智能
【中圖分類號(hào)】TP18 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
習(xí)近平總書記在2019年11月29日中共中央政治局就我國(guó)應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)進(jìn)行的第十九次集體學(xué)習(xí)時(shí)指出：“應(yīng)急管理是國(guó)家治理體系和治理能力的重要組成部分，承擔(dān)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。要發(fā)揮我國(guó)應(yīng)急管理體系的特色和優(yōu)勢(shì)，借鑒國(guó)外應(yīng)急管理有益做法，積極推進(jìn)我國(guó)應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化。”黨的二十大報(bào)告指出，要完善國(guó)家應(yīng)急管理體系，“提高防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)和危難險(xiǎn)重突發(fā)公共事件處置保障能力，加強(qiáng)國(guó)家區(qū)域應(yīng)急力量建設(shè)”。深刻領(lǐng)會(huì)習(xí)近平總書記重要講話和黨的二十大報(bào)告精神，需要將應(yīng)急管理體系放在國(guó)家安全體系和能力現(xiàn)代化的總體性框架下，深入思考中國(guó)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急治理現(xiàn)代化的道路和手段，以新的思路推進(jìn)應(yīng)急治理現(xiàn)代化進(jìn)程。
現(xiàn)代社會(huì)需要高水平的應(yīng)急治理
應(yīng)急治理是國(guó)家治理的重要組成部分，是現(xiàn)代社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)上，應(yīng)急管理是指管理者對(duì)于外因或者內(nèi)因引發(fā)的突發(fā)危機(jī)事件作出反應(yīng)，降低事件造成的損害，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)社會(huì)的安全穩(wěn)定。造成突發(fā)危機(jī)事件的外因多種多樣，首先是自然災(zāi)害，例如地震、水災(zāi)、火災(zāi)、旱災(zāi)、蟲災(zāi)等災(zāi)害的發(fā)生；其次是由于管理疏漏或群體性行為失控而造成，例如重大傳染疾病的暴發(fā)和傳播、危險(xiǎn)品的泄露、重大交通事故、重大生產(chǎn)安全事故、人群聚集性踩踏事件等，最極端的情況是戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā)。此外，也有很多突發(fā)危機(jī)事件是由社會(huì)內(nèi)因產(chǎn)生的，例如一些人受到境內(nèi)外敵對(duì)勢(shì)力煽動(dòng)，人為地制造危機(jī)，造成社會(huì)的動(dòng)蕩和混亂，這方面的例子包括人為煽動(dòng)和引導(dǎo)重大輿情、制造和散布謠言、投毒、縱火、爆炸，等等。
現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)急治理不僅需要在危機(jī)發(fā)生之后的快速響應(yīng)，更需要危機(jī)發(fā)生前的預(yù)測(cè)和預(yù)防，這就要求對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)危機(jī)事件預(yù)先作出研判，制定有效應(yīng)對(duì)各種情況的預(yù)案，并且對(duì)可能出現(xiàn)的危機(jī)預(yù)先采取措施，防止危機(jī)的發(fā)生。預(yù)測(cè)預(yù)防性的應(yīng)急治理不僅需要管理體系上的變革，也需要現(xiàn)代信息技術(shù)的支持。
現(xiàn)代社會(huì)享受著科學(xué)技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的便利，同時(shí)也十分脆弱。與傳統(tǒng)農(nóng)耕社會(huì)相比，現(xiàn)代社會(huì)人口高度聚集，大城市的人口不斷攀升，人口密度不斷增大，像北上廣深這樣的超一線城市，龐大的人口基數(shù)使基礎(chǔ)設(shè)施承受巨大壓力。今天，人們的衣食住行高度依賴現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施，例如電網(wǎng)、供水網(wǎng)、交通網(wǎng)、通信網(wǎng)、醫(yī)療設(shè)施、物流體系等，進(jìn)行生活必需品的供給與分發(fā)。在突發(fā)危機(jī)事件發(fā)生時(shí)，其中一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題，就會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，影響整個(gè)社會(huì)的正常運(yùn)行。例如，2023年7月底在北京、河北發(fā)生的超歷史記錄的強(qiáng)降雨引起山洪爆發(fā)，沖垮了鐵路路基，逼停了距京僅幾十公里的列車，通信基站被沖毀，通信中斷，手機(jī)不能使用，給現(xiàn)場(chǎng)救援帶來(lái)很大的困難。雖然政府和當(dāng)?shù)厝罕娙仍?，列車上上千旅客還是在艱苦的條件下被滯留3天3夜。又如，2021年夏天鄭州發(fā)生的洪災(zāi)破壞了電力系統(tǒng)，停電又使加油站、商店的收費(fèi)系統(tǒng)無(wú)法使用，致使信用卡支付、手機(jī)支付等都無(wú)法使用，造成有錢也無(wú)法加油、無(wú)法購(gòu)物的窘境?；ヂ?lián)網(wǎng)對(duì)危機(jī)起著催生和放大的作用，不法分子利用互聯(lián)網(wǎng)，隱匿真實(shí)身份，操縱輿情，散布謠言，實(shí)施詐騙，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和人民財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大損害。人工智能的最新發(fā)展即基于人工智能的內(nèi)容生成（AIGC）又給網(wǎng)上信息真?zhèn)蔚蔫b別帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，成為社會(huì)穩(wěn)定的新風(fēng)險(xiǎn)。因此，現(xiàn)代社會(huì)中“黑天鵝”事件層出不窮，牽一發(fā)而動(dòng)全身的蝴蝶效應(yīng)難以甚至不可預(yù)見，這就要求更加周全、科學(xué)的政策制定和精準(zhǔn)、高效的治理手段。
中國(guó)在應(yīng)急治理方面有著豐富的歷史經(jīng)驗(yàn)和較為完善的體制。這首先歸功于完善的層次式管理體制和管理機(jī)構(gòu)。中國(guó)政府有很強(qiáng)的執(zhí)行力，從中央政府、各級(jí)地方政府，一直到街道和社區(qū)的辦事機(jī)構(gòu)，嚴(yán)密的治理體系保證了政令暢通、措施到位。另外，中國(guó)的人民群眾有很強(qiáng)的集體意識(shí)，識(shí)大體，顧大局，當(dāng)災(zāi)難來(lái)臨時(shí)更能體現(xiàn)出群眾的覺(jué)悟和力量。這方面的例子不勝枚舉，例如1998年的洪災(zāi)、2008年的汶川地震、2003年的“非典”突發(fā)和過(guò)去三年的新冠疫情大流行，正是中國(guó)政府的治理能力和中國(guó)人民的同心協(xié)力使我們得以度過(guò)危機(jī)。但是，我們也必須清醒地看到，社會(huì)和自然環(huán)境在不斷變化，新形式的危機(jī)層出不窮，單憑歷史經(jīng)驗(yàn)不足以應(yīng)對(duì)。依靠老經(jīng)驗(yàn)拍腦袋的決策機(jī)制、不切實(shí)際的粗放治理模式，難以應(yīng)對(duì)快速、持續(xù)變化的環(huán)境和社會(huì)。因此，應(yīng)急治理必須實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，而應(yīng)急治理的現(xiàn)代化呼喚機(jī)制和手段的變革和創(chuàng)新。
應(yīng)急治理模式和應(yīng)急治理組織機(jī)制的匹配，應(yīng)急治理需求和應(yīng)急治理技術(shù)手段的統(tǒng)一，是應(yīng)急治理現(xiàn)代化的基本要求?，F(xiàn)代化的應(yīng)急治理有其鮮明特性，首先是應(yīng)變性，要能對(duì)不斷變化的環(huán)境和危機(jī)形式作出反應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)對(duì)的策略；其次是快速性，要能對(duì)危機(jī)作出快速響應(yīng)，防止危機(jī)擴(kuò)散，減少危機(jī)帶來(lái)的損失；第三是精準(zhǔn)性，要能準(zhǔn)確判斷危機(jī)的來(lái)源和波及的范圍，科學(xué)精準(zhǔn)地予以應(yīng)對(duì)；第四是演進(jìn)性，要能不斷評(píng)估應(yīng)急治理的效果，對(duì)應(yīng)急治理的機(jī)制作出持續(xù)的改進(jìn)。
應(yīng)急治理現(xiàn)代化需要最新信息技術(shù)手段的支持
讓我們看一下當(dāng)前應(yīng)急治理系統(tǒng)規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)和使用的一般過(guò)程。一個(gè)特定的應(yīng)急治理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與部署涉及以下步驟：首先對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)急治理需求進(jìn)行分析，規(guī)劃特定應(yīng)急治理系統(tǒng)的功能；在此基礎(chǔ)上，完成該應(yīng)急治理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；然后部署該應(yīng)急治理系統(tǒng)，投入實(shí)際運(yùn)行。一個(gè)特定的應(yīng)急治理系統(tǒng)的運(yùn)行包含以下過(guò)程：一是感知危機(jī)事件的發(fā)生及其發(fā)展態(tài)勢(shì)；二是對(duì)危機(jī)事件的性質(zhì)和發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，管理者根據(jù)事件性質(zhì)和發(fā)展態(tài)勢(shì)作出決策并付諸行動(dòng)；三是在危機(jī)事件過(guò)后對(duì)治理的效果進(jìn)行評(píng)估；四是將評(píng)估結(jié)果反饋給應(yīng)急管理者和應(yīng)急治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
分析上述現(xiàn)行應(yīng)急治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行的過(guò)程我們可以看出，系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，高度依賴開發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)；系統(tǒng)的功能相對(duì)固化，一旦實(shí)現(xiàn)，改進(jìn)和優(yōu)化都比較困難。其次，對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化是離線進(jìn)行的，過(guò)程很緩慢。更為嚴(yán)重的問(wèn)題是，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和評(píng)估是基于已經(jīng)發(fā)生過(guò)的危機(jī)事件完成的，對(duì)于未曾發(fā)生但是可能發(fā)生的潛在危機(jī)事件，其應(yīng)對(duì)功能的設(shè)計(jì)只能憑想象和推測(cè)，有相當(dāng)?shù)闹饔^性。而且，對(duì)于從未發(fā)生過(guò)的潛在危機(jī)事件，根本談不上對(duì)其應(yīng)對(duì)功能的評(píng)估和改進(jìn)，這是在現(xiàn)行系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行機(jī)制下不可能完成的任務(wù)。
現(xiàn)代化的應(yīng)急治理還要實(shí)現(xiàn)從對(duì)危機(jī)的響應(yīng)到對(duì)危機(jī)的預(yù)測(cè)和預(yù)防的轉(zhuǎn)變，防患于未然，變被動(dòng)為主動(dòng)，從事后降低損失到事先避免損失。
根據(jù)上述對(duì)應(yīng)急治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行現(xiàn)狀的分析，以及現(xiàn)代化應(yīng)急治理對(duì)預(yù)測(cè)性和預(yù)防性的要求，可以看出，必須采用最新的信息技術(shù)，發(fā)展和改造應(yīng)急治理系統(tǒng)，才能適應(yīng)應(yīng)急治理現(xiàn)代化的要求。
最新的信息技術(shù)如網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信、大數(shù)據(jù)、高性能計(jì)算、人工智能是實(shí)現(xiàn)應(yīng)急治理現(xiàn)代化的基本手段。全面覆蓋社會(huì)各個(gè)角落的網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)可以高效、不失真地傳輸危機(jī)事件信息，保證管理者掌握危機(jī)態(tài)勢(shì)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以感知危機(jī)事件來(lái)源，獲得全方位的危機(jī)事件信息。高性能計(jì)算是分析決策的重要手段，通過(guò)基于高性能計(jì)算的數(shù)值模擬，可以科學(xué)地規(guī)劃應(yīng)急治理系統(tǒng)，優(yōu)化應(yīng)急響應(yīng)模型，對(duì)應(yīng)急治理的決策提供支持。利用人工智能技術(shù)可以全面地綜合歷史經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)情況，更精準(zhǔn)地應(yīng)對(duì)危機(jī)。
利用最新信息技術(shù)，我們可以在數(shù)字空間也就是虛擬空間中構(gòu)建與真實(shí)物理世界相對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過(guò)在數(shù)字孿生系統(tǒng)中對(duì)真實(shí)的應(yīng)急治理系統(tǒng)進(jìn)行模擬、驗(yàn)證和優(yōu)化，提高真實(shí)系統(tǒng)對(duì)未知和潛在危機(jī)事件的應(yīng)對(duì)能力，改善真實(shí)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)性和預(yù)防性，支持應(yīng)急治理現(xiàn)代化。
支持應(yīng)急治理現(xiàn)代化的數(shù)字孿生系統(tǒng)
數(shù)字孿生是一種融合物理建模、數(shù)據(jù)采集、數(shù)值模擬和分析優(yōu)化的多學(xué)科綜合性技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、工程建設(shè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。通俗地講，數(shù)字孿生就是用軟件在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)物理世界真實(shí)對(duì)象的映像即虛擬的數(shù)字對(duì)象。數(shù)字孿生力求精準(zhǔn)地反映與之對(duì)應(yīng)的物理對(duì)象的特征。通過(guò)調(diào)節(jié)、改變數(shù)字孿生的參數(shù)，快速靈活地獲得它在各種輸入條件組合下的動(dòng)作行為，從而理解并預(yù)見數(shù)字孿生所對(duì)應(yīng)的真實(shí)物理對(duì)象的特征和行為。
在應(yīng)急治理的應(yīng)用場(chǎng)合使用數(shù)字孿生技術(shù)，首先要在數(shù)字空間（即計(jì)算機(jī)）中建立所研究的應(yīng)急治理系統(tǒng)模型，然后發(fā)展算法和計(jì)算機(jī)軟件去實(shí)現(xiàn)這個(gè)模型。在運(yùn)行時(shí)，使用采自真實(shí)世界的數(shù)據(jù)或者保存的歷史數(shù)據(jù)激勵(lì)數(shù)字孿生系統(tǒng)模型，得到模型的輸出，即應(yīng)急治理系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)作及其效果。在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，由于可以靈活地對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，甚至對(duì)模型進(jìn)行修正，因此可以得到盡可能好的危機(jī)應(yīng)對(duì)策略。數(shù)字孿生技術(shù)不僅可以支持應(yīng)急系統(tǒng)的運(yùn)行，也可以支持應(yīng)急系統(tǒng)的規(guī)劃和開發(fā)。通過(guò)快速地遍歷各種輸入組合，可以快速地規(guī)劃應(yīng)急治理系統(tǒng)的功能，并在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)地予以驗(yàn)證。
建立一個(gè)應(yīng)急治理系統(tǒng)的數(shù)字孿生的步驟如下：第一，在數(shù)字空間建立（或修正）應(yīng)急治理系統(tǒng)的模型，在計(jì)算機(jī)中用軟件實(shí)現(xiàn)；第二，用一組歷史數(shù)據(jù)或真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，獲得相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略；第三，在數(shù)字孿生系統(tǒng)中實(shí)施應(yīng)對(duì)策略，獲得實(shí)施策略的效果；第四，即時(shí)評(píng)估應(yīng)對(duì)策略的效果，如果不理想，可以回到步驟一，修正模型或者調(diào)整模型參數(shù)，否則對(duì)應(yīng)該組輸入的處理結(jié)束。以上模型修正和策略優(yōu)化的步驟可以反復(fù)迭代，遍歷所有輸入條件的組合，直至獲得滿意的結(jié)果。
物理世界的真實(shí)系統(tǒng)僅能對(duì)已發(fā)生的事件作出反應(yīng)，一個(gè)應(yīng)急治理系統(tǒng)的數(shù)字孿生可以全面覆蓋各種危機(jī)事件場(chǎng)景，可以對(duì)不常出現(xiàn)或者尚未出現(xiàn)過(guò)的危機(jī)事件形成應(yīng)對(duì)預(yù)案。首先，數(shù)字孿生系統(tǒng)可以通過(guò)模擬，揭示危機(jī)事件的發(fā)展態(tài)勢(shì)和走向，為預(yù)測(cè)性、預(yù)防性應(yīng)急治理提供手段。其次，數(shù)字孿生系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地評(píng)估系統(tǒng)對(duì)危機(jī)事件的應(yīng)對(duì)策略，優(yōu)化應(yīng)急治理的各種預(yù)案。最后，由于數(shù)字孿生可以接受動(dòng)態(tài)采集到的真實(shí)世界數(shù)據(jù)作為輸入，因此，數(shù)字孿生系統(tǒng)可以和真實(shí)應(yīng)急治理系統(tǒng)平行運(yùn)行，成為真實(shí)系統(tǒng)的一個(gè)鏡像和比對(duì)參照物。通過(guò)比對(duì)數(shù)字孿生系統(tǒng)產(chǎn)生的應(yīng)對(duì)策略及其效果，為真實(shí)系統(tǒng)的科學(xué)決策提供支持。
應(yīng)急治理系統(tǒng)及其數(shù)字孿生的主要信息技術(shù)元素
傳感器。傳感器是感知客觀環(huán)境，捕捉所關(guān)注的事件的基本單元。根據(jù)所感知的對(duì)象的性質(zhì)，可將傳感器分為物理傳感器和信息傳感器。物理傳感器可以感知到物理量的變化，比如溫度、速度、加速度、氣流速度、水流速度、水位、水質(zhì)、空氣污染物、病毒等?；谖锢韨鞲衅魉鶎?shí)現(xiàn)的檢測(cè)裝置多種多樣，小到火災(zāi)檢測(cè)裝置、污染物檢測(cè)裝置，大到衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)、海洋傳感器等。信息傳感器專門用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)空間所發(fā)生的事件，例如互聯(lián)網(wǎng)上的熱門話題、重大輿情、社會(huì)熱點(diǎn)等。信息傳感器的表現(xiàn)形式是軟件，如輿情分析軟件。
網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)是快速可靠地傳輸危機(jī)事件相關(guān)數(shù)據(jù)的載體。與傳感器類似，根據(jù)傳輸?shù)氖录愋涂梢詫⒕W(wǎng)絡(luò)分為物理網(wǎng)絡(luò)和社交網(wǎng)絡(luò)。物理網(wǎng)絡(luò)包括全覆蓋、高滲透的互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)覆蓋各個(gè)角落，實(shí)現(xiàn)數(shù)字和語(yǔ)音、移動(dòng)和固定、天地海、多模態(tài)、全方位的通信和傳輸。網(wǎng)絡(luò)實(shí)例包括專用集群通信網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)，衛(wèi)星通信和天地一體化網(wǎng)絡(luò)、海上通信網(wǎng)、水下通信網(wǎng)等。社交網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確反映被關(guān)注人群中個(gè)體的特征以及個(gè)體間的相互關(guān)系及關(guān)聯(lián)程度，利用社交網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確定位關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和人物，分析和掌握熱點(diǎn)事件的傳播規(guī)律。
大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)是應(yīng)急治理的基礎(chǔ)。應(yīng)急治理要求對(duì)多種來(lái)源的多模態(tài)時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的組織、存儲(chǔ)和訪問(wèn)，涉及的數(shù)據(jù)類型包括各種物理量的測(cè)量數(shù)據(jù)，包括文字、圖形、圖像、視頻和語(yǔ)音等形式的數(shù)據(jù)。對(duì)這些多源、多模態(tài)的時(shí)序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問(wèn)通常涉及多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)等的混合使用。在地域分布的應(yīng)用場(chǎng)合，還涉及數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，要解決數(shù)據(jù)的更新、同步和一致性維護(hù)，以及數(shù)據(jù)的分級(jí)和緩存等問(wèn)題。大數(shù)據(jù)的分析是指從大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，識(shí)別危機(jī)事件的閾值、拐點(diǎn)，為應(yīng)急治理的科學(xué)決策提供依據(jù)。
高性能計(jì)算。高性能計(jì)算是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生和應(yīng)急治理現(xiàn)代化所需要的核心能力。首先，數(shù)字孿生系統(tǒng)是構(gòu)建在計(jì)算機(jī)中的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其基礎(chǔ)是數(shù)值模擬，離開高性能計(jì)算，就談不上數(shù)字孿生系統(tǒng)。數(shù)字孿生模型的建立、危機(jī)事件數(shù)據(jù)的處理、危機(jī)事件態(tài)勢(shì)分析、應(yīng)急治理的決策支持、治理效果的評(píng)估等都依賴于計(jì)算?？茖W(xué)決策來(lái)源于對(duì)物理世界的精細(xì)模擬，模擬的精度和分辨率越高，越需要強(qiáng)大的算力。此外，應(yīng)急治理系統(tǒng)是典型的多層次分布式系統(tǒng)，為了平衡計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅?，還需要云/邊/端算力的協(xié)同。端側(cè)算力可對(duì)感知的事件數(shù)據(jù)做初步處理；局部性的應(yīng)對(duì)策略可由邊緣算力完成，提高響應(yīng)速度；而全局性的決策可由云端算力綜合整體態(tài)勢(shì)作出。因此，應(yīng)急治理要充分利用由國(guó)家超算/區(qū)域超算/部門超算所構(gòu)成的國(guó)家高性能計(jì)算環(huán)境的算力。
人工智能。人工智能技術(shù)在應(yīng)急治理現(xiàn)代化中大有作為。首先，在發(fā)展真實(shí)應(yīng)急治理系統(tǒng)及其數(shù)字孿生時(shí)需要建立與客觀世界相匹配的模型，在這方面，采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，基于歷史大數(shù)據(jù)訓(xùn)練應(yīng)急治理系統(tǒng)模型是行之有效的方法。其次，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速推理能力可以實(shí)現(xiàn)危機(jī)態(tài)勢(shì)的實(shí)時(shí)分析，快速作出危機(jī)響應(yīng)的決策。此外，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的持續(xù)迭代和演化，可以不斷優(yōu)化應(yīng)急治理的決策。從人工智能的實(shí)踐和發(fā)展趨勢(shì)可以看出，各種智能無(wú)人裝備在應(yīng)急救援中將發(fā)揮不可替代的作用。無(wú)人系統(tǒng)將代替人去執(zhí)行危險(xiǎn)的、難以完成的任務(wù)，減少救援人員和裝備的損失。因此，機(jī)器人、無(wú)人車、無(wú)人機(jī)、無(wú)人船將在應(yīng)急救援中扮演極其重要的角色。同時(shí)，無(wú)人系統(tǒng)之間的協(xié)同、無(wú)人系統(tǒng)和人之間的協(xié)同，也是決定應(yīng)急救援成敗的關(guān)鍵因素。
為了滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)急治理系統(tǒng)及其數(shù)字孿生的開發(fā)運(yùn)行的需要，需要基于上述信息化元素構(gòu)建應(yīng)急治理數(shù)字孿生支撐平臺(tái)。數(shù)字孿生支撐平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)傳感、網(wǎng)絡(luò)、算力、數(shù)據(jù)、智能資源的集成、調(diào)度和高效使用，支持真實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)及其數(shù)字孿生的高效同步開發(fā)、部署和運(yùn)行。由于數(shù)字孿生是軟件再現(xiàn)的物理世界，因此，發(fā)展相關(guān)的算法和軟件是應(yīng)急治理數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。在支撐平臺(tái)的支持下，真實(shí)的應(yīng)急治理應(yīng)用系統(tǒng)可以和其數(shù)字孿生同步開發(fā)，在開發(fā)過(guò)程中就可以利用數(shù)字孿生系統(tǒng)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的功能進(jìn)行規(guī)劃、驗(yàn)證和優(yōu)化。為此，支撐平臺(tái)要提供應(yīng)急治理系統(tǒng)所需要的典型模型、基礎(chǔ)算法和工具集、基礎(chǔ)應(yīng)用軟件模塊、應(yīng)用開發(fā)和驗(yàn)證環(huán)境以及測(cè)試、評(píng)價(jià)與優(yōu)化的基準(zhǔn)和手段。
應(yīng)急治理數(shù)字孿生系統(tǒng)的發(fā)展步驟
應(yīng)急治理所針對(duì)的人類社會(huì)是一個(gè)極其復(fù)雜的巨系統(tǒng)，因此，其數(shù)字孿生系統(tǒng)的開發(fā)也不可能一步到位，只能由點(diǎn)到面，由個(gè)別到一般，循序漸進(jìn)地開展。
應(yīng)急治理數(shù)字孿生系統(tǒng)的開發(fā)可以從某個(gè)領(lǐng)域、某個(gè)子物理空間入手，先建立領(lǐng)域或子空間的數(shù)字孿生系統(tǒng)，在取得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大范圍，連接已經(jīng)開發(fā)的領(lǐng)域或子空間的數(shù)字孿生系統(tǒng)，使孤立的系統(tǒng)之間發(fā)生相互作用，最終形成更大范圍的數(shù)字孿生系統(tǒng)。為此，必須做好頂層設(shè)計(jì)，注重標(biāo)準(zhǔn)化、兼容性工作，使獨(dú)立開發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域和子空間的數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠互聯(lián)互通，逐漸擴(kuò)大覆蓋范圍，最終形成人類社會(huì)的完整數(shù)字空間映像。
由于數(shù)字孿生是真實(shí)世界在數(shù)字空間中的映射，為提高數(shù)字孿生的精確性和真實(shí)性感受，發(fā)展虛實(shí)融合的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)非常重要，真實(shí)世界和數(shù)字孿生系統(tǒng)相互融合的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人在回路中的模擬技術(shù)，等等，都能提高數(shù)字孿生的真實(shí)程度和危機(jī)應(yīng)對(duì)策略及措施的有效性，必須予以特別關(guān)注。
應(yīng)急治理的現(xiàn)代化是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，不可能一蹴而就，受技術(shù)、人才、經(jīng)費(fèi)的限制，數(shù)字孿生的開發(fā)工作也不可能一下就全面鋪開，要通過(guò)典型引路，分步推進(jìn)實(shí)施。要選擇若干關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行試點(diǎn)，先行一步，積累經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀的調(diào)研分析以及需求的緊迫程度，可以考慮在以下領(lǐng)域先行開展基于數(shù)字孿生的應(yīng)急治理試點(diǎn)工作。
水災(zāi)防治：在重點(diǎn)大江大河流域，建立包括氣象、降水量、地形地貌、植被覆蓋、水庫(kù)庫(kù)容、江河流量、排洪蓄洪、人員疏散、搶險(xiǎn)物資運(yùn)輸?shù)榷喾N因素在內(nèi)的水災(zāi)綜合防治系統(tǒng)，降低重大水災(zāi)造成的危害。
污染防治：在重點(diǎn)區(qū)域，建立包括污染物識(shí)別、污染源檢測(cè)定位、污染物傳播路徑及其控制、污染相關(guān)氣象條件、重大污染突發(fā)時(shí)的人員疏散、污染物中和與清除等在內(nèi)的重大污染事件應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。
突發(fā)重大傳染病防控：建立包括突發(fā)重大傳染疾病源頭定位、疾病傳染和傳播機(jī)制識(shí)別、隔離方案、疫苗研發(fā)與接種、藥物分配與供應(yīng)、生活必需品分發(fā)等在內(nèi)的重大傳染病防控系統(tǒng)。
互聯(lián)網(wǎng)重大安全事件控制與處置：建立包含互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下輿情分析、熱點(diǎn)話題識(shí)別、謠言傳播渠道識(shí)別及阻斷、關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和人物定位、辟謠形式與手段等在內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)重大安全事件管控系統(tǒng)，防止網(wǎng)絡(luò)重大安全事件對(duì)社會(huì)穩(wěn)定造成危害。
大城市突發(fā)危機(jī)事件應(yīng)對(duì)：建立在自然災(zāi)害、人造危機(jī)甚至戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，大城市的應(yīng)急響應(yīng)體系和系統(tǒng)，包括危機(jī)源早期識(shí)別和預(yù)警、城市基礎(chǔ)設(shè)施的防護(hù)和降級(jí)運(yùn)行、城市人口的疏散、城市基本生活條件的保障、傷病人員的救護(hù)等，最大限度降低突發(fā)危機(jī)事件對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成的損失。
結(jié)語(yǔ)
應(yīng)急治理是國(guó)家治理體系的重要組成部分，應(yīng)急治理現(xiàn)代化是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，既需要管理體制和機(jī)制上的變革，也需要最新技術(shù)手段的支持。要使信息技術(shù)真正在應(yīng)急治理中發(fā)揮支撐作用，信息技術(shù)領(lǐng)域的科技人員必須和相關(guān)管理部門密切合作，深入理解應(yīng)急治理的內(nèi)涵，調(diào)研應(yīng)急治理的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)和理解當(dāng)前應(yīng)急治理存在的問(wèn)題，這樣才能有的放矢地研究和提供有助于解決問(wèn)題的技術(shù)。我們期望，綜合了最新信息技術(shù)的數(shù)字孿生系統(tǒng)在應(yīng)急治理現(xiàn)代化的進(jìn)程中能夠發(fā)揮應(yīng)有的重要作用。
【本文作者為中國(guó)科學(xué)院院士、北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授】
參考文獻(xiàn)
[1]《習(xí)近平在中央政治局第十九次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào) 充分發(fā)揮我國(guó)應(yīng)急管理體系特色和優(yōu)勢(shì) 積極推進(jìn)我國(guó)應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化》，《人民日?qǐng)?bào)》，2019年12月1日。
責(zé)編：周素麗／美編：石 玉