運(yùn)籌學(xué)最新進(jìn)展精選(九篇)

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第1篇：運(yùn)籌學(xué)最新進(jìn)展范文

毋庸置疑，數(shù)學(xué)規(guī)劃領(lǐng)域的重大突破總是始于線形規(guī)劃。提到線性規(guī)劃算法，人們最先想到的是單純形法和內(nèi)點(diǎn)法。單純形法是實(shí)際應(yīng)用中使用最普遍的一種線性規(guī)劃算法，而研究者們已證明在最壞的情況下單純形法的計(jì)算復(fù)雜度是指數(shù)級的，內(nèi)點(diǎn)算法的計(jì)算復(fù)雜度是多項(xiàng)式時(shí)間的。把兩種算法相提并論，要么是這兩種算法都已經(jīng)非常完備，要么都有需改進(jìn)之處。顯然不屬于前者，即兩者都有需要改進(jìn)之處。幾十年來，研究者通過不斷努力，在兩種算法的計(jì)算上都取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。

1數(shù)學(xué)模型

線性規(guī)劃問題通常表示成如下兩種形式:標(biāo)準(zhǔn)型、規(guī)范型。

設(shè)jj(2…，n)是待確定的非負(fù)的決策變量；認(rèn)2…，n)是與決策變量相對應(yīng)的價(jià)格系數(shù)；K2…mj=l2…n)是技術(shù)系數(shù)；b(i12…，m)是右端項(xiàng)系數(shù)；

線性規(guī)劃是運(yùn)籌學(xué)最基本、運(yùn)用最廣泛的分支，是其他運(yùn)籌學(xué)問題研究的基礎(chǔ)。在20世紀(jì)50年代

到60年代期間，運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)許多新的分支：非線性規(guī)劃（nonlinearprogranming、商業(yè)應(yīng)用（crnxmereialpplieation、大尺度方法(laresealemeh-Qd)隨機(jī)規(guī)劃（stochasticPKgiamniig)、整數(shù)規(guī)劃(ntegerprogramming)、互補(bǔ)轉(zhuǎn)軸理論（amplmentaiyPivotheor)多項(xiàng)式時(shí)間算法（polynomialtjneagatm)等。20世紀(jì)70年代末，上述分支領(lǐng)域都得到了極大發(fā)展，但是卻都不完善。而且數(shù)學(xué)規(guī)劃領(lǐng)域中存在許多Nfkhard問題，如TP問題，整數(shù)規(guī)劃問題等。這些問題的基本模型都可以寫成線性規(guī)劃形式，因此通過對線性規(guī)劃算法的進(jìn)一步研究，可以進(jìn)一步啟發(fā)及推動(dòng)數(shù)學(xué)規(guī)劃領(lǐng)域內(nèi)其他分支的發(fā)展。

2邊界點(diǎn)算法

由于單純形法與基線算法都是在可行集的邊界上取得最優(yōu)值，故合稱單純形法與基線法為邊界點(diǎn)算法。單純形法是線性規(guī)劃使用最早也是目前實(shí)際應(yīng)用中最流行和求解新型規(guī)劃問題最有效的算法之一。它實(shí)施起來相當(dāng)簡單特別對中小規(guī)模問題效果顯著。單純形法最早是由Damzg于1947年夏季首先提出來的。1953年Dantzig為了改進(jìn)單純形法每次迭代中積累起來的進(jìn)位誤差，提出改進(jìn)單純形法12。1954年美國數(shù)學(xué)家CELmH3針對對偶問題提出一種在數(shù)學(xué)上等價(jià)于用改進(jìn)單純形法求解的對偶線形規(guī)劃。1974年CuretN41提出了求解一般線性規(guī)劃問題的原對偶單純形法，該算法與對偶單純形法類似，但是原對偶單純形法允許我們從一個(gè)非基礎(chǔ)對偶可行解開始算法求解。

1972年Klee等舉例證明了單純形算法的時(shí)間復(fù)雜性有可能是指數(shù)型。1973年，Jeoslowoi和Zdeh7又分別進(jìn)一步指出常用的對偶單純形法、原一對偶單純形法等都是指數(shù)級的。

這就讓人們產(chǎn)生兩個(gè)疑問:①是否存在單純形法的某種改型，用它求解線性規(guī)劃問題是多項(xiàng)式時(shí)算法。

對于問題①，研究者們對單純形法采用了一系列改進(jìn)技術(shù)如數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法、更好的退化性處理、更好的局部價(jià)格向量計(jì)算、原一對偶最速下降邊算法的應(yīng)用、更快和更穩(wěn)定的矩陣分解、更好的Cach存貯的應(yīng)用、以及階段1和階段2的組合算法等。但是仍未能從理論上證明線形規(guī)劃算法是多項(xiàng)式時(shí)間的。

近年來國內(nèi)也出現(xiàn)了一批致力于線形規(guī)劃算法研究的學(xué)者，但是國內(nèi)學(xué)者的研究主要集中在對單純形法的突破研究上，如基線法|8_'最鈍角原理1111等。

最鈍角及投影主元標(biāo)算法都是針對單純形算法存在退化現(xiàn)象就如何選擇最優(yōu)入基、離基做出的一系列研究及改進(jìn)。退化現(xiàn)象是單純形法一直以來需解決的難題，為了克服退化問題許多學(xué)者提出了有限主元規(guī)則：擾動(dòng)法、字典序規(guī)則、Blad規(guī)則1171等，其中Bind規(guī)則由于其簡單而備受關(guān)注，但是這些有限主元規(guī)則的實(shí)際應(yīng)用方面并不令人滿意，甚至都不能和Dantzg規(guī)則相比。1990年，潘平奇教授在文獻(xiàn)[11]給出了線性規(guī)劃問題最優(yōu)基的一個(gè)啟發(fā)式刻畫特征:最鈍角原理。最鈍角原理是引人反映目標(biāo)梯度與約束梯度夾角大小的“主元標(biāo)”乍為確定變量進(jìn)基優(yōu)先性的依據(jù)，潘教授的數(shù)值試驗(yàn)11819表明此規(guī)則明顯優(yōu)于Bland規(guī)則。然而潘的方法僅適用于只含不等式約束的線性規(guī)劃問題。為便于求解標(biāo)準(zhǔn)線性規(guī)劃問題，許多學(xué)者在其基礎(chǔ)上又提出了對偶主元標(biāo)法。由于對偶主元標(biāo)法是利用嚴(yán)格互補(bǔ)松弛來推導(dǎo)過度的，針對這一問題，又有學(xué)者提出了投影主元標(biāo)法。

除此之外還有一系列最鈍角原理在非人工變量兩階段算法1M21及虧基情況下的應(yīng)用研究。這些研究表明，最鈍角原理是克服單純形法退化的一種有效方法。

基線算法的概念是1996年阮國楨教授提出來的1891，這種算法是單純形法的發(fā)展，名字由來一方面是相對單純形法（基點(diǎn)法）提出，另一方面是使用

基線算法的主要思想是：

其中疋FTX1;eRbERm為一個(gè)m階單位矩陣。n是問題的維數(shù)，m是約束個(gè)數(shù)。把目標(biāo)函數(shù)v=ff作為一個(gè)約束，看作參數(shù)。

Stef!以任意：>0所對應(yīng)的變量作為進(jìn)基變量，則x所在的列與單位矩陣一起構(gòu)成了一個(gè)可行基B改寫八=[N馬，相應(yīng)地改寫X為[xrxo’，x為非基變量，x為基變量。于是方程組AX=[vb’可以寫成Nx+Bx^Evl]’=a0+^0VStep求B1，以B1左乘，得B^1N^N+3B=B1[v]’=礦a0+B1⑷v

(2.1)

令a=B1a。，p=B-1仏則式（21河寫作

Sep對任意巨{01，…，m}，令aA^vs0

計(jì)算出當(dāng)前基線表對應(yīng)的可行值區(qū)間[J-”。若h

…，n-L貝IJv為最優(yōu)值，或者轉(zhuǎn)SteP4

Sep旋轉(zhuǎn)基表，更新BaP旋轉(zhuǎn)基表時(shí)通常只使用有限軟上界行的負(fù)可旋主元。對于負(fù)可旋主元的選擇主要實(shí)現(xiàn)方法有：最大負(fù)主元算法[221，行列最好主元算法[231,保硬主元算法[24251等。

基線算法操作簡單迭代次數(shù)少，求解速度快。相對單純形法來說，單純形法最多能搜索與當(dāng)前極點(diǎn)相鄰的n個(gè)極點(diǎn)，而基線算法能搜索11個(gè)二維面，這是基線算法能夠快速求解LP問題的關(guān)鍵所在。

發(fā)展至今，基線算法已有其對偶算法[271，群部分算法['目標(biāo)規(guī)劃[29301,錐上算法[311等一整套的理論基礎(chǔ)和一系列具體的快速實(shí)現(xiàn)算法12632,圍繞著是否存在著多項(xiàng)式的基線算法，在計(jì)算復(fù)雜度方面作深入的研究將對線性規(guī)劃的發(fā)展具有十分深遠(yuǎn)的意義。

3割平面法

線性規(guī)劃算法中割平面思想的應(yīng)用主要是指橢球法。1979年Khanchiaii33!改進(jìn)Yudin和Nan-

ovski等[34]為凸規(guī)劃開發(fā)的橢球法，獲得了一個(gè)求解線形規(guī)劃的多項(xiàng)式時(shí)間算法:橢球法。對問題②做出了明確回答。不同于單純形法從一個(gè)基礎(chǔ)可行解開始迭代，橢球法的特點(diǎn)是求解過程的每一階段都有一個(gè)以某一點(diǎn)為中心的橢球，迭代是從一個(gè)包含最優(yōu)解的較大的橢球迭代到包含最優(yōu)解的較小的橢球直至逼近最優(yōu)解。

為線性規(guī)劃問題式（1.2)的規(guī)模。其中，lg]是以2為底的對數(shù)，「?]表示剛剛大于括號值的整數(shù)。則橢球法的時(shí)間復(fù)雜度為OML)

Khachiar橢!球法的主要思想是：

根據(jù)線性規(guī)劃的強(qiáng)對偶定理，線性規(guī)劃問題式(1.2)可以轉(zhuǎn)為下列求可行域問題：

2)從球開始，這個(gè)球大到包括式（3l1)的所有可行集X不斷構(gòu)造一系列橢球，第k次迭代的橢球?yàn)镋k檢驗(yàn)橢球中心&是否滿足約束條件；若滿

足則停止，否則利用割平面球的半橢球$Ek=EH

{aTA構(gòu)造新的橢球更新橢球Ek+1為包含半橢球的最小體積橢球。按照這種算法下去直到橢球中心位于目標(biāo)集內(nèi)，橢球中心即為問題式（31)的解;否則橢球體積太小以至不含問題式（31)的可行解。

由于Khachiarn橢球法從構(gòu)造包含可行域的大

的橢球出發(fā)，初始橢球體積有可能是天文數(shù)字，而且KhanCir橢球法利用K-K-T條件將原規(guī)劃問題轉(zhuǎn)

化為可行域求解問題，擴(kuò)大了求解規(guī)模的同時(shí)加入了等式約束，使得可行集體積為零。雖然求解時(shí)，對等式進(jìn)行攝動(dòng)，可行集體積仍然很小。初始橢球體積太大，最終橢球（包含可行集的最小橢球）體積又幾乎為零，算法可能需要經(jīng)過非常大的迭代步數(shù)才能收斂。而且如果對偶問題無界則原問題不可行，因此當(dāng)計(jì)算結(jié)果無解時(shí)不能判斷是原問題無界呢還是原問題不可行。

不少研究者從加大每次迭代后橢球縮小比出發(fā)，提出了許多KhanCirn橢球法的改進(jìn)算法:深切害J(deepeus)35-37、替代切割（surrogatecuts)381、

平行切割（paUMeus)|39-411等。最新成果是楊德莊等人提出的新的橢球法142,其優(yōu)點(diǎn)在于引入目標(biāo)束不等式及目標(biāo)不等式組成，與原橢球法相比一方面大大縮小了算法求解規(guī)模，另一方面擴(kuò)大了可行集的體積。而且新算法中可行集切割及目標(biāo)切割交替進(jìn)行，加速了橢球體積的縮小。不過令人失望的是即使最好的橢球法實(shí)施在計(jì)算上都難以與已有的單純形法相比。因此，實(shí)際中很少作為一般方法使用1431。

然而線性規(guī)劃的其他解法如單純形法、內(nèi)點(diǎn)法都需要從一個(gè)基礎(chǔ)解出發(fā)，然后確定迭代方向、迭代步長，因此每次迭代都需要計(jì)算目標(biāo)函數(shù)和所有約束函數(shù)。而橢球法的計(jì)算則簡單得多，理論上來說橢球法對于約束條件多的問題更有效。

4內(nèi)點(diǎn)法

1984年KamarH441提出了一個(gè)比Khanchian法好的多項(xiàng)式時(shí)間算法的內(nèi)點(diǎn)法，稱為Kamaikar法。由于該法引用了非線性規(guī)劃中的牛頓投影，因此又稱K_aka牧影法。

K_aka袪的提出在線性規(guī)劃領(lǐng)域具有極大的理論意義。與橢球法不同，這個(gè)新算法不僅在最壞情況下在時(shí)間復(fù)雜度上優(yōu)于單純形法，在大型實(shí)際問題中也有潛力與單純形法競爭。

這一方法的提出掀起了一股內(nèi)點(diǎn)法的研究熱潮。鑒于Kamaka?法的難讀性，一些研究學(xué)者?對Kamaika袪進(jìn)行了適度的修改，使其簡便易讀。然而直接用該方法編程解題的測試表明，與目前基于單純形法的商用軟件相比，并沒有明顯的優(yōu)勢1491。因此很多研究者在Kamarka法的基礎(chǔ)上深入研究并提出了各種修正內(nèi)點(diǎn)法方法：仿射尺度法，對數(shù)障礙函數(shù)法，路徑跟蹤法算法等。

仿射比例調(diào)節(jié)法又分為原（Ptme)仿射比例調(diào)節(jié)法和對偶（Dua)方射比例調(diào)節(jié)法。原仿射比例調(diào)節(jié)法是從原問題出發(fā)，用一個(gè)仿射變換代替投影變換，把坐標(biāo)系從一個(gè)非負(fù)象限不是單純形）映射到其本身。該法1967年由前蘇聯(lián)學(xué)者Dkii5(0提出，但他的工作直到Bame1]等人再次研究該法后才被 法，另一方面作了完全的收斂性的證明。此外，1989年AdleP等發(fā)表了從原問題的對偶問題出發(fā)的對偶仿射比例調(diào)節(jié)法。

1986年G1531等人第一次把用于非線性規(guī)劃的對數(shù)障礙函數(shù)法用于線性規(guī)劃，并證明了對數(shù)障礙函數(shù)法和Kamarka投影法是等價(jià)的。以后的研究表明kamaikaf法實(shí)際上是廣義對數(shù)障礙函數(shù)法的一個(gè)特殊情形。由于其計(jì)算方面的優(yōu)越性，因此該法得到更多的研究和發(fā)展，該法也分為原對數(shù)障礙函數(shù)法和對偶對數(shù)障礙函數(shù)法。

原對偶（PrimaDua)各徑跟蹤法，實(shí)際上是原對偶障礙函數(shù)法，是MeidG19M541年提出的。他將包含對數(shù)障礙函數(shù)問題的障礙參數(shù)的唯一的最優(yōu)解所構(gòu)成的曲線稱為一條路徑或中心軌跡，當(dāng)障礙參數(shù)趨近零時(shí)，中心軌跡的極限即為原問題的最優(yōu)解。Kojma55'等最早（1987)提出收斂的算法，之后其他研究者對算法作了進(jìn)一步的改進(jìn)。為了找到起始可行解算法都要引進(jìn)人工變量和附加約束條件，分別以適當(dāng)?shù)拇髷?shù)作系數(shù)和右端值，但算法對這些大數(shù)的選擇很敏感易導(dǎo)致算法中數(shù)值的不穩(wěn)定性。因此LustiTi等考慮使這些大數(shù)同時(shí)變?yōu)闊o窮大時(shí)坐標(biāo)增量的“極限可行方向”該方向只改變了求最優(yōu)解的方向，并不改變確定軌跡中心的方向，因而問題解法成為不可行問題原對偶牛頓法，其優(yōu)點(diǎn)是對初始解不必引入人工變量。該法也可用類似形式應(yīng)用于不可行原問題或?qū)ε紗栴}的方法中[57581。該法還便于處理有界變量問題。然而這個(gè)方法的計(jì)算復(fù)雜性尚未確知，沒有一般收斂的算法的證明。此外，在方法的改進(jìn)方面，出現(xiàn)了全面收斂不可行內(nèi)點(diǎn)算法和預(yù)計(jì)改正法。

勢函數(shù)下降法有基于Gezaga等人提出的原勢函數(shù)下降法和Ye等人提出的原對偶勢函數(shù)下降法,計(jì)算復(fù)雜性都達(dá)到較好指標(biāo)。前者算法包含了兩個(gè)搜索方向，且所有仿射變換方法都采用了最速下降方向。這方面的改進(jìn)還有Kajmm等的原對偶勢函數(shù)下降法等。由于上述勢函數(shù)下降法的各種算法是基于一系列嚴(yán)格的可行解上，方法都要求說是難以做到的。顯然直接采用不可行內(nèi)點(diǎn)算法是最好的解決辦法，因而Y，eTOdd和Misunol994年提

出了構(gòu)建“齊次自對偶問題”的方法，該齊次自對偶問題的解則可以用Kajjna等的原對偶勢函數(shù)下降法來解出。

在20世紀(jì)90年代內(nèi)點(diǎn)法理論發(fā)展成一個(gè)相當(dāng)成熟的原理。這一時(shí)期，對內(nèi)點(diǎn)法理論的一個(gè)主要貢獻(xiàn)來自YENesterov和八SNmirovski兩位數(shù)學(xué)家[69。他們創(chuàng)建的Self-Cocrdant函數(shù)理論，使基于對數(shù)障礙函數(shù)的線性規(guī)劃內(nèi)點(diǎn)法很容易推廣到更為復(fù)雜的優(yōu)化問題上，如非線性凸規(guī)劃、非線性互補(bǔ)、變分不等式、半定優(yōu)化以及二階錐優(yōu)化等。目前自協(xié)調(diào)函數(shù)形式主要有：對數(shù)函數(shù)和商函數(shù)形式。

今天，內(nèi)點(diǎn)法的研究熱點(diǎn)主要轉(zhuǎn)向于半定優(yōu)化、半定互補(bǔ)、非凸優(yōu)化及組合優(yōu)化問題上。

5自協(xié)調(diào)函數(shù)理論

自協(xié)調(diào)函數(shù)可謂是線性規(guī)劃算法研究的一個(gè)重大突破，也是我們后續(xù)研究的重點(diǎn)。自協(xié)調(diào)函數(shù)理論又名自協(xié)調(diào)障礙函數(shù)理論，為解線性和凸優(yōu)化問題提供了多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)點(diǎn)算法。根據(jù)自協(xié)調(diào)障礙函數(shù)的參數(shù)就可以分析內(nèi)點(diǎn)算法的復(fù)雜性。

自協(xié)調(diào)函數(shù)定義：

一個(gè)凸函數(shù)fR-R對定義域內(nèi)的任意x滿足Lf"(x)<2f(x3/2,我們就稱它為自協(xié)調(diào)函數(shù)。如果函數(shù)(Rn-R對于任意直線滿足自協(xié)調(diào)條件，我們稱函數(shù)§(9是自協(xié)調(diào)函數(shù)。

自協(xié)調(diào)函數(shù)理論的關(guān)鍵是算法的復(fù)雜性由自協(xié)調(diào)函數(shù)的兩個(gè)參數(shù)決定，只要這兩個(gè)參數(shù)可以推導(dǎo)出，則可求得算法的復(fù)雜性。

然而目前常用的自協(xié)調(diào)函數(shù)形式只有對數(shù)障礙函數(shù)形式:負(fù)對數(shù)函數(shù)：f=一Igx及負(fù)商函數(shù)加上負(fù)對數(shù)函數(shù)：f=xgx^lgP]。

最近CReas等m指出有些內(nèi)核函數(shù)盡管沒有全局自協(xié)調(diào)性，卻能在局部自協(xié)調(diào)。而且，CR?s

部值 也可以較好的求得算法的復(fù)雜性?；贑RQ0S的思想，金正靜等1711提出了一個(gè)局部自協(xié)調(diào)函數(shù)，其形式如下

自協(xié)調(diào)函數(shù)理論的提出，為我們分析算法復(fù)雜性帶來了極大的便利。然而以上的自協(xié)調(diào)函數(shù)形式都要求核函數(shù)為正，這為我們的研究帶來了極大的限制。那么自協(xié)調(diào)函數(shù)是否存在不要求核函數(shù)為正的形式為我們研究自協(xié)調(diào)函數(shù)提供了方向。

6結(jié)束語

除了邊界點(diǎn)算法，橢球法，內(nèi)點(diǎn)法，線性規(guī)劃還有有效集法等經(jīng)典算法、楊德莊教授的新算法及遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等求解線性規(guī)劃的智能計(jì)算方法，有興趣者可參看有關(guān)文獻(xiàn)。

第2篇：運(yùn)籌學(xué)最新進(jìn)展范文

巴塞爾委員會(huì)2004年6月26日公布的新資本協(xié)議，延續(xù)了以資本充足率為核心、以信用風(fēng)險(xiǎn)控制為重點(diǎn)、突出強(qiáng)調(diào)國家風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)管思路，著手從單一的資本充足充約束，轉(zhuǎn)向依靠最低資本充足比率、外部監(jiān)管和市場約束三個(gè)支柱的共同約束，進(jìn)而提出了衡量資本充足比率的新思路和新，使資本充足率和各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)管理措施更能適應(yīng)當(dāng)前市場的要求。巴塞爾委員會(huì)的階段性成果既是一定時(shí)期內(nèi)國際銀行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的，同時(shí)也代表著銀行業(yè)監(jiān)管原則的發(fā)展趨勢。

巴塞爾新資本協(xié)議對我國銀行業(yè)正在謀求的國際化發(fā)展方向有著重大的。金融全球化的內(nèi)在要求是監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的全球一致化，而的銀行業(yè)沒有達(dá)到新資本協(xié)議的要求，一旦進(jìn)入國際市場，這將會(huì)使其在開拓業(yè)務(wù)和競爭中處于不利的地位。發(fā)達(dá)國家不會(huì)容忍達(dá)不到新資本協(xié)議要求的外國銀行，其在本國開立的分行長期得到優(yōu)惠；發(fā)達(dá)國家將來也不可能批準(zhǔn)達(dá)不到新資本協(xié)議要求的外國銀行，在本國新設(shè)機(jī)構(gòu)；而且達(dá)不到新資本協(xié)議要求的銀行難以得到國際認(rèn)可的評級機(jī)構(gòu)給予的較高評級結(jié)果，這對其在國際金融市場上的融資極為不利；中國的銀行業(yè)需要引進(jìn)信用風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，解決不良資產(chǎn)控制乏力的，同時(shí)也需要將操作風(fēng)險(xiǎn)納入資本監(jiān)管，提高管理水平。我們需要根據(jù)新資本協(xié)議所代表的國際銀行業(yè)監(jiān)管發(fā)展方向，來處理好我國金融放松管制與強(qiáng)化監(jiān)管的關(guān)系，建立起適合中國國情的銀行監(jiān)管體系，防范和化解銀行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，全面提高我國銀行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理水平，提高我國銀行業(yè)的國際競爭力。

二、當(dāng)前我國銀行資本監(jiān)管中的不足

對照新資本協(xié)議，可以看出我國現(xiàn)階段的銀行資本監(jiān)管與當(dāng)代世界銀行資本監(jiān)管在以下四個(gè)方面存在著明顯差距：

第一，立法嚴(yán)重滯后于國際銀行業(yè)資本監(jiān)管的發(fā)展步伐。1988年的巴塞爾資本協(xié)議要求各國在1992年底達(dá)到最低資本要求，可中國人民銀行在1994年才提出資本充足率的規(guī)定，要求在1996年底實(shí)現(xiàn)，但措施不配套導(dǎo)致監(jiān)管流于形式，直至銀監(jiān)會(huì)2004年2月公布《商業(yè)銀行資本充足率管理辦法》，才明確2007年1月1日達(dá)標(biāo)；巴塞爾委員會(huì)要求在2006年底達(dá)到新資本協(xié)議的要求，但我國銀監(jiān)會(huì)主席劉明康表示：“至少在十國集團(tuán)2006年實(shí)施新資本協(xié)議的幾年后，我們?nèi)詫⒗^續(xù)執(zhí)行1988年的老協(xié)議?！?/p>

第二，立法和各項(xiàng)制度不配套，導(dǎo)致資本監(jiān)管無法實(shí)現(xiàn)。由于立法上的缺陷，使得監(jiān)管當(dāng)局只對股份制商業(yè)銀行進(jìn)行資本監(jiān)管，而對國有獨(dú)資商業(yè)銀行免于資本監(jiān)管。

第三，立法缺乏前瞻性，沒有為未來的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管留下可操作的法律空間。銀監(jiān)會(huì)《商業(yè)銀行資本充足率管理辦法》基本與1988年巴塞爾協(xié)議相符，雖然吸收了新資本協(xié)議有關(guān)監(jiān)管和信息披露的規(guī)定，但沒有將操作風(fēng)險(xiǎn)納入資本監(jiān)管范圍預(yù)留空間，也沒有為未來大型商業(yè)銀行使用信用風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)部評級法留下空間。

第四，市場約束力度不夠，對風(fēng)險(xiǎn)性的披露不足。雖然人民銀行2002年公布了《商業(yè)銀行信息披露暫行辦法》，但我國銀行的信息披露相對簡單，并缺乏對投資者和市場的溝通，缺乏與之相匹配的定性和資本配置戰(zhàn)略，在必要信息和建議信息的披露以及披露頻率方面也放寬了條件，使得來自于市場的壓力大大低于新資本協(xié)議的希望。

三、改進(jìn)我國銀行資本監(jiān)管的幾點(diǎn)建議

（一）第一支柱——運(yùn)用內(nèi)部評級法和建立操作風(fēng)險(xiǎn)資本金準(zhǔn)備

1．衡量信用風(fēng)險(xiǎn)要優(yōu)先考慮運(yùn)用內(nèi)部評級法。新資本協(xié)議在衡量信用風(fēng)險(xiǎn)的方法上提出了內(nèi)部評級法和標(biāo)準(zhǔn)法兩種方法，標(biāo)準(zhǔn)法對管理水平低下的銀行在資本配置上給予了懲罰，不良貸款的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重由100%變?yōu)?50%，而導(dǎo)致銀行這一部分資產(chǎn)相應(yīng)要增加50%的資本配置。我國銀行的不良資產(chǎn)率高，銀監(jiān)會(huì)公布截至2003年6月末，國有獨(dú)資商業(yè)銀行的不良貸款余額為20070億元，不良貸款率為22.19%。所以長期以來，我國是依靠政策資源來解決銀行過高的不良資產(chǎn)。自1999年全國四大國有商業(yè)銀行第一次剝離1.4萬億元不良資產(chǎn)后，中行和建行在2004年5月、6月又分二次剝離不良資產(chǎn)4757億元，不良資產(chǎn)率很快接近了國際商業(yè)銀行正常的標(biāo)準(zhǔn)線內(nèi)。這種情況下，中行和建行上市后就能夠?qū)⒉涣假Y產(chǎn)繼續(xù)控制在正常的標(biāo)準(zhǔn)線以內(nèi)嗎？這無疑不是上市本身就能解決的問題，更不可能繼續(xù)依靠政策來解決。形成中國銀行業(yè)不良資產(chǎn)率高的諸多原因中，缺乏風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)是一個(gè)重要原因，這也是我國監(jiān)管上的重大缺陷。商業(yè)銀行法實(shí)施后，人民銀行先后頒布了《貸款通則》、《商業(yè)銀行授權(quán)、授信管理暫行辦法》、《商業(yè)銀行實(shí)施統(tǒng)一授信制度指引（試行）》，銀監(jiān)會(huì)成立后頒布了《商業(yè)銀行集團(tuán)客戶授信業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)管理指引》、《商業(yè)銀行授信工作盡職指引》等規(guī)章，商業(yè)銀行在風(fēng)險(xiǎn)評估和管理方面進(jìn)行了一系列改革，建立了內(nèi)部統(tǒng)一授信、審貸分離、盡職調(diào)查、集體審議的授信審批制度，實(shí)現(xiàn)了客戶經(jīng)理報(bào)送項(xiàng)目材料、支行審核、授信部門審查、復(fù)查、貸審會(huì)委員表決的全過程控制。但商業(yè)銀行的不良資產(chǎn)控制問題依然沒有解決，有的銀行就要求新發(fā)放貸款不良率超過1%的，行長下課。對商業(yè)銀行新增授信產(chǎn)生了極大的壓力，也使得一些很有盈利能力的不能獲得銀行的貸款支持，導(dǎo)致銀行業(yè)務(wù)空間縮小，這反映了銀行管理成本的高昂和銀行體系市場化程度的低下。內(nèi)部評級法是當(dāng)代銀行風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)的最新進(jìn)展。隨著風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)的發(fā)展，許多大型銀行通過搜集大量內(nèi)部數(shù)量模型建立的貸款決策系統(tǒng)，可以在客戶輸入必要的基本數(shù)據(jù)后，在幾分鐘內(nèi)決定一些類型的貸款。20世紀(jì)90年代初，由J.P.摩根和主要國家的高層銀行家、家和學(xué)術(shù)界人士組成的咨詢小組在考查衍生品市場的基礎(chǔ)上提出了評估市場風(fēng)險(xiǎn)的VaR法（Value at Risk）。巴塞爾委員會(huì)則在1996年1月公布的《關(guān)于資本協(xié)議市場風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)充規(guī)定的概述》中同意各家銀行采用VaR等評估市場風(fēng)險(xiǎn)。很快，VaR模型這種風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)被引到了信貸風(fēng)險(xiǎn)控制領(lǐng)域，1997年4月初，美國J. P. 摩根財(cái)團(tuán)與其他幾個(gè)國際銀行——德意志摩根建富、美國銀行、瑞士銀行、瑞士聯(lián)合銀行和BZW共同，推出了世界上第一個(gè)評估銀行信貸風(fēng)險(xiǎn)的證券組合模型。亞洲金融危機(jī)后，許多國際化銀行在內(nèi)部評級系統(tǒng)中引入了基于運(yùn)籌學(xué)的模型技術(shù)，通過對國家、區(qū)域、行業(yè)、產(chǎn)品、客戶和債項(xiàng)等方面的自由組合與交叉分析，使風(fēng)險(xiǎn)精度達(dá)到了一個(gè)嶄新水平。巴塞爾委員會(huì)吸收了上述風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)發(fā)展的最新成果，作為最新的監(jiān)管原則列入新資本協(xié)議，在全球進(jìn)行推廣。

運(yùn)用內(nèi)部評級法是我們的必然選擇。能夠采用復(fù)雜技術(shù)的銀行通常能夠更為靈敏地反映銀行內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)變動(dòng)及其所需的資本配置，因而在競爭中會(huì)占據(jù)更為主動(dòng)的地位。所以，應(yīng)當(dāng)從政策上鼓勵(lì)我國大型商業(yè)銀行在信用風(fēng)險(xiǎn)管理中加快實(shí)施內(nèi)部評級系統(tǒng)的運(yùn)用，建議對資本充足率監(jiān)管辦法作相應(yīng)修改和完善，制訂專門的監(jiān)管辦法，允許條件成熟的大型商業(yè)銀行在信用風(fēng)險(xiǎn)管理中使內(nèi)部評級法。

2．建立操作風(fēng)險(xiǎn)資本金準(zhǔn)備。操作風(fēng)險(xiǎn)是當(dāng)前國際上銀行風(fēng)險(xiǎn)管理的重要。巴塞爾委員會(huì)認(rèn)為，操作風(fēng)險(xiǎn)是指由不完善或有的內(nèi)部程序、人員及系統(tǒng)或外部事件所造成損失的風(fēng)險(xiǎn)。巴塞爾委員會(huì)在充分吸收成員國經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)和其前期相關(guān)文件精華的基礎(chǔ)上，于1998年9月正式頒布了《銀行機(jī)構(gòu)的內(nèi)部控制制度框架》，系統(tǒng)地提出了評價(jià)商業(yè)銀行內(nèi)部控制體系的指導(dǎo)原則，并為各國銀行監(jiān)管當(dāng)局承認(rèn)和接受，成為建立與評價(jià)銀行內(nèi)部控制制度最權(quán)威的依據(jù)。巴塞爾委員會(huì)在新資本協(xié)議中，將操作風(fēng)險(xiǎn)的衡量和管理納入商業(yè)銀行的風(fēng)險(xiǎn)管理中，要求商業(yè)銀行為操作風(fēng)險(xiǎn)配置相應(yīng)的資本金。

操作風(fēng)險(xiǎn)是我國銀行風(fēng)險(xiǎn)管理的薄弱環(huán)節(jié)。我國的商業(yè)銀行由過去長期計(jì)劃體制下的專業(yè)銀行轉(zhuǎn)換而來。20世紀(jì)90年代中期以后，銀行作為市場上的一個(gè)平等主體的地位逐步確立，銀行的操作風(fēng)險(xiǎn)就越來越明顯的顯示出來。人民銀行1997年5月了《加強(qiáng)商業(yè)銀行內(nèi)部控制的指導(dǎo)意見》和《關(guān)于進(jìn)一步完善和加強(qiáng)商業(yè)銀行內(nèi)部控制建設(shè)的若干意見》，極大地推動(dòng)了我國商業(yè)銀行內(nèi)部控制制度的建立。2002年9月人民銀行了《商業(yè)銀行內(nèi)部控制指引》，對銀行業(yè)務(wù)的各個(gè)方面的內(nèi)部管理提出了要求，但由于我國商業(yè)銀行在內(nèi)部控制體系建設(shè)方面起步晚，缺乏經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)識不清、制度不健全、運(yùn)行機(jī)制不暢等現(xiàn)象仍然存在，導(dǎo)致有的商業(yè)銀行被關(guān)閉，有的商業(yè)銀行不斷發(fā)生大要案件，如銀行開平支行三任行長共同作案8年，侵吞銀行資金4.83億美元。國家審計(jì)署審計(jì)長李金華在2004年6月23日所作的《關(guān)于2003年度中央預(yù)算執(zhí)行和其他財(cái)政收支的審計(jì)工作報(bào)告》披露，中國工商銀行總行及21個(gè)分行違規(guī)發(fā)放貸款，違規(guī)辦理票據(jù)承兌和貼現(xiàn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)各類案件線索30起，涉案金額69億元。從以上問題暴露了我國商業(yè)銀行在操作風(fēng)險(xiǎn)的管理上，存在著認(rèn)識不足、內(nèi)控制度不健全、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不、風(fēng)險(xiǎn)控制手段不足、缺乏必要的事前和事中控制等一系列問題。但根本原因還是監(jiān)管不力，銀監(jiān)會(huì)2004年2月公布的《商業(yè)銀行資本充足率管理辦法》沒有將操作風(fēng)險(xiǎn)納入資本監(jiān)管范圍，也沒有為未來將操作風(fēng)險(xiǎn)納入資本監(jiān)管留下立法的空間，這就難以激勵(lì)商業(yè)改進(jìn)管理，提高操作風(fēng)險(xiǎn)管理水平。

因此，要盡快適應(yīng)國際金融監(jiān)管的最新發(fā)展趨勢，要將操作風(fēng)險(xiǎn)納入監(jiān)管范圍，監(jiān)管機(jī)關(guān)應(yīng)當(dāng)要求商業(yè)銀行分期建立操作風(fēng)險(xiǎn)的資本金準(zhǔn)備。建議對資本充足率監(jiān)管辦法要作相應(yīng)修改和完善，就大型商業(yè)銀行和積極尋求國際化發(fā)展的銀行實(shí)施操作風(fēng)險(xiǎn)的資本金準(zhǔn)備，制訂專門的監(jiān)管辦法，從政策上對操作風(fēng)險(xiǎn)的資本金準(zhǔn)備給予鼓勵(lì)。

（二）第二支柱——建立和完善統(tǒng)一的銀行風(fēng)險(xiǎn)評級體系

新資本協(xié)議中第二支柱外部監(jiān)管部分的關(guān)鍵，就是要建立一個(gè)全球一致的外部監(jiān)管流程。中國銀監(jiān)會(huì)于2004年2月推出《股份制商業(yè)銀行風(fēng)險(xiǎn)評級體系（暫行）》，對于我國銀行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管來說有著重大意義。但它的嚴(yán)重缺陷就在于它只限于股份制商業(yè)銀行，而把國有獨(dú)資的四大國有商業(yè)銀行排除在外，這樣就使得商業(yè)銀行風(fēng)險(xiǎn)評級成為二元結(jié)構(gòu)，一部分股份制商業(yè)銀行即11家已經(jīng)上市的股份制商業(yè)銀行和112家城市商業(yè)銀行成為風(fēng)險(xiǎn)評級對象，接受監(jiān)管當(dāng)局的風(fēng)險(xiǎn)評級監(jiān)管，而國有商業(yè)銀行則免于評級和監(jiān)管。所以，解決我國商業(yè)銀行資本充足監(jiān)管的關(guān)鍵是廢除二元監(jiān)管體系，國務(wù)院于2004年1月7日作出了建行中行改制上市的決定，建行和中行已經(jīng)分別成立了股份制公司，邁出了實(shí)質(zhì)性的一步，而工行和農(nóng)行將于下一步擇機(jī)上市，這無疑是非常正確的決策。下一步應(yīng)當(dāng)調(diào)整立法，取消有限責(zé)任公司這種商業(yè)銀行的組織形式。我國1995年頒布《商業(yè)銀行法》時(shí)，由于上沒有突破禁區(qū)，容許商業(yè)銀行以有限責(zé)任這種公司組織形式存在，直到2003年修改《商業(yè)銀行法》時(shí)也未能廢除，造成國有獨(dú)資商業(yè)銀行免于資本監(jiān)管，這不能不說是我國金融立法上的一個(gè)失誤。筆者建議及時(shí)修改《商業(yè)銀行法》，明確設(shè)立商業(yè)銀行以股份有限公司為限。

第3篇：運(yùn)籌學(xué)最新進(jìn)展范文

自然保護(hù)區(qū)是受特殊保護(hù)和管理的一類特殊的可靠性系統(tǒng)。本文從可靠性視角出發(fā)，利用沖擊模型方法和MATLAB隨機(jī)模擬技術(shù)，以貴州草海為例分析自然保護(hù)區(qū)系統(tǒng)的壽命行為和失效規(guī)律。分析結(jié)果表明：①20世紀(jì)50年代以前，草海系統(tǒng)受到的人為干預(yù)相對較少，可靠性長期保持相對穩(wěn)定。以人類活動(dòng)為主的沖擊影響始于20世紀(jì)50年代末，對保護(hù)區(qū)生態(tài)功能產(chǎn)生了強(qiáng)烈干預(yù)。②在1958―1980期間，政府出于防澇減災(zāi)考慮的引流排水行為扮演了系統(tǒng)的主要沖擊，對其可靠性產(chǎn)生了毀滅性影響。③在1980年之后的30多年里，周邊農(nóng)民出于造田增地需求的排水毀林自發(fā)性活動(dòng)則形成草海保護(hù)區(qū)的新一輪沖擊，并持續(xù)影響著系統(tǒng)的生態(tài)功能。④目前草海在調(diào)節(jié)氣候、緩解災(zāi)害、保持生物多樣性方面的生態(tài)功能已嚴(yán)重弱化。如果最近幾十年的人為沖擊模式不能得到有效緩解，保護(hù)區(qū)系統(tǒng)極有可能在近期內(nèi)再次發(fā)生功能性崩潰。

關(guān)鍵詞自然保護(hù)區(qū)；沖擊模型；可靠性；壽命分布；草海

中圖分類號O213.2；X36文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1002-2104（2017）05-0170-07DOI：10.12062/cpre.20170330

中國是世界上擁有自然保護(hù)區(qū)最多、覆蓋國土面積最大的國家之一。我國于20世紀(jì)50年代中期開始建立自然保護(hù)區(qū)，對具有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物物種的天然集中分布、有特殊意義的自然遺跡等進(jìn)行特殊保護(hù)和管理，截至2010年，全國各種類型的自然保護(hù)區(qū)達(dá)到2 588個(gè)，總面積達(dá)到14 944萬hm2[1]。半個(gè)多世紀(jì)以來，如何協(xié)調(diào)保護(hù)與發(fā)展之間的矛盾，在保護(hù)前提下實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)自然資源的有效管理，并尋求自然保護(hù)區(qū)科學(xué)研究與環(huán)境教育、生產(chǎn)與旅游的有機(jī)結(jié)合，一直是政府、實(shí)踐者及研究者共同關(guān)注的核心問題。

1研究背景與文獻(xiàn)綜述

國內(nèi)自然保護(hù)區(qū)的學(xué)術(shù)研究大致與自然保護(hù)的管理實(shí)踐同步發(fā)展，在經(jīng)歷了傳統(tǒng)研究階段、探索定量研究手段與技術(shù)階段之后，隨著21世紀(jì)之初以社區(qū)共管、協(xié)議保護(hù)等為代表的一些新的國際模式的引入，不僅為我國自然資源保護(hù)管理模式的轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新積累了可貴的經(jīng)驗(yàn)，也為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究提供了新視角?？v觀我國自然保護(hù)及自然資源管理的定量研究，2000年之前，較為常見的研究視角是以自然保護(hù)區(qū)建立的客觀特征為主進(jìn)行評價(jià)分析，主要包括計(jì)算綜合評價(jià)指數(shù)[2]、生態(tài)質(zhì)量綜合評價(jià)[3]等。在此后的大約10年（2000―2010年）內(nèi)，研究者或強(qiáng)調(diào)自然保護(hù)中管理的作用以及保護(hù)的綜合效益，對保護(hù)區(qū)的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評價(jià)[4-6]；或關(guān)注自然資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，認(rèn)為人類對自然資源的利用意味著對自然資源生產(chǎn)的投入[7]，并應(yīng)注意協(xié)調(diào)資源利用與保護(hù)之間的矛盾[8]。2010年之后的研究更為強(qiáng)調(diào)評價(jià)的整體性和系統(tǒng)性，例如，徐志剛等全面梳理了1998年以來我國生態(tài)建設(shè)工程及其相關(guān)政策的實(shí)施，并對其整體效果進(jìn)行了系統(tǒng)評價(jià)[9]。

國外方面，自20世紀(jì)90年代以來，自然保護(hù)效果成為自然資源管理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。Norton以森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展概念為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)管理在自然保護(hù)效果中的關(guān)鍵作用[10]；進(jìn)而，一些學(xué)者從森林生態(tài)系統(tǒng)的功能、穩(wěn)定性和管理模式方面分別對自然保護(hù)效果進(jìn)行了探討[11-15]。Attiwill and Adams肯定了生態(tài)學(xué)家的作用，認(rèn)為生態(tài)學(xué)家的貢獻(xiàn)不僅在于森林知識推廣與普及的提高，而且表現(xiàn)為對森林資源可持續(xù)發(fā)展的積極促進(jìn)[16]。Johann、Bolland等人探討了如何基于自然保護(hù)區(qū)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁Y源管理與環(huán)境保護(hù)[17-18]。自2010年以來，生物多樣性概念在國際范圍逐步獲得政府及學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，同時(shí)自然保護(hù)及自然資源管理過程中的公眾參與也得到廣泛認(rèn)同。結(jié)合這一背景，Tian等、Zhang 等分別對濕地、森林生態(tài)類型的自然保護(hù)區(qū)管理效果進(jìn)行了定量討論[19-20]；Garmendia and Stagl從社會(huì)學(xué)習(xí)中的規(guī)模、系統(tǒng)感知及行為模式等維度出發(fā)，分析了公眾參與的社會(huì)學(xué)習(xí)及可持續(xù)性[21]。

本文依據(jù)可靠性理論，在我們近年研究的基礎(chǔ)上[22-23]，以貴州草海國家級自然保護(hù)區(qū)為例，分析自然保護(hù)區(qū)系統(tǒng)在人類行為影響下的可靠性問題。若從可靠性視角來看，自然保護(hù)區(qū)是一個(gè)承受包括人類活動(dòng)因素在內(nèi)的各類隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，當(dāng)各種干擾影響累積到一定限度時(shí)，系統(tǒng)輕則結(jié)構(gòu)功能受到影響、重則發(fā)生功能性崩潰，表現(xiàn)出可靠性系統(tǒng)的典型特征和演化規(guī)律，因此可利用沖擊模型方法對其可靠性結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量描述，并用壽命分布、失效概率等一系列概念揭示其可靠性演變規(guī)律，進(jìn)而從不確定視角對自然資源管理特征進(jìn)行描述與解釋。

2自然保護(hù)區(qū)可靠性分析

2.1沖擊模型

沖擊模型（shock model）是可靠性理論（reliability theory）的內(nèi)容之一，主要描述可靠性系統(tǒng)在隨機(jī)沖擊條件下的運(yùn)行特征、失效行為、壽命分布規(guī)律等性質(zhì)。所謂可靠性系統(tǒng)，是指在隨機(jī)環(huán)境下運(yùn)行并且承受來自環(huán)境的隨機(jī)因素影響的一類系統(tǒng)，當(dāng)影響效果超過一定限度時(shí)，系統(tǒng)性能喪失、發(fā)生失效并結(jié)束工作狀態(tài)。這樣的系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)中廣泛存在，例如機(jī)械設(shè)備、電子裝置、生命w、工程建筑及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。在可靠性理論中，這些隨機(jī)影響因素被稱為“沖擊”，沖擊的發(fā)生時(shí)間和影響效果都是隨機(jī)的。

面臨沖擊影響，可靠性系統(tǒng)的失效機(jī)制具有不同類型。在早期的可靠性理論中，沖擊模型具有兩類經(jīng)典的形式，分別稱為累積沖擊模型（cumulative shock model）和極端沖擊模型（extreme shock model），用來描述系統(tǒng)的不同失效機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，一些研究者還依據(jù)各種可靠性現(xiàn)實(shí)背景建立了一些推廣模型，如混合沖擊模型（mixed shock model）、run-沖擊模型及δ-沖擊模型等，其中混合沖擊模型可看作累積沖擊模型與極端沖擊模型兩類失效機(jī)制的結(jié)合[24-28]。

具體而言，若用非負(fù)隨機(jī)變量序列X1，X2，…表示逐次沖擊的強(qiáng)度，隨機(jī)計(jì)數(shù)過程{N（t）；t≥0}表示沖擊發(fā)生過程；設(shè)系統(tǒng)的承受水平為z>0，系統(tǒng)壽命（即系統(tǒng)失效之前正常運(yùn)行的時(shí)間）為T。則對任意給定的某一時(shí)間t>0，累積沖擊模型條件下的系統(tǒng)失效機(jī)制可表示為：

注意到“”左右兩端的隨機(jī)事件之間是等價(jià)關(guān)系，即系統(tǒng)在時(shí)刻t之前失效，當(dāng)且僅當(dāng)t之前發(fā)生的所有沖擊的強(qiáng)度之和超過系統(tǒng)承受水平。于是在累積沖擊條件下，系統(tǒng)壽命的分布函數(shù)（亦即系統(tǒng)在時(shí)間t前失效的概率）為：

相應(yīng)地，極端沖擊模型條件下的系統(tǒng)失效機(jī)制可表示為：

即系統(tǒng)在時(shí)刻t之前失效，當(dāng)且僅當(dāng)t之前來到的所有沖擊中的最大強(qiáng)度超過系統(tǒng)承受能力。相應(yīng)的壽命分布函數(shù)可表示為：

2.2自然保護(hù)區(qū)的可靠性特征

自然保護(hù)區(qū)是具有特定功能和目標(biāo)的一類系統(tǒng)，在資源保護(hù)、生態(tài)保持及生物多樣性維持等方面起著重要的作用。相關(guān)文獻(xiàn)表明，影響自然保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)與功能的因素類型復(fù)雜，數(shù)量繁多，但主要?dú)w結(jié)為三類因素，即自然因素、生物性因素與人類行為。如關(guān)于草場類型的自然保護(hù)區(qū)，韋麗軍等、董光榮等指出濫采、濫墾及濫牧等人類行為是草場退化的主要推動(dòng)因素[29-30]；而針對我國東北平原西部荒漠化的擴(kuò)大，裘善文等通過分析強(qiáng)調(diào)了自然和人為的雙重原因，自然原因包括物源與氣候的變化，人為因素則包括超載過牧、濫墾濫伐及修建水庫等[31]。森林類型自然保護(hù)區(qū)也具有類似結(jié)論，眾多研究認(rèn)為，起到關(guān)鍵影響作用的自然因素有氣候、地形、光照等，生物性因素有外來物種、植物降解能力、植被退化、各類病蟲害等，而人類因素則包括林木砍伐、林地開墾與林間采集、森林土地的不合理利用以及由工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致的大氣污染及酸雨等[32-36]。

顯然，自然保護(hù)區(qū)功能及目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，受到上述三類因素的強(qiáng)烈影響，并且三類影響都具有不確定性特征，其發(fā)生時(shí)間及影響程度都表現(xiàn)出明顯的隨機(jī)性。因此，如果將自然保護(hù)區(qū)看作一個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，將其改善環(huán)境、保持生態(tài)及維持生物多樣性的能力看作系統(tǒng)的性能，而將三類影響因素看作是對系統(tǒng)的沖擊，那么，自然保護(hù)區(qū)就是一類十分典型的可靠性系統(tǒng)，各類因素的干擾不僅導(dǎo)致系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能受損，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)系統(tǒng)崩潰。從而，我們可以從可靠性這一新的視角出發(fā)，借用成熟的沖擊模型方法描述自然保護(hù)區(qū)系統(tǒng)，以分析其失效機(jī)制和壽命特征，并獲得有別于傳統(tǒng)研究的啟示與結(jié)論。

3草海自然保護(hù)區(qū)可靠性建模與分析

3.1背景分析

草海是貴州最大的高原天然淡水湖，中國著名的三大高原湖泊之一，位于云貴高原東部的烏蒙山麓、貴州西部的威寧彝族苗族回族自治縣境內(nèi)，由巖溶堰塞形成，是貴州草海國家級自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)域，湖盆面積約45 km2，湖水補(bǔ)給主要為天然降水和地下水。湖區(qū)擁有豐富的生物資源，包括高等水生植物37種、魚類10余種、鳥類178種，其中包含國家重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物27種，是國家一級保護(hù)動(dòng)物黑頸鶴的主要越冬地。草海區(qū)域內(nèi)的農(nóng)戶收入低、耕地少，長期以來主要靠捕撈水產(chǎn)、開墾湖區(qū)周邊耕地維持生計(jì)。

上世紀(jì)50年代及以前，草海的水域面積長期保持在45 km2的規(guī)模，生態(tài)功能較為穩(wěn)定。1958年，受國家政策和人口壓力影響，貴州省威寧縣政府決定實(shí)施大規(guī)模排水開墾和農(nóng)田改造運(yùn)動(dòng)，使草海湖區(qū)面積急劇縮小到31 km2。1970年，當(dāng)?shù)貫樵黾痈卦俅芜M(jìn)行大規(guī)模排水，致使草海水面銳減，僅兩年即僅存5 km2。1980年，以糧食生產(chǎn)為中心的國家政策發(fā)生改變，政府決定實(shí)施引水蓄湖，恢復(fù)草海水域，1982年水域面積恢復(fù)到25 km2。隨后，草海被列入貴州省自然保護(hù)區(qū)（1985年）并進(jìn)而升級為國家級自然保護(hù)區(qū)（1992年）。1994年，針對草海自然保護(hù)區(qū)的國際開發(fā)計(jì)劃開始實(shí)施，該計(jì)劃由貴州省環(huán)保局、草海國家級自然保護(hù)管理局聯(lián)合負(fù)責(zé)，并有多個(gè)國際保護(hù)組織參與。但是，在自然環(huán)境復(fù)原的過程中，隨著人口的增加，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民出于生存與發(fā)展需要的過量漁業(yè)開發(fā)、濕地違法開墾等問題持續(xù)存在并更為嚴(yán)峻，生計(jì)、發(fā)展與保護(hù)之間的矛盾進(jìn)一步尖銳化。在這種情況下，草海水域面積持續(xù)在20 km2的水平上徘徊（2010年為20.98 km2，2014年為19.80 km2），一直未能恢復(fù)到歷史原有水平，草海自然保護(hù)區(qū)系統(tǒng)的生態(tài)功能則一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)[37-41]。

3.2沖擊模型建模

縱觀草海湖區(qū)的歷史和功能變遷，人類行為扮演著重要的角色，成為系統(tǒng)面臨的主要威脅，如政府不當(dāng)決策下的引流排水（1958―1980年期間）以及反思之后的蓄水復(fù)湖（1980年以后）、農(nóng)民出于U大耕地需求的自發(fā)排水及毀林造田（1980年至今）等，在這一進(jìn)程中，隨著草海水域面積的變化，其生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行及在調(diào)節(jié)氣候、緩解災(zāi)害、保持生物多樣性等功能的實(shí)現(xiàn)不斷受到影響，草海生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的“引流排水水域面積減少湖泊功能喪失生態(tài)功能退化”的演化規(guī)律，因此可將之看作一個(gè)可靠性系統(tǒng)，其中以排水為主的人類活動(dòng)構(gòu)成了系統(tǒng)承受的關(guān)鍵沖擊。

根據(jù)水域面積變化，草海生態(tài)系統(tǒng)的演化可分為三個(gè)階段。第一階段是上世紀(jì)50年代中期及以前，水域面積長期保持45 km2的水平，系統(tǒng)生態(tài)功能相對完整；第二階段是50年代后期至70年代，系統(tǒng)遭受較強(qiáng)沖擊，水域先是減少到31 km2（1958年），后再次減少到5 km2（1972年），湖區(qū)基本不復(fù)存在，草海生態(tài)功能喪失，系統(tǒng)處于崩潰狀態(tài)；第三階段是80年代以來，農(nóng)民自發(fā)排水造田形成系統(tǒng)持續(xù)遭受中度沖擊的局面，水域面積一直在20 km2的水平上徘徊（見表1）。

作為一個(gè)典型的湖泊-濕地類型生態(tài)系統(tǒng)，草海的生態(tài)功能依賴于蓄水量的大小。若將排水行為看作對系統(tǒng)的沖擊，則排水量自然可以表示沖擊強(qiáng)度（即沖擊對系統(tǒng)的影響程度）；由于現(xiàn)實(shí)中排水量無法精確測算，本文考慮用水域面積的減少量來代替。另一方面，上世紀(jì)50年代末至70年代，政府不當(dāng)決策下的大規(guī)模排水曾一度導(dǎo)致草海系統(tǒng)發(fā)生崩潰。自80年代起，政府成立自然保護(hù)區(qū)并實(shí)施引水蓄湖，而農(nóng)民排水造田的自發(fā)行為形成抗衡；在這個(gè)過程中，系統(tǒng)承受的沖擊即為農(nóng)民的排水行為，若排水量較小，其作用將被蓄水所抵消，從而對系統(tǒng)的影響不大。這意味著，只有很大規(guī)模的排水才可能造成系統(tǒng)生態(tài)功能的強(qiáng)烈破壞?；谶@一特點(diǎn)，本文選取極端沖擊模型來描述草海生態(tài)系統(tǒng)的可靠性機(jī)制；根據(jù)可靠性研究的思路，以下利用隨機(jī)模擬技術(shù)來分析草海系統(tǒng)在人類排水干預(yù)下的可靠性特征，核心問題為系統(tǒng)壽命的分布規(guī)律。

根據(jù)極端沖擊模型的結(jié)構(gòu) （3）、（4），結(jié)合文獻(xiàn) [24]，以下對模型參數(shù)進(jìn)行選取：

（1）沖擊過程?？煽啃岳碚撝械臎_擊過程是一個(gè)隨機(jī)計(jì)數(shù)過程，一般假設(shè)為Poisson過程；本文用來描述排水行為的時(shí)間規(guī)律。考慮到實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以年為單位，故將沖擊過程的時(shí)間單位定為年；若現(xiàn)實(shí)中一年發(fā)生多次排水事件，可將之合并為一次，并將一年當(dāng)中水域面積的總減少量處理為當(dāng)年的沖擊強(qiáng)度。這樣，沖擊來到過程{N（t）；t≥0}可處理為發(fā)生速率μ=1的齊次Poisson過程。

（2）沖擊分布。即沖擊量的概率分布，描述排水行為導(dǎo)致水域面積減少的規(guī)律。由表1可見，上世紀(jì)80年代以來，草海水域面積一直保持在20 km2左右；與歷史水平相比，相當(dāng)于減少約25 km2。參照文獻(xiàn) [24]，我們假設(shè)沖擊強(qiáng)度X1，X2，…為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，共同服從于均值為λ=25的指數(shù)分布。

（3）系統(tǒng)承受水平。即系統(tǒng)對沖擊的最大承受限度?？紤]到草海水域面積的歷史記錄為45 km2左右，大規(guī)模排水曾使水域減少至5 km2（1972年），導(dǎo)致生態(tài)功能喪失，環(huán)境瀕臨崩潰；相應(yīng)的凈排水量為40 km2，故將系統(tǒng)維持正常功能的最大承受水平定為z=40。

3.3隨機(jī)模擬結(jié)果與分析

根據(jù)模型結(jié)構(gòu) （3）、（4），利用MATLAB軟件對草海生態(tài)系統(tǒng)的極端沖擊模型進(jìn)行隨機(jī)模擬運(yùn)算，模擬時(shí)間長度為10 000年（從2014年開始），模擬次數(shù)為10 000次。系統(tǒng)壽命分布的模擬結(jié)果及主要數(shù)字特征分別如圖1、表2和表3所示。

由模擬結(jié)果可見：

第一，圖1顯示了模擬結(jié)果的頻次分布，其中橫軸表示時(shí)間（年），縱軸表示頻次（次）。由于模擬次數(shù)很大，因此該圖可作為系統(tǒng)壽命的近似分布。圖中曲線的變化特征十分類似指數(shù)分布，與可靠性理論中極端沖擊模型的壽命特征相當(dāng)吻合。

第二，表2顯示，10 000次模擬運(yùn)算中，系統(tǒng)在未來5年內(nèi)失效的模擬結(jié)果為4 927次，占49.27%；系統(tǒng)在未來〖CM（81.5mm〗5―10年內(nèi)失效的模擬結(jié)果有2 477次，占24.77%。這兩

種情況合計(jì)占到74.04%。目前條件下，系統(tǒng)能維持10―20年的頻率為19.46%，維持20年以上的頻率僅為6.50%。

第三，由系統(tǒng)壽命的隨機(jī)特征所致，無法精確估計(jì)其失效時(shí)間，但由表3可見，系統(tǒng)壽命的均值和中位數(shù)均很小，分別為7.90年和6.00年。

綜上，在人類活動(dòng)干預(yù)下，目前草海系統(tǒng)的部分功能已經(jīng)喪失，系統(tǒng)可靠性十分脆弱，形式極其嚴(yán)峻。如果80年代以來人類行為的沖擊模式延續(xù)下去，那么草海水域面積將以大約74%的可能在未來10年內(nèi)（2024年之前）縮減至極限，并使生態(tài)系統(tǒng)再次崩潰；而在當(dāng)前沖擊模式下，草海系統(tǒng)在未來20年內(nèi)（2034年之前）保持相對穩(wěn)定的可能性只有6.50%，維持30年（至2044年）的機(jī)會(huì)則微乎其微。

4結(jié)論與啟示

自然保護(hù)區(qū)具有十分明確的可靠性特征，是一類典型的可靠性系統(tǒng)。通常情況下，自然因素、生物性因素與人類行為等幾類要素以隨機(jī)方式影響系統(tǒng)的運(yùn)行，構(gòu)成對系統(tǒng)的沖擊?；谶@一視角，本文以貴州草海國家級自然保護(hù)區(qū)為例，將對草海生態(tài)系統(tǒng)已到關(guān)鍵影響作用的人類活動(dòng)作為主要沖擊，利用極端沖擊模型方法進(jìn)行隨機(jī)建模，結(jié)合現(xiàn)實(shí)調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行MATLAB隨機(jī)模擬，分析了自然保護(hù)區(qū)的壽命分布及可靠性演化規(guī)律。我們發(fā)現(xiàn)，在過去半個(gè)世紀(jì)里，出于防澇增地的政府行為（1958―1980年）和排水造田的農(nóng)民自發(fā)活動(dòng)（1980年以來）對草海生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響，并一度導(dǎo)致生態(tài)功能喪失、生態(tài)系統(tǒng)崩潰。由此所致，目前草海處于生態(tài)功能不夠健全的脆弱狀態(tài)；如果上述沖擊模式延續(xù)下去，系統(tǒng)近期內(nèi)發(fā)生功能性崩潰將是無法避免的結(jié)局（系統(tǒng)將以3/4的概率在10年內(nèi)崩潰，維持20年的可能性極?。?。

將自然保護(hù)區(qū)的運(yùn)行于管理置于隨機(jī)環(huán)境之下，引入可靠性理論與方法對其可靠性規(guī)律進(jìn)行研究，體現(xiàn)了新視角、新方法、新結(jié)論的特點(diǎn)，并有助于拓展可靠性理論的應(yīng)用領(lǐng)域。基于草海自然保護(hù)區(qū)最近幾十年來人類行為影響的具體特征，本文嘗試使用極端沖擊模型描述其失效機(jī)制。在另一些條件下，其他模型可能更為合理。例如，若將人類砍伐行為考慮為森林生B類自然保護(hù)區(qū)系統(tǒng)的沖擊因素，由于砍伐量在時(shí)間上具有累加性，且持續(xù)累加到一定程度可能導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時(shí)累積沖擊模型將是合適的選擇。又如考慮湖泊類自然保護(hù)區(qū)的排放污染問題，由于在一定時(shí)間內(nèi)，多次較小規(guī)模排放的累加效應(yīng)和一次大規(guī)模排放的單獨(dú)效應(yīng)均可能造成湖泊系統(tǒng)的失態(tài)惡化，故可選用混合沖擊模型進(jìn)行描述。另一方面，由于沖擊模型關(guān)注的核心問題為系統(tǒng)的壽命行為，故使用該方法只能對自然保護(hù)區(qū)在一定沖擊模式下的失效行為及壽命分布提供解釋。若想獲得現(xiàn)實(shí)的管理對策結(jié)論，則需要引入可靠性中的其他理論（如維修理論與方法）。這些方面將是我們在本文基礎(chǔ)上繼續(xù)探索的方向。

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作者簡介：王琪，碩士，講師，主要研究方向?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)管理。Email：。