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安全評(píng)價(jià)師：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究(三)

　　5.1傳統(tǒng)系統(tǒng)分析方法存在的問題

　　礦山生產(chǎn)系統(tǒng)中的許多問題都是非線性問題，變量之間的關(guān)系十分復(fù)雜，目標(biāo)難以用確切的數(shù)學(xué)議程來描述。在傳統(tǒng)的礦山災(zāi)害(安全)現(xiàn)象研究中，通常采用的是“線性的”、“局部的”和“確定型的”分析和研究方法，其存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)由于歷史發(fā)展的局限性，在定量分析礦山事故系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和狀態(tài)時(shí)，通常將非線性關(guān)系簡(jiǎn)化為線性關(guān)系。由于非線性系統(tǒng)與對(duì)應(yīng)的線性化系統(tǒng)的動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一定同胚，因此，這種簡(jiǎn)化可能會(huì)對(duì)礦山災(zāi)害過程規(guī)律的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生重要的不利的影響。

　　(2)礦山事故系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能具有多態(tài)性，在系統(tǒng)控制參量的變化作用下，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)從一種動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)向另一種動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。這樣，采用傳統(tǒng)的研究分析方法得到的僅僅只是系統(tǒng)的局部性質(zhì)。然而，對(duì)礦山災(zāi)害系統(tǒng)在相空間中可達(dá)范圍以至全局性動(dòng)力學(xué)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及不同動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)化機(jī)制的認(rèn)識(shí)，在礦山災(zāi)害系統(tǒng)的特征和狀態(tài)的分析研究中有著重要意義。

　　(3)礦山事故系統(tǒng)是一個(gè)具有確定性和非確定性的矛盾的統(tǒng)一體，從傳統(tǒng)的礦山災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)方法出發(fā)，不容易提示礦山災(zāi)害系統(tǒng)(安全因素)之間的非確定性性質(zhì)，采用傳統(tǒng)的數(shù)值模擬方法(如多元線性方程的求解等)所得到的結(jié)果與真實(shí)事故系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相距甚遠(yuǎn)，而且可能完全相反。因此，傳統(tǒng)的分析方法對(duì)礦山災(zāi)害系統(tǒng)運(yùn)行的過程和特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)是不全面的。

　　5.2模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)模型所解決的問題

　　前面已講到，礦山安全系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，礦山災(zāi)害涉及許多不確定因素，且各個(gè)因素之間的相關(guān)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。無(wú)論是傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，還是模糊等的綜合方法，都沒有很多的解決以下問題：

　　(1)因素和結(jié)果的固定映射關(guān)系

　　傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，基本上以線性等固定關(guān)系來實(shí)現(xiàn)設(shè)定了事故因素和結(jié)果的映射關(guān)系;模糊綜合評(píng)價(jià)方法則在隸屬函數(shù)構(gòu)造問題上事先設(shè)定了映射關(guān)系，盡管函數(shù)是分段、不連續(xù)的，但同樣存在線性關(guān)系。這明顯不能清晰反映事故系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、隨機(jī)和模糊特點(diǎn)的本構(gòu)關(guān)系。

　　(2)定權(quán)和變權(quán)問題

　　評(píng)價(jià)因素中各指標(biāo)在評(píng)價(jià)過程中權(quán)重的確定，是安全評(píng)價(jià)的核心，權(quán)重確定正確與否，直接影響到安全評(píng)價(jià)結(jié)果的置信度。傳統(tǒng)方法大多不管系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，采用定權(quán)的方式進(jìn)行，由于因素及因素之間的作用也是變化的，因而在變權(quán)問題上沒有提供完善的解決方案。

　　(3)隨機(jī)性和模糊性問題

　　在對(duì)礦山進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的過程中，涉及的因素是復(fù)雜的。這些因素自身表現(xiàn)為隨機(jī)性，與災(zāi)害的關(guān)系又表現(xiàn)為模糊性，而且因素間又相互關(guān)聯(lián)，相互作用。一方面，有些因素不能用精確的數(shù)量進(jìn)行描述，而只能是模糊概念;另一方面，各種因素的變化與災(zāi)害之間不存在一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，不可能建立精確的數(shù)學(xué)模型來求解，而模糊理論在處理這些問題上卻有著獨(dú)到的效果。

　　礦山災(zāi)害的隨機(jī)性、模糊性和不確定性決定了礦山安全狀態(tài)的變化不會(huì)按照某一特殊的規(guī)律或函數(shù)變化。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)模型完全可以解決傳統(tǒng)方法所不能解決的幾個(gè)問題。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有較強(qiáng)的非線性函數(shù)逼近能力，可以根據(jù)樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到輸入輸出變量之間的函數(shù)關(guān)系，即可以通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，確定各神經(jīng)元之間的耦合權(quán)值，從而使得網(wǎng)絡(luò)整體具有近似函數(shù)的功能。同時(shí)，模糊神經(jīng)根據(jù)需要給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加入規(guī)則，這樣就可以避免“黑箱”問題。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜合模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們各自的缺點(diǎn)，因而完全可以應(yīng)用于礦山安全評(píng)價(jià)的研究中。

　　6.結(jié)論

　　傳統(tǒng)的、事先設(shè)定變化規(guī)律和特性的評(píng)價(jià)方法鑒于其局限性，難以很好地解決礦山災(zāi)害系統(tǒng)復(fù)雜多變的問題。因此，建立科學(xué)的礦山安全評(píng)價(jià)模型，開發(fā)行之有效的安全評(píng)價(jià)軟件包，加強(qiáng)礦山安全評(píng)價(jià)理論和技術(shù)的研究既有現(xiàn)實(shí)意義，又有長(zhǎng)遠(yuǎn)的歷史意義。

　　模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在求解這類不確定性知識(shí)方面具有很強(qiáng)的優(yōu)越性，它可以模擬人類的思維習(xí)慣進(jìn)行定性描述。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于礦山安全評(píng)價(jià)中的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為：

　　(1)利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行結(jié)構(gòu)和并行處理的特征，通過適當(dāng)選擇評(píng)價(jià)項(xiàng)目克服安全評(píng)價(jià)的片面性，可以全面評(píng)價(jià)礦山災(zāi)害系統(tǒng)的安全狀況和多因素共同作用下的安全狀態(tài)。

　　(2)運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)存儲(chǔ)和自適應(yīng)性特征，通過適當(dāng)補(bǔ)充學(xué)習(xí)樣本，可以實(shí)現(xiàn)歷史經(jīng)驗(yàn)與新知識(shí)完美結(jié)合，在發(fā)展過程中動(dòng)態(tài)地評(píng)價(jià)礦山災(zāi)害系統(tǒng)的安全狀態(tài)。

　　(3)利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的容錯(cuò)特征，通過選取適當(dāng)?shù)淖饔煤瘮?shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以處理各種非數(shù)值性指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山系統(tǒng)安全狀態(tài)的模糊評(píng)價(jià)。

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