運籌學最新進展精選(九篇)

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第1篇：運籌學最新進展范文

毋庸置疑，數學規劃領域的重大突破總是始于線形規劃。提到線性規劃算法，人們最先想到的是單純形法和內點法。單純形法是實際應用中使用最普遍的一種線性規劃算法，而研究者們已證明在最壞的情況下單純形法的計算復雜度是指數級的，內點算法的計算復雜度是多項式時間的。把兩種算法相提并論，要么是這兩種算法都已經非常完備，要么都有需改進之處。顯然不屬于前者，即兩者都有需要改進之處。幾十年來，研究者通過不斷努力，在兩種算法的計算上都取得相當的進展。

1數學模型

線性規劃問題通常表示成如下兩種形式:標準型、規范型。

設jj(2…，n)是待確定的非負的決策變量；認2…，n)是與決策變量相對應的價格系數；K2…mj=l2…n)是技術系數；b(i12…，m)是右端項系數；

線性規劃是運籌學最基本、運用最廣泛的分支，是其他運籌學問題研究的基礎。在20世紀50年代

到60年代期間，運籌學領域出現許多新的分支：非線性規劃（nonlinearprogranming、商業應用（crnxmereialpplieation、大尺度方法(laresealemeh-Qd)隨機規劃（stochasticPKgiamniig)、整數規劃(ntegerprogramming)、互補轉軸理論（amplmentaiyPivotheor)多項式時間算法（polynomialtjneagatm)等。20世紀70年代末，上述分支領域都得到了極大發展，但是卻都不完善。而且數學規劃領域中存在許多Nfkhard問題，如TP問題，整數規劃問題等。這些問題的基本模型都可以寫成線性規劃形式，因此通過對線性規劃算法的進一步研究，可以進一步啟發及推動數學規劃領域內其他分支的發展。

2邊界點算法

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值，故合稱單純形法與基線法為邊界點算法。單純形法是線性規劃使用最早也是目前實際應用中最流行和求解新型規劃問題最有效的算法之一。它實施起來相當簡單特別對中小規模問題效果顯著。單純形法最早是由Damzg于1947年夏季首先提出來的。1953年Dantzig為了改進單純形法每次迭代中積累起來的進位誤差，提出改進單純形法12。1954年美國數學家CELmH3針對對偶問題提出一種在數學上等價于用改進單純形法求解的對偶線形規劃。1974年CuretN41提出了求解一般線性規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非基礎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間復雜性有可能是指數型。1973年，Jeoslowoi和Zdeh7又分別進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級的。

這就讓人們產生兩個疑問:①是否存在單純形法的某種改型，用它求解線性規劃問題是多項式時算法。

對于問題①，研究者們對單純形法采用了一系列改進技術如數據的預處理方法、更好的退化性處理、更好的局部價格向量計算、原一對偶最速下降邊算法的應用、更快和更穩定的矩陣分解、更好的Cach存貯的應用、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劃算法是多項式時間的。

近年來國內也出現了一批致力于線形規劃算法研究的學者，但是國內學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算法都是針對單純形算法存在退化現象就如何選擇最優入基、離基做出的一系列研究及改進。退化現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者提出了有限主元規則：擾動法、字典序規則、Blad規則1171等，其中Bind規則由于其簡單而備受關注，但是這些有限主元規則的實際應用方面并不令人滿意，甚至都不能和Dantzg規則相比。1990年，潘平奇教授在文獻[11]給出了線性規劃問題最優基的一個啟發式刻畫特征:最鈍角原理。最鈍角原理是引人反映目標梯度與約束梯度夾角大小的“主元標”乍為確定變量進基優先性的依據，潘教授的數值試驗11819表明此規則明顯優于Bland規則。然而潘的方法僅適用于只含不等式約束的線性規劃問題。為便于求解標準線性規劃問題，許多學者在其基礎上又提出了對偶主元標法。由于對偶主元標法是利用嚴格互補松弛來推導過度的，針對這一問題，又有學者提出了投影主元標法。

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展，名字由來一方面是相對單純形法（基點法）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m階單位矩陣。n是問題的維數，m是約束個數。把目標函數v=ff作為一個約束，看作參數。

Stef!以任意：>0所對應的變量作為進基變量，則x所在的列與單位矩陣一起構成了一個可行基B改寫八=[N馬，相應地改寫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

計算出當前基線表對應的可行值區間[J-”。若h

…，n-L貝IJv為最優值，或者轉SteP4

Sep旋轉基表，更新BaP旋轉基表時通常只使用有限軟上界行的負可旋主元。對于負可旋主元的選擇主要實現方法有：最大負主元算法[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前極點相鄰的n個極點，而基線算法能搜索11個二維面，這是基線算法能夠快速求解LP問題的關鍵所在。

發展至今，基線算法已有其對偶算法[271，群部分算法['目標規劃[29301,錐上算法[311等一整套的理論基礎和一系列具體的快速實現算法12632,圍繞著是否存在著多項式的基線算法，在計算復雜度方面作深入的研究將對線性規劃的發展具有十分深遠的意義。

3割平面法

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

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

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

Khachiar橢!球法的主要思想是：

根據線性規劃的強對偶定理，線性規劃問題式(1.2)可以轉為下列求可行域問題：

2)從球開始，這個球大到包括式（3l1)的所有可行集X不斷構造一系列橢球，第k次迭代的橢球為Ek檢驗橢球中心&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集內，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橢球法從構造包含可行域的大

的橢球出發，初始橢球體積有可能是天文數字，而且KhanCir橢球法利用K-K-T條件將原規劃問題轉

化為可行域求解問題，擴大了求解規模的同時加入了等式約束，使得可行集體積為零。雖然求解時，對等式進行攝動，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，算法可能需要經過非常大的迭代步數才能收斂。而且如果對偶問題無界則原問題不可行，因此當計算結果無解時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，提出了許多KhanCirn橢球法的改進算法: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,其優點在于引入目標束不等式及目標不等式組成，與原橢球法相比一方面大大縮小了算法求解規模，另一方面擴大了可行集的體積。而且新算法中可行集切割及目標切割交替進行，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施在計算上都難以與已有的單純形法相比。因此，實際中很少作為一般方法使用1431。

然而線性規劃的其他解法如單純形法、內點法都需要從一個基礎解出發，然后確定迭代方向、迭代步長，因此每次迭代都需要計算目標函數和所有約束函數。而橢球法的計算則簡單得多，理論上來說橢球法對于約束條件多的問題更有效。

4內點法

1984年KamarH441提出了一個比Khanchian法好的多項式時間算法的內點法，稱為Kamaikar法。由于該法引用了非線性規劃中的牛頓投影，因此又稱K_aka牧影法。

K_aka袪的提出在線性規劃領域具有極大的理論意義。與橢球法不同，這個新算法不僅在最壞情況下在時間復雜度上優于單純形法，在大型實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點法的研究熱潮。鑒于Kamaka?法的難讀性，一些研究學者?對Kamaika袪進行了適度的修改，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，并沒有明顯的優勢1491。因此很多研究者在Kamarka法的基礎上深入研究并提出了各種修正內點法方法：仿射尺度法，對數障礙函數法，路徑跟蹤法算法等。

仿射比例調節法又分為原（Ptme)仿射比例調節法和對偶（Dua)方射比例調節法。原仿射比例調節法是從原問題出發，用一個仿射變換代替投影變換，把坐標系從一個非負象限不是單純形）映射到其本身。該法1967年由前蘇聯學者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等發表了從原問題的對偶問題出發的對偶仿射比例調節法。

1986年G1531等人第一次把用于非線性規劃的對數障礙函數法用于線性規劃，并證明了對數障礙函數法和Kamarka投影法是等價的。以后的研究表明kamaikaf法實際上是廣義對數障礙函數法的一個特殊情形。由于其計算方面的優越性，因此該法得到更多的研究和發展，該法也分為原對數障礙函數法和對偶對數障礙函數法。

原對偶（PrimaDua)各徑跟蹤法，實際上是原對偶障礙函數法，是MeidG19M541年提出的。他將包含對數障礙函數問題的障礙參數的唯一的最優解所構成的曲線稱為一條路徑或中心軌跡，當障礙參數趨近零時，中心軌跡的極限即為原問題的最優解。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一步的改進。為了找到起始可行解算法都要引進人工變量和附加約束條件，分別以適當的大數作系數和右端值，但算法對這些大數的選擇很敏感易導致算法中數值的不穩定性。因此LustiTi等考慮使這些大數同時變為無窮大時坐標增量的“極限可行方向”該方向只改變了求最優解的方向，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，其優點是對初始解不必引入人工變量。該法也可用類似形式應用于不可行原問題或對偶問題的方法中[57581。該法還便于處理有界變量問題。然而這個方法的計算復雜性尚未確知，沒有一般收斂的算法的證明。此外，在方法的改進方面，出現了全面收斂不可行內點算法和預計改正法。

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

出了構建“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等的原對偶勢函數下降法來解出。

在20世紀90年代內點法理論發展成一個相當成熟的原理。這一時期，對內點法理論的一個主要貢獻來自YENesterov和八SNmirovski兩位數學家[69。他們創建的Self-Cocrdant函數理論，使基于對數障礙函數的線性規劃內點法很容易推廣到更為復雜的優化問題上，如非線性凸規劃、非線性互補、變分不等式、半定優化以及二階錐優化等。目前自協調函數形式主要有：對數函數和商函數形式。

今天，內點法的研究熱點主要轉向于半定優化、半定互補、非凸優化及組合優化問題上。

5自協調函數理論

自協調函數可謂是線性規劃算法研究的一個重大突破，也是我們后續研究的重點。自協調函數理論又名自協調障礙函數理論，為解線性和凸優化問題提供了多項式時間內點算法。根據自協調障礙函數的參數就可以分析內點算法的復雜性。

自協調函數定義：

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

自協調函數理論的關鍵是算法的復雜性由自協調函數的兩個參數決定，只要這兩個參數可以推導出，則可求得算法的復雜性。

然而目前常用的自協調函數形式只有對數障礙函數形式:負對數函數：f=一Igx及負商函數加上負對數函數：f=xgx^lgP]。

最近CReas等m指出有些內核函數盡管沒有全局自協調性，卻能在局部自協調。而且，CR?s

部值 也可以較好的求得算法的復雜性。基于CRQ0S的思想，金正靜等1711提出了一個局部自協調函數，其形式如下

自協調函數理論的提出，為我們分析算法復雜性帶來了極大的便利。然而以上的自協調函數形式都要求核函數為正，這為我們的研究帶來了極大的限制。那么自協調函數是否存在不要求核函數為正的形式為我們研究自協調函數提供了方向。

6結束語

除了邊界點算法，橢球法，內點法，線性規劃還有有效集法等經典算法、楊德莊教授的新算法及遺傳算法，神經網絡等求解線性規劃的智能計算方法，有興趣者可參看有關文獻。

第2篇：運籌學最新進展范文

巴塞爾委員會2004年6月26日公布的新資本協議，延續了以資本充足率為核心、以信用風險控制為重點、突出強調國家風險的監管思路，著手從單一的資本充足充約束，轉向依靠最低資本充足比率、外部監管和市場約束三個支柱的共同約束，進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風險管理措施更能適應當前市場的要求。巴塞爾委員會的階段性成果既是一定時期內國際銀行業風險管理經驗教訓的，同時也代表著銀行業監管原則的發展趨勢。

巴塞爾新資本協議對我國銀行業正在謀求的國際化發展方向有著重大的。金融全球化的內在要求是監管標準的全球一致化，而的銀行業沒有達到新資本協議的要求，一旦進入國際市場，這將會使其在開拓業務和競爭中處于不利的地位。發達國家不會容忍達不到新資本協議要求的外國銀行，其在本國開立的分行長期得到優惠；發達國家將來也不可能批準達不到新資本協議要求的外國銀行，在本國新設機構；而且達不到新資本協議要求的銀行難以得到國際認可的評級機構給予的較高評級結果，這對其在國際金融市場上的融資極為不利；中國的銀行業需要引進信用風險控制技術，解決不良資產控制乏力的，同時也需要將操作風險納入資本監管，提高管理水平。我們需要根據新資本協議所代表的國際銀行業監管發展方向，來處理好我國金融放松管制與強化監管的關系，建立起適合中國國情的銀行監管體系，防范和化解銀行業風險，全面提高我國銀行業的風險管理水平，提高我國銀行業的國際競爭力。

二、當前我國銀行資本監管中的不足

對照新資本協議，可以看出我國現階段的銀行資本監管與當代世界銀行資本監管在以下四個方面存在著明顯差距：

第一，立法嚴重滯后于國際銀行業資本監管的發展步伐。1988年的巴塞爾資本協議要求各國在1992年底達到最低資本要求，可中國人民銀行在1994年才提出資本充足率的規定，要求在1996年底實現，但措施不配套導致監管流于形式，直至銀監會2004年2月公布《商業銀行資本充足率管理辦法》，才明確2007年1月1日達標；巴塞爾委員會要求在2006年底達到新資本協議的要求，但我國銀監會主席劉明康表示：“至少在十國集團2006年實施新資本協議的幾年后，我們仍將繼續執行1988年的老協議。”

第二，立法和各項制度不配套，導致資本監管無法實現。由于立法上的缺陷，使得監管當局只對股份制商業銀行進行資本監管，而對國有獨資商業銀行免于資本監管。

第三，立法缺乏前瞻性，沒有為未來的風險監管留下可操作的法律空間。銀監會《商業銀行資本充足率管理辦法》基本與1988年巴塞爾協議相符，雖然吸收了新資本協議有關監管和信息披露的規定，但沒有將操作風險納入資本監管范圍預留空間，也沒有為未來大型商業銀行使用信用風險內部評級法留下空間。

第四，市場約束力度不夠，對風險性的披露不足。雖然人民銀行2002年公布了《商業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議的希望。

三、改進我國銀行資本監管的幾點建議

（一）第一支柱——運用內部評級法和建立操作風險資本金準備

1．衡量信用風險要優先考慮運用內部評級法。新資本協議在衡量信用風險的方法上提出了內部評級法和標準法兩種方法，標準法對管理水平低下的銀行在資本配置上給予了懲罰，不良貸款的風險權重由100%變為150%，而導致銀行這一部分資產相應要增加50%的資本配置。我國銀行的不良資產率高，銀監會公布截至2003年6月末，國有獨資商業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。自1999年全國四大國有商業銀行第一次剝離1.4萬億元不良資產后，中行和建行在2004年5月、6月又分二次剝離不良資產4757億元，不良資產率很快接近了國際商業銀行正常的標準線內。這種情況下，中行和建行上市后就能夠將不良資產繼續控制在正常的標準線以內嗎？這無疑不是上市本身就能解決的問題，更不可能繼續依靠政策來解決。形成中國銀行業不良資產率高的諸多原因中，缺乏風險控制技術是一個重要原因，這也是我國監管上的重大缺陷。商業銀行法實施后，人民銀行先后頒布了《貸款通則》、《商業銀行授權、授信管理暫行辦法》、《商業銀行實施統一授信制度指引（試行）》，銀監會成立后頒布了《商業銀行集團客戶授信業務風險管理指引》、《商業銀行授信工作盡職指引》等規章，商業銀行在風險評估和管理方面進行了一系列改革，建立了內部統一授信、審貸分離、盡職調查、集體審議的授信審批制度，實現了客戶經理報送項目材料、支行審核、授信部門審查、復查、貸審會委員表決的全過程控制。但商業銀行的不良資產控制問題依然沒有解決，有的銀行就要求新發放貸款不良率超過1%的，行長下課。對商業銀行新增授信產生了極大的壓力，也使得一些很有盈利能力的不能獲得銀行的貸款支持，導致銀行業務空間縮小，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。內部評級法是當代銀行風險控制技術的最新進展。隨著風險管理技術的發展，許多大型銀行通過搜集大量內部數量模型建立的貸款決策系統，可以在客戶輸入必要的基本數據后，在幾分鐘內決定一些類型的貸款。20世紀90年代初，由J.P.摩根和主要國家的高層銀行家、家和學術界人士組成的咨詢小組在考查衍生品市場的基礎上提出了評估市場風險的VaR法（Value at Risk）。巴塞爾委員會則在1996年1月公布的《關于資本協議市場風險補充規定的概述》中同意各家銀行采用VaR等評估市場風險。很快，VaR模型這種風險控制技術被引到了信貸風險控制領域，1997年4月初，美國J. P. 摩根財團與其他幾個國際銀行——德意志摩根建富、美國銀行、瑞士銀行、瑞士聯合銀行和BZW共同，推出了世界上第一個評估銀行信貸風險的證券組合模型。亞洲金融危機后，許多國際化銀行在內部評級系統中引入了基于運籌學的模型技術，通過對國家、區域、行業、產品、客戶和債項等方面的自由組合與交叉分析，使風險精度達到了一個嶄新水平。巴塞爾委員會吸收了上述風險控制技術發展的最新成果，作為最新的監管原則列入新資本協議，在全球進行推廣。

運用內部評級法是我們的必然選擇。能夠采用復雜技術的銀行通常能夠更為靈敏地反映銀行內部風險變動及其所需的資本配置，因而在競爭中會占據更為主動的地位。所以，應當從政策上鼓勵我國大型商業銀行在信用風險管理中加快實施內部評級系統的運用，建議對資本充足率監管辦法作相應修改和完善，制訂專門的監管辦法，允許條件成熟的大型商業銀行在信用風險管理中使內部評級法。

2．建立操作風險資本金準備。操作風險是當前國際上銀行風險管理的重要。巴塞爾委員會認為，操作風險是指由不完善或有的內部程序、人員及系統或外部事件所造成損失的風險。巴塞爾委員會在充分吸收成員國經驗、教訓和其前期相關文件精華的基礎上，于1998年9月正式頒布了《銀行機構的內部控制制度框架》，系統地提出了評價商業銀行內部控制體系的指導原則，并為各國銀行監管當局承認和接受，成為建立與評價銀行內部控制制度最權威的依據。巴塞爾委員會在新資本協議中，將操作風險的衡量和管理納入商業銀行的風險管理中，要求商業銀行為操作風險配置相應的資本金。

操作風險是我國銀行風險管理的薄弱環節。我國的商業銀行由過去長期計劃體制下的專業銀行轉換而來。20世紀90年代中期以后，銀行作為市場上的一個平等主體的地位逐步確立，銀行的操作風險就越來越明顯的顯示出來。人民銀行1997年5月了《加強商業銀行內部控制的指導意見》和《關于進一步完善和加強商業銀行內部控制建設的若干意見》，極大地推動了我國商業銀行內部控制制度的建立。2002年9月人民銀行了《商業銀行內部控制指引》，對銀行業務的各個方面的內部管理提出了要求，但由于我國商業銀行在內部控制體系建設方面起步晚，缺乏經驗，認識不清、制度不健全、運行機制不暢等現象仍然存在，導致有的商業銀行被關閉，有的商業銀行不斷發生大要案件，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。國家審計署審計長李金華在2004年6月23日所作的《關于2003年度中央預算執行和其他財政收支的審計工作報告》披露，中國工商銀行總行及21個分行違規發放貸款，違規辦理票據承兌和貼現。同時發現各類案件線索30起，涉案金額69億元。從以上問題暴露了我國商業銀行在操作風險的管理上，存在著認識不足、內控制度不健全、內部組織結構不、風險控制手段不足、缺乏必要的事前和事中控制等一系列問題。但根本原因還是監管不力，銀監會2004年2月公布的《商業銀行資本充足率管理辦法》沒有將操作風險納入資本監管范圍，也沒有為未來將操作風險納入資本監管留下立法的空間，這就難以激勵商業改進管理，提高操作風險管理水平。

因此，要盡快適應國際金融監管的最新發展趨勢，要將操作風險納入監管范圍，監管機關應當要求商業銀行分期建立操作風險的資本金準備。建議對資本充足率監管辦法要作相應修改和完善，就大型商業銀行和積極尋求國際化發展的銀行實施操作風險的資本金準備，制訂專門的監管辦法，從政策上對操作風險的資本金準備給予鼓勵。

（二）第二支柱——建立和完善統一的銀行風險評級體系

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

第3篇：運籌學最新進展范文

自然保護區是受特殊保護和管理的一類特殊的可靠性系統。本文從可靠性視角出發，利用沖擊模型方法和MATLAB隨機模擬技術，以貴州草海為例分析自然保護區系統的壽命行為和失效規律。分析結果表明：①20世紀50年代以前，草海系統受到的人為干預相對較少，可靠性長期保持相對穩定。以人類活動為主的沖擊影響始于20世紀50年代末，對保護區生態功能產生了強烈干預。②在1958―1980期間，政府出于防澇減災考慮的引流排水行為扮演了系統的主要沖擊，對其可靠性產生了毀滅性影響。③在1980年之后的30多年里，周邊農民出于造田增地需求的排水毀林自發性活動則形成草海保護區的新一輪沖擊，并持續影響著系統的生態功能。④目前草海在調節氣候、緩解災害、保持生物多樣性方面的生態功能已嚴重弱化。如果最近幾十年的人為沖擊模式不能得到有效緩解，保護區系統極有可能在近期內再次發生功能性崩潰。

關鍵詞自然保護區；沖擊模型；可靠性；壽命分布；草海

中圖分類號O213.2；X36文獻標識碼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區最多、覆蓋國土面積最大的國家之一。我國于20世紀50年代中期開始建立自然保護區，對具有代表性的自然生態系統、珍稀瀕危野生動植物物種的天然集中分布、有特殊意義的自然遺跡等進行特殊保護和管理，截至2010年，全國各種類型的自然保護區達到2 588個，總面積達到14 944萬hm2[1]。半個多世紀以來，如何協調保護與發展之間的矛盾，在保護前提下實現自然保護區自然資源的有效管理，并尋求自然保護區科學研究與環境教育、生產與旅游的有機結合，一直是政府、實踐者及研究者共同關注的核心問題。

1研究背景與文獻綜述

國內自然保護區的學術研究大致與自然保護的管理實踐同步發展，在經歷了傳統研究階段、探索定量研究手段與技術階段之后，隨著21世紀之初以社區共管、協議保護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管理模式的轉變與創新積累了可貴的經驗，也為相關領域的學術研究提供了新視角。縱觀我國自然保護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區建立的客觀特征為主進行評價分析，主要包括計算綜合評價指數[2]、生態質量綜合評價[3]等。在此后的大約10年（2000―2010年）內，研究者或強調自然保護中管理的作用以及保護的綜合效益，對保護區的生態、社會和經濟效益進行評價[4-6]；或關注自然資源利用與經濟發展的關系，認為人類對自然資源的利用意味著對自然資源生產的投入[7]，并應注意協調資源利用與保護之間的矛盾[8]。2010年之后的研究更為強調評價的整體性和系統性，例如，徐志剛等全面梳理了1998年以來我國生態建設工程及其相關政策的實施，并對其整體效果進行了系統評價[9]。

國外方面，自20世紀90年代以來，自然保護效果成為自然資源管理領域的研究重點。Norton以森林生態系統可持續發展概念為基礎，強調管理在自然保護效果中的關鍵作用[10]；進而，一些學者從森林生態系統的功能、穩定性和管理模式方面分別對自然保護效果進行了探討[11-15]。Attiwill and Adams肯定了生態學家的作用，認為生態學家的貢獻不僅在于森林知識推廣與普及的提高，而且表現為對森林資源可持續發展的積極促進[16]。Johann、Bolland等人探討了如何基于自然保護區的經濟與社會結構來進行適當的資源管理與環境保護[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術界的認可，同時自然保護及自然資源管理過程中的公眾參與也得到廣泛認同。結合這一背景，Tian等、Zhang 等分別對濕地、森林生態類型的自然保護區管理效果進行了定量討論[19-20]；Garmendia and Stagl從社會學習中的規模、系統感知及行為模式等維度出發，分析了公眾參與的社會學習及可持續性[21]。

本文依據可靠性理論，在我們近年研究的基礎上[22-23]，以貴州草海國家級自然保護區為例，分析自然保護區系統在人類行為影響下的可靠性問題。若從可靠性視角來看，自然保護區是一個承受包括人類活動因素在內的各類隨機干擾的系統，當各種干擾影響累積到一定限度時，系統輕則結構功能受到影響、重則發生功能性崩潰，表現出可靠性系統的典型特征和演化規律，因此可利用沖擊模型方法對其可靠性結構進行定量描述，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律，進而從不確定視角對自然資源管理特征進行描述與解釋。

2自然保護區可靠性分析

2.1沖擊模型

沖擊模型（shock model）是可靠性理論（reliability theory）的內容之一，主要描述可靠性系統在隨機沖擊條件下的運行特征、失效行為、壽命分布規律等性質。所謂可靠性系統，是指在隨機環境下運行并且承受來自環境的隨機因素影響的一類系統，當影響效果超過一定限度時，系統性能喪失、發生失效并結束工作狀態。這樣的系統在現實中廣泛存在，例如機械設備、電子裝置、生命w、工程建筑及網絡系統等。在可靠性理論中，這些隨機影響因素被稱為“沖擊”，沖擊的發生時間和影響效果都是隨機的。

面臨沖擊影響，可靠性系統的失效機制具有不同類型。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），用來描述系統的不同失效機制。在此基礎上，一些研究者還依據各種可靠性現實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制的結合[24-28]。

具體而言，若用非負隨機變量序列X1，X2，…表示逐次沖擊的強度，隨機計數過程{N（t）；t≥0}表示沖擊發生過程；設系統的承受水平為z>0，系統壽命（即系統失效之前正常運行的時間）為T。則對任意給定的某一時間t>0，累積沖擊模型條件下的系統失效機制可表示為：

注意到“”左右兩端的隨機事件之間是等價關系，即系統在時刻t之前失效，當且僅當t之前發生的所有沖擊的強度之和超過系統承受水平。于是在累積沖擊條件下，系統壽命的分布函數（亦即系統在時間t前失效的概率）為：

相應地，極端沖擊模型條件下的系統失效機制可表示為：

即系統在時刻t之前失效，當且僅當t之前來到的所有沖擊中的最大強度超過系統承受能力。相應的壽命分布函數可表示為：

2.2自然保護區的可靠性特征

自然保護區是具有特定功能和目標的一類系統，在資源保護、生態保持及生物多樣性維持等方面起著重要的作用。相關文獻表明，影響自然保護區結構與功能的因素類型復雜，數量繁多，但主要歸結為三類因素，即自然因素、生物性因素與人類行為。如關于草場類型的自然保護區，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因素[29-30]；而針對我國東北平原西部荒漠化的擴大，裘善文等通過分析強調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]。森林類型自然保護區也具有類似結論，眾多研究認為，起到關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發展導致的大氣污染及酸雨等[32-36]。

顯然，自然保護區功能及目標的實現，受到上述三類因素的強烈影響，并且三類影響都具有不確定性特征，其發生時間及影響程度都表現出明顯的隨機性。因此，如果將自然保護區看作一個具有特定結構的系統，將其改善環境、保持生態及維持生物多樣性的能力看作系統的性能，而將三類影響因素看作是對系統的沖擊，那么，自然保護區就是一類十分典型的可靠性系統，各類因素的干擾不僅導致系統的結構與功能受損，嚴重時甚至可能引發系統崩潰。從而，我們可以從可靠性這一新的視角出發，借用成熟的沖擊模型方法描述自然保護區系統，以分析其失效機制和壽命特征，并獲得有別于傳統研究的啟示與結論。

3草海自然保護區可靠性建模與分析

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，由巖溶堰塞形成，是貴州草海國家級自然保護區的核心區域，湖盆面積約45 km2，湖水補給主要為天然降水和地下水。湖區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，其中包含國家重點保護動物27種，是國家一級保護動物黑頸鶴的主要越冬地。草海區域內的農戶收入低、耕地少，長期以來主要靠捕撈水產、開墾湖區周邊耕地維持生計。

上世紀50年代及以前，草海的水域面積長期保持在45 km2的規模，生態功能較為穩定。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施大規模排水開墾和農田改造運動，使草海湖區面積急劇縮小到31 km2。1970年，當地為增加耕地再次進行大規模排水，致使草海水面銳減，僅兩年即僅存5 km2。1980年，以糧食生產為中心的國家政策發生改變，政府決定實施引水蓄湖，恢復草海水域，1982年水域面積恢復到25 km2。隨后，草海被列入貴州省自然保護區（1985年）并進而升級為國家級自然保護區（1992年）。1994年，針對草海自然保護區的國際開發計劃開始實施，該計劃由貴州省環保局、草海國家級自然保護管理局聯合負責，并有多個國際保護組織參與。但是，在自然環境復原的過程中，隨著人口的增加，當地農民出于生存與發展需要的過量漁業開發、濕地違法開墾等問題持續存在并更為嚴峻，生計、發展與保護之間的矛盾進一步尖銳化。在這種情況下，草海水域面積持續在20 km2的水平上徘徊（2010年為20.98 km2，2014年為19.80 km2），一直未能恢復到歷史原有水平，草海自然保護區系統的生態功能則一直處于不穩定狀態[37-41]。

3.2沖擊模型建模

縱觀草海湖區的歷史和功能變遷，人類行為扮演著重要的角色，成為系統面臨的主要威脅，如政府不當決策下的引流排水（1958―1980年期間）以及反思之后的蓄水復湖（1980年以后）、農民出于U大耕地需求的自發排水及毀林造田（1980年至今）等，在這一進程中，隨著草海水域面積的變化，其生態系統的正常運行及在調節氣候、緩解災害、保持生物多樣性等功能的實現不斷受到影響，草海生態系統表現出明顯的“引流排水水域面積減少湖泊功能喪失生態功能退化”的演化規律，因此可將之看作一個可靠性系統，其中以排水為主的人類活動構成了系統承受的關鍵沖擊。

根據水域面積變化，草海生態系統的演化可分為三個階段。第一階段是上世紀50年代中期及以前，水域面積長期保持45 km2的水平，系統生態功能相對完整；第二階段是50年代后期至70年代，系統遭受較強沖擊，水域先是減少到31 km2（1958年），后再次減少到5 km2（1972年），湖區基本不復存在，草海生態功能喪失，系統處于崩潰狀態；第三階段是80年代以來，農民自發排水造田形成系統持續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）。

作為一個典型的湖泊-濕地類型生態系統，草海的生態功能依賴于蓄水量的大小。若將排水行為看作對系統的沖擊，則排水量自然可以表示沖擊強度（即沖擊對系統的影響程度）；由于現實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50年代末至70年代，政府不當決策下的大規模排水曾一度導致草海系統發生崩潰。自80年代起，政府成立自然保護區并實施引水蓄湖，而農民排水造田的自發行為形成抗衡；在這個過程中，系統承受的沖擊即為農民的排水行為，若排水量較小，其作用將被蓄水所抵消，從而對系統的影響不大。這意味著，只有很大規模的排水才可能造成系統生態功能的強烈破壞?；谶@一特點，本文選取極端沖擊模型來描述草海生態系統的可靠性機制；根據可靠性研究的思路，以下利用隨機模擬技術來分析草海系統在人類排水干預下的可靠性特征，核心問題為系統壽命的分布規律。

根據極端沖擊模型的結構 （3）、（4），結合文獻 [24]，以下對模型參數進行選?。?/p>

（1）沖擊過程?？煽啃岳碚撝械臎_擊過程是一個隨機計數過程，一般假設為Poisson過程；本文用來描述排水行為的時間規律。考慮到實際統計數據以年為單位，故將沖擊過程的時間單位定為年；若現實中一年發生多次排水事件，可將之合并為一次，并將一年當中水域面積的總減少量處理為當年的沖擊強度。這樣，沖擊來到過程{N（t）；t≥0}可處理為發生速率μ=1的齊次Poisson過程。

（2）沖擊分布。即沖擊量的概率分布，描述排水行為導致水域面積減少的規律。由表1可見，上世紀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，相當于減少約25 km2。參照文獻 [24]，我們假設沖擊強度X1，X2，…為相互獨立的隨機變量，共同服從于均值為λ=25的指數分布。

（3）系統承受水平。即系統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，大規模排水曾使水域減少至5 km2（1972年），導致生態功能喪失，環境瀕臨崩潰；相應的凈排水量為40 km2，故將系統維持正常功能的最大承受水平定為z=40。

3.3隨機模擬結果與分析

根據模型結構 （3）、（4），利用MATLAB軟件對草海生態系統的極端沖擊模型進行隨機模擬運算，模擬時間長度為10 000年（從2014年開始），模擬次數為10 000次。系統壽命分布的模擬結果及主要數字特征分別如圖1、表2和表3所示。

由模擬結果可見：

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

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

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

第三，由系統壽命的隨機特征所致，無法精確估計其失效時間，但由表3可見，系統壽命的均值和中位數均很小，分別為7.90年和6.00年。

綜上，在人類活動干預下，目前草海系統的部分功能已經喪失，系統可靠性十分脆弱，形式極其嚴峻。如果80年代以來人類行為的沖擊模式延續下去，那么草海水域面積將以大約74%的可能在未來10年內（2024年之前）縮減至極限，并使生態系統再次崩潰；而在當前沖擊模式下，草海系統在未來20年內（2034年之前）保持相對穩定的可能性只有6.50%，維持30年（至2044年）的機會則微乎其微。

4結論與啟示

自然保護區具有十分明確的可靠性特征，是一類典型的可靠性系統。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方式影響系統的運行，構成對系統的沖擊。基于這一視角，本文以貴州草海國家級自然保護區為例，將對草海生態系統已到關鍵影響作用的人類活動作為主要沖擊，利用極端沖擊模型方法進行隨機建模，結合現實調研數據進行MATLAB隨機模擬，分析了自然保護區的壽命分布及可靠性演化規律。我們發現，在過去半個世紀里，出于防澇增地的政府行為（1958―1980年）和排水造田的農民自發活動（1980年以來）對草海生態系統產生了強烈的影響，并一度導致生態功能喪失、生態系統崩潰。由此所致，目前草海處于生態功能不夠健全的脆弱狀態；如果上述沖擊模式延續下去，系統近期內發生功能性崩潰將是無法避免的結局（系統將以3/4的概率在10年內崩潰，維持20年的可能性極?。?/p>

將自然保護區的運行于管理置于隨機環境之下，引入可靠性理論與方法對其可靠性規律進行研究，體現了新視角、新方法、新結論的特點，并有助于拓展可靠性理論的應用領域?；诓莺Ｗ匀槐Ｗo區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類自然保護區系統的沖擊因素，由于砍伐量在時間上具有累加性，且持續累加到一定程度可能導致森林生態系統出現故障，此時累積沖擊模型將是合適的選擇。又如考慮湖泊類自然保護區的排放污染問題，由于在一定時間內，多次較小規模排放的累加效應和一次大規模排放的單獨效應均可能造成湖泊系統的失態惡化，故可選用混合沖擊模型進行描述。另一方面，由于沖擊模型關注的核心問題為系統的壽命行為，故使用該方法只能對自然保護區在一定沖擊模式下的失效行為及壽命分布提供解釋。若想獲得現實的管理對策結論，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上繼續探索的方向。

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作者簡介：王琪，碩士，講師，主要研究方向為風險管理。Email：。