搜索论

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搜索论(Search Theory)

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什么是搜索论

  搜索论运筹学的一个分支,是应用数学方法研究在寻找某个目标的过程中,如何合理使用人力、物力、资金、时间等搜索手段,以取得最好的搜索效果的理论和方法。

搜索论的研究内容[1]

  (1)关于搜索目标。搜索的目标有两种,即不动目标和活动目标。对不动目标的搜索称为“单边”搜索,对活动目标的搜索称为“双边”搜索。

  (2)关于搜索问题的实质,即获取一定量的信息

  (3)关于搜索的效果,搜索论的研究目的在于取得最佳搜索效果,即在最短时间内,以最少费用,达到既定搜索目的。

搜索论的研究对象[2]

  搜索论的研究对象就是在各种不同的环境中搜索一定的物体。搜索是指为了发现所要寻找的物体而考查物体可能所在区域的过程,而发现就是与目标发生直接的能量接触,从而获得关于目标存在(比如位置)的信息。发现是依靠观察器材——光学的、雷达、水声及其他器材来实现的。参与搜索过程的对象可分作两个方面,一方是被搜索的目标,另一方是进行搜索的观察者,其中任一方都可能有多个成员。

  研究搜索过程的方法之一是构作和分析能够反映搜索的客观规律和反映搜索条件及其结局之间因果关系的数学模型

  各种不同的物体都可作为搜索的目标,如飞行器、地面目标、舰船、各种鱼类和海洋动物等。被搜索的目标一般有两个特点:

  (1)目标的特征随着搜索时环境条件的变化而不同;

  (2)目标的位置信息从搜索开始到搜索结束通常是不定的。

  由于这种的不定性,从而要求观察者为获得目标的信息而采取搜索行动。

  一般来说,被搜索的目标与其所处的环境总是在某些方面具有不同的特征,从而存在被发现的可能性,搜索的任务就是要能及时地探测出这种不同,及早地发现目标,提高搜索的成功率。比如最常见的不同之处就是目标可能是辐射能量(电磁,音响等)的,而其周围环境却是不辐射能量的。

  搜索论需要解决的重要课题之一,就是如何构造和计算搜索的效果指标即搜索的效果判据。最终目的在于根据具体情况和条件,即所谓搜索态势,来选择最优的搜索行动的方式。也就是说,在分析该态势所对应的数学模型基础上,求出搜索力耗费最少且能保证在最短或给定时间完成搜索任务的搜索控制变数值。

  搜索的方式和方法,大体可分成以下几类。根据搜索的目的可分为原义的搜索和发现搜索目标之后的跟踪。根据搜索态势的不同,可分为面(给定区域)搜索,地线(线上)搜索和在发现目标以后经过若干时间对发现目标位置的搜索(“应召”搜索)。根据目标和观察者各自发现对方距离的比较,可分为目标超过观察者(非隐蔽)的搜索和观察者超过目标(隐蔽)的搜索。根据搜索者对搜索地域的考察方式的特点,又可分为连续的和离散的。根据搜索最后达到的结局即发现目标的可能性,可分为可靠的和不可靠的。根据目标活动空间的特点,可分为空中的、地面的、海上的等。根据观察者搜索手段的特点,可分为飞机的、军舰的、人造卫星的等。根据所用的观察手段,可分为目力的、无线电的、水声的等。

搜索论的研究搜索步骤[3]

  首先,所有搜索活动都有一定的目的,搜索者主要的是为了查明某种对象是否存在于某个具体位置,或位置确定以后,进一步测定它的状想参数。

  其次,所有搜索活动都离不开三个基本要素:

  第一要素是目标特征,这包括目标本身的能动性,位置、形状、大小、个数以及它的探测能力与反探测能力等。

  第二个要素是探索手段的特性,这包括探测手段与目标之间的物理接触性质和化学接触性质,探测能量的传递规律以及探测目标分辨力等。

  第三个要素是搜索力的分配,这包括搜索工具的数字、耗费的时间、航程等。为了进行搜索,如何用科学的方法来定量地描述搜索目的、搜索三要素以及它们之间的关系,构成了搜索论的基础理论。

  搜索论的主要任务,在于解决如何有效地组织搜索作业的问题。为了实现预定的搜索目的,必须付出相应的搜索代价。一旦实现了搜索目的,就可获得相应的规定。这就有搜索效率问题。

  典型的效率问题,可分两类:

  第一类效率问题,是在实现搜索目的达到规定程度的限制下,要求选择一种代价最小的搜索率分配方案。

  第二类效率问题,是在搜索代价不超过规定限制下,要求选择一种实现搜索目的程度最大的搜索力分配方案。

  举例如下:

  在甲、乙两地中必有一地蕴藏有某种地下资源,但又不能断定究竟在何地。根摄资料分析,估计甲、乙两地蕴藏这种资源的可能性分别是75%和25%。现在,需要在两地同时而独立地钻孔勘探,并断定以90%以上的把握程度,查明这资源究竟蕴藏在甲地,还是乙地。在作业中应节约使用钻探设备,尽量减少钻孔数目。

  这里,搜索的目的是查明资源蕴藏在甲地或乙地;以90%以上的把握程度查明资源所在地就是实现搜索目的所应达到的规定程度,钻孔数目就是所需付出的搜索代价,现在要求它尽量的少,在这个要求下,确定两地分别钻孔的数目也就是待求的搜索力分配方案。

  这是一个第一类搜索效率问题。如果每次钻孔取样,由于地质结构、操作、化验等过程中许多随机因素的影响,查明资源的可能性不论在甲地或乙地,都是10%。那么,根据搜索论的方法,可以算出这样的方案,即:

  在甲地至少钻孔26个,在乙地至少钻孔15个,甲地恰好比乙地多11个孔。这是所述问题的最优方案。

  现在,把所述问题倒过来,我们对于实现搜索目的的程度不限制在90%以上,而只要求它尽量地大,但是,对于搜索力代价,现在不要求它尽量地小,而足限制在总数二十个孔。根据这样的要求和限制,要求在甲,乙两地分配钻孔数目的最优方案。问题就变成了第二类搜索效率问题。根据搜索论的方法,可以算出这样的方案,即:

  在甲地钻15个孔,在乙地钻5个孔,查明资源所在地的把握程度可以达到70%。任何其它分配方案都不可能使得查明的把握程度超过百分之七十。

参考文献

  1. 贾英勋主编,李昌南副主编.国民经济管理辞典.黑龙江朝鲜民族出版社,1987
  2. 余滨,段采宇,周敏龙等编著.军事运筹学.国防科技大学出版社,2008
  3. 《现代管理科学基础》编辑委员会.现代管理科学基础.中国展望出版社,1984
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