搜索論

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搜索論(Search Theory)

目錄

什麼是搜索論

  搜索論運籌學的一個分支,是應用數學方法研究在尋找某個目標的過程中,如何合理使用人力、物力、資金、時間等搜索手段,以取得最好的搜索效果的理論和方法。

搜索論的研究內容[1]

  (1)關於搜索目標。搜索的目標有兩種,即不動目標和活動目標。對不動目標的搜索稱為“單邊”搜索,對活動目標的搜索稱為“雙邊”搜索。

  (2)關於搜索問題的實質,即獲取一定量的信息

  (3)關於搜索的效果,搜索論的研究目的在於取得最佳搜索效果,即在最短時間內,以最少費用,達到既定搜索目的。

搜索論的研究對象[2]

  搜索論的研究對象就是在各種不同的環境中搜索一定的物體。搜索是指為了發現所要尋找的物體而考查物體可能所在區域的過程,而發現就是與目標發生直接的能量接觸,從而獲得關於目標存在(比如位置)的信息。發現是依靠觀察器材——光學的、雷達、水聲及其他器材來實現的。參與搜索過程的對象可分作兩個方面,一方是被搜索的目標,另一方是進行搜索的觀察者,其中任一方都可能有多個成員。

  研究搜索過程的方法之一是構作和分析能夠反映搜索的客觀規律和反映搜索條件及其結局之間因果關係的數學模型

  各種不同的物體都可作為搜索的目標,如飛行器、地面目標、艦船、各種魚類和海洋動物等。被搜索的目標一般有兩個特點:

  (1)目標的特征隨著搜索時環境條件的變化而不同;

  (2)目標的位置信息從搜索開始到搜索結束通常是不定的。

  由於這種的不定性,從而要求觀察者為獲得目標的信息而採取搜索行動。

  一般來說,被搜索的目標與其所處的環境總是在某些方面具有不同的特征,從而存在被髮現的可能性,搜索的任務就是要能及時地探測出這種不同,及早地發現目標,提高搜索的成功率。比如最常見的不同之處就是目標可能是輻射能量(電磁,音響等)的,而其周圍環境卻是不輻射能量的。

  搜索論需要解決的重要課題之一,就是如何構造和計算搜索的效果指標即搜索的效果判據。最終目的在於根據具體情況和條件,即所謂搜索態勢,來選擇最優的搜索行動的方式。也就是說,在分析該態勢所對應的數學模型基礎上,求出搜索力耗費最少且能保證在最短或給定時間完成搜索任務的搜索控制變數值。

  搜索的方式和方法,大體可分成以下幾類。根據搜索的目的可分為原義的搜索和發現搜索目標之後的跟蹤。根據搜索態勢的不同,可分為面(給定區域)搜索,地線(線上)搜索和在發現目標以後經過若幹時間對發現目標位置的搜索(“應召”搜索)。根據目標和觀察者各自發現對方距離的比較,可分為目標超過觀察者(非隱蔽)的搜索和觀察者超過目標(隱蔽)的搜索。根據搜索者對搜索地域的考察方式的特點,又可分為連續的和離散的。根據搜索最後達到的結局即發現目標的可能性,可分為可靠的和不可靠的。根據目標活動空間的特點,可分為空中的、地面的、海上的等。根據觀察者搜索手段的特點,可分為飛機的、軍艦的、人造衛星的等。根據所用的觀察手段,可分為目力的、無線電的、水聲的等。

搜索論的研究搜索步驟[3]

  首先,所有搜索活動都有一定的目的,搜索者主要的是為了查明某種對象是否存在於某個具體位置,或位置確定以後,進一步測定它的狀想參數。

  其次,所有搜索活動都離不開三個基本要素:

  第一要素是目標特征,這包括目標本身的能動性,位置、形狀、大小、個數以及它的探測能力與反探測能力等。

  第二個要素是探索手段的特性,這包括探測手段與目標之間的物理接觸性質和化學接觸性質,探測能量的傳遞規律以及探測目標分辨力等。

  第三個要素是搜索力的分配,這包括搜索工具的數字、耗費的時間、航程等。為了進行搜索,如何用科學的方法來定量地描述搜索目的、搜索三要素以及它們之間的關係,構成了搜索論的基礎理論。

  搜索論的主要任務,在於解決如何有效地組織搜索作業的問題。為了實現預定的搜索目的,必須付出相應的搜索代價。一旦實現了搜索目的,就可獲得相應的規定。這就有搜索效率問題。

  典型的效率問題,可分兩類:

  第一類效率問題,是在實現搜索目的達到規定程度的限制下,要求選擇一種代價最小的搜索率分配方案。

  第二類效率問題,是在搜索代價不超過規定限制下,要求選擇一種實現搜索目的程度最大的搜索力分配方案。

  舉例如下:

  在甲、乙兩地中必有一地蘊藏有某種地下資源,但又不能斷定究竟在何地。根攝資料分析,估計甲、乙兩地蘊藏這種資源的可能性分別是75%和25%。現在,需要在兩地同時而獨立地鑽孔勘探,並斷定以90%以上的把握程度,查明這資源究竟蘊藏在甲地,還是乙地。在作業中應節約使用鑽探設備,儘量減少鑽孔數目。

  這裡,搜索的目的是查明資源蘊藏在甲地或乙地;以90%以上的把握程度查明資源所在地就是實現搜索目的所應達到的規定程度,鑽孔數目就是所需付出的搜索代價,現在要求它儘量的少,在這個要求下,確定兩地分別鑽孔的數目也就是待求的搜索力分配方案。

  這是一個第一類搜索效率問題。如果每次鑽孔取樣,由於地質結構、操作、化驗等過程中許多隨機因素的影響,查明資源的可能性不論在甲地或乙地,都是10%。那麼,根據搜索論的方法,可以算出這樣的方案,即:

  在甲地至少鑽孔26個,在乙地至少鑽孔15個,甲地恰好比乙地多11個孔。這是所述問題的最優方案。

  現在,把所述問題倒過來,我們對於實現搜索目的的程度不限制在90%以上,而只要求它儘量地大,但是,對於搜索力代價,現在不要求它儘量地小,而足限制在總數二十個孔。根據這樣的要求和限制,要求在甲,乙兩地分配鑽孔數目的最優方案。問題就變成了第二類搜索效率問題。根據搜索論的方法,可以算出這樣的方案,即:

  在甲地鑽15個孔,在乙地鑽5個孔,查明資源所在地的把握程度可以達到70%。任何其它分配方案都不可能使得查明的把握程度超過百分之七十。

參考文獻

  1. 賈英勛主編,李昌南副主編.國民經濟管理辭典.黑龍江北韓民族出版社,1987
  2. 餘濱,段採宇,周敏龍等編著.軍事運籌學.國防科技大學出版社,2008
  3. 《現代管理科學基礎》編輯委員會.現代管理科學基礎.中國展望出版社,1984
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