基于神經(jīng)網(wǎng)絡與遺傳算法的國家脆弱性影響因素研究

韓皓陽 張譯文 盧率

【摘要】? ? 氣候變化的影響，包括干旱增加，冰川萎縮，動植物范圍的變化以及海平面上升，將改變?nèi)祟惖纳罘绞?，并可能導致社會和政府結(jié)構(gòu)的削弱和崩潰。本文主要研究國家脆弱性的影響因素，首先建立了三級分析層次和熵權(quán)重模型，得到12個狀態(tài)脆弱性指標的權(quán)重。然后結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法建立模型來評估狀態(tài)脆弱性。

【關鍵詞】? ? 神經(jīng)網(wǎng)絡? ? 遺傳算法? ? 國家脆弱性? ? 指標

前言

近年來，氣候變化引起的干旱，洪水和海平面上升現(xiàn)象嚴重威脅著人類的生存。隨著這些問題導致人均耕地面積減少，糧食減少和經(jīng)濟衰退等一系列問題正在挑戰(zhàn)政府的領導。在發(fā)展中國家，由于其棘手的內(nèi)部沖突，氣候變化的不利影響可能會加劇內(nèi)部的尖銳矛盾。因此，面對氣候變化，發(fā)展中國家可能“脆弱”。

一、模型建立與求解

1.1建立層次分析模型

從脆弱國家指數(shù)可以看出，通過使用12個指標評估世界上178個國家的脆弱性。得出的結(jié)論為得分越高，國家就越脆弱。從脆弱性指數(shù)來看，可看到這12個指標與氣候變化無關。因此，本文需要重新定義指標以評估該國的脆弱性，并使用這些指標建立國家脆弱性評估模型。

綜上，根據(jù)環(huán)境維度作為AHP（層次分析法）的標準層次，然后建立比較矩陣，并計算得到結(jié)果。由此可以看出，影響國家脆弱性的因素按照影響力，國內(nèi)生產(chǎn)總值，公共管理，貧困人口比例，國民總收入和能源的順序排列。

1.2 AHP-Entropy模型

因為比較矩陣中元素的值受決策者的個人偏好的影響，所以計算的權(quán)重是非常主觀的。為了減少權(quán)重值的主觀隨意性，每個指標的賦權(quán)主觀，客觀地統(tǒng)一。本文建立AHP熵模型來修改AHP模型中獲得的主觀權(quán)重。

為了避免熵的無意義對數(shù)，本文對原始數(shù)據(jù)矩陣進行維度：

利用信息熵的概念構(gòu)造了一個多屬性決策矩陣，經(jīng)過計算得到影響脆弱性的12個指標的客觀指標權(quán)重：CPIA公共部門管理和機構(gòu)集群平均（0.116）、CPIA結(jié)構(gòu)政策聚類平均值（0.032）、國內(nèi)生產(chǎn)總值（現(xiàn)價美元）（0.142）、人均國民總收入，阿特拉斯法（現(xiàn)價美元）（0.124）、國家貧困線的貧困率（人口百分比）（0.130）、難民人口比例（0.162）、15-64歲人口（占總?cè)丝诘陌俜直龋?.046）、勞動力參與率，女性（15歲以上女性人口的百分比）（0.044）、結(jié)核病發(fā)病率（每10萬人）（0.046）、改善水源（有訪問人口的百分比）（0.016）、谷物產(chǎn)量（千克/公頃）（0.050）

1.3建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡

為了確定脆弱程度并簡化建模過程，本文選擇了15個國家作為樣本，將和平基金會給出的脆弱國家指數(shù)排名作為樣本。表4根據(jù)脆弱性指數(shù)將15個國家分為3類：脆弱，弱勢和穩(wěn)定。

脆弱：蘇丹、埃塞俄比亞、緬甸尼泊爾、贊比亞;

弱勢：坦桑尼亞、厄瓜多爾、中國、南非、越南;

穩(wěn)定：馬來西亞、希臘、匈牙利意大利、加拿大。

以上述的12個新的評估指標、每個國家的12個指標作為輸入?yún)?shù)，并以脆弱性，脆弱性和穩(wěn)定性評價標準作為輸出參數(shù)，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型。

建立的神經(jīng)網(wǎng)絡模型的輸入?yún)?shù)為12，輸出參數(shù)為3，隱層神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)量為25.因此，本文在輸入層建立了一個12個節(jié)點的神經(jīng)網(wǎng)絡，25個節(jié)點在隱藏層中，輸出層中有3個節(jié)點，共有375個權(quán)重和28個閾值。由此可得出結(jié)論：使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型可以很好地評估穩(wěn)定和脆弱的國家，本文從世界銀行數(shù)據(jù)的15個樣本國家中獲得12個指數(shù)數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡訓練數(shù)據(jù)，并訓練已建立的神經(jīng)網(wǎng)絡。然后從脆弱，脆弱和穩(wěn)定的國家中獲得一個進入訓練有素的神經(jīng)網(wǎng)絡，在這一點上，本文建立了模型。接下來使用AHP-Entropy模型的12個指標來研究對國家脆弱性的脆弱程度，研究氣候變化如何影響這12個指標，并研究影響國家脆弱性的因素。本文還將使用優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型區(qū)域來評估該國的脆弱性。本文建立比較矩陣，經(jīng)過計算得到氣候變化中降水量，溫度，海平面和自然災害的權(quán)重：沉淀：0.1952;溫度：0.0797;海平面：0.0713;自然災害：0.6538。

綜上，可看出自然災害占氣候變化影響的很大一部分。因此，本文認為自然災害可以用來表達氣候變化的影響。

參? 考? 文? 獻

[1]施瓦茨·彼得，達哥·蘭德爾.突然的氣候變化情景及其對美國國家安全的影響[J].國家氣象局譯本，2003.

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