屬性識(shí)別模型在干海參理化品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

胡起靖

(蘇州圖書館，江蘇 蘇州 215002)

海參因具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，自古以來(lái)被譽(yù)為“海產(chǎn)八珍”之一。由于鮮活海參有自溶現(xiàn)象，因此市場(chǎng)上多為海參加工制品，其中干海參是主導(dǎo)品種。2017年11月1日，國(guó)家頒布了GB/T 34747—2017《干海參等級(jí)規(guī)格》，為全面評(píng)價(jià)干海參產(chǎn)品品質(zhì)提供了科學(xué)權(quán)威的技術(shù)指標(biāo)。

當(dāng)前，干海參理化品質(zhì)評(píng)價(jià)通常采用單指標(biāo)分析法。該方法雖簡(jiǎn)單明了，但僅考慮單個(gè)指標(biāo)的含量高低，會(huì)造成其他指標(biāo)信息的丟失，不能充分反映評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合品質(zhì)。多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中的主成分分析法是將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)以簡(jiǎn)化多變量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法。相對(duì)于單指標(biāo)分析法，主成分分析法可以綜合更多的信息，但是分析的結(jié)果依賴于原始變量的結(jié)構(gòu)，而如何選擇原始變量沒(méi)有統(tǒng)一的方法。

屬性識(shí)別模型是基于模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判理論發(fā)展起來(lái)的綜合評(píng)價(jià)方法，目前已在企業(yè)績(jī)效研究、機(jī)械工程、教育研究等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本研究采用屬性識(shí)別模型作為干海參理化品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法。

1 模型基本理論與計(jì)算方法

1.1 建立分類標(biāo)準(zhǔn)矩陣

設(shè)評(píng)價(jià)對(duì)象空間X有n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象有m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo){I1,I2…Im}，每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)有k個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí){C1,C2…Ck}，對(duì)于每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ij有相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn){aj1,aj2…ajk}，則評(píng)價(jià)對(duì)象空間X的分類標(biāo)準(zhǔn)矩陣為：

C1 … Ck

式中，ajk滿足aj1aj2…>ajk。

1.2 確定權(quán)重

采用熵值法確定權(quán)重系數(shù)。設(shè)有n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則形成原始數(shù)據(jù)矩陣：

R=(xij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

對(duì)判斷矩陣R進(jìn)行歸一化，從而得到歸一化矩陣B，B的元素為：

(1)

式中，xmax為同一評(píng)價(jià)指標(biāo)下不同指標(biāo)值中最不滿意者，xmin為同一評(píng)價(jià)指標(biāo)下不同指標(biāo)值中最滿意者。

按上述方法將R歸一化為B：

B=(bij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

則第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)下第i個(gè)待評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)值比重fij為：

(2)

第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值Hj為：

(3)

第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重Wj為：

(4)

1.3 確定樣本屬性測(cè)度

計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)值xij屬于ct類(1≤t≤k)的屬性測(cè)度uijt。設(shè)aj1

當(dāng)xij≤aj1時(shí)，取uij1=1，uij2=…uijk=0；

當(dāng)xij≥ajk時(shí)，取uijk=1,uij1=…uijk-1=0；

1.4 綜合屬性測(cè)度

由單指標(biāo)屬性測(cè)度和指標(biāo)權(quán)重可以得到綜合屬性測(cè)度uit：

(5)

式中，1≤i≤n,1≤t≤k。

1.5 對(duì)象的識(shí)別與排序

采用置信度識(shí)別準(zhǔn)則。設(shè)置信度λ(0.5≤λ≤1)，用下式進(jìn)行計(jì)算：

(6)

如果ti≥λ，則認(rèn)為xi屬于ct級(jí)別。

按照評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)分，用下式進(jìn)行計(jì)算：

(7)

式中，qxi為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，ni=k+1-i，依次取k～1之間遞減的正整數(shù)。

2 模型實(shí)例應(yīng)用及驗(yàn)證

2.1 模型實(shí)例應(yīng)用

2.1.1 評(píng)價(jià)因子與標(biāo)準(zhǔn)

以威海市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心提供的8個(gè)干海參樣品為實(shí)例，檢測(cè)項(xiàng)目為蛋白質(zhì)、鹽分、水溶性總糖、復(fù)水后干重率，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 干海參樣品主要指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

以蛋白質(zhì)、鹽分、水溶性總糖、復(fù)水后干重率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立干海參品質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)分組標(biāo)準(zhǔn)，具體見(jiàn)表2。

表2 干海參品質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)分組標(biāo)準(zhǔn)

2.1.2 單指標(biāo)屬性測(cè)度

根據(jù)1.3，代入表1和表2數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得到樣品的單指標(biāo)屬性測(cè)度，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 樣品單指標(biāo)屬性測(cè)度

2.1.3 權(quán)重值

根據(jù)1.2，代入表1數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本數(shù)據(jù)的歸一化結(jié)果、評(píng)價(jià)指標(biāo)值比重、熵值及權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值

2.1.4 綜合屬性測(cè)度

根據(jù)樣品的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合式(5)，計(jì)算得到樣品的綜合屬性測(cè)度，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 樣品綜合屬性測(cè)度

設(shè)置信度λ=1，結(jié)合式(6)判斷干海參樣品的理化品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)。以1號(hào)樣品為例，當(dāng)t=5時(shí)，0+0.086+0.073+0.2+0.64=1。因此，判定1號(hào)樣品的理化品質(zhì)等級(jí)為不合格。

按式(7)計(jì)算樣品的理化品質(zhì)得分，分?jǐn)?shù)越大，說(shuō)明理化品質(zhì)越好。以1號(hào)樣品為例，得分為：0×5+0.086×4+0.073×3+0.2×2+0.64×1=1.406。

同理，可求得其他干海參樣品的理化品質(zhì)得分，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 樣品理化品質(zhì)得分

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證分析

采用單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)干海參樣品的理化指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果與屬性識(shí)別模型評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知，8個(gè)樣品的單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果與屬性識(shí)別模型評(píng)價(jià)結(jié)果一致，證明了屬性識(shí)別模型評(píng)價(jià)結(jié)果的可取性。

表7 樣品單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

干海參理化品質(zhì)受多個(gè)理化指標(biāo)的影響。采用屬性識(shí)別模型對(duì)干海參理化評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行屬性測(cè)度計(jì)算，同時(shí)結(jié)合各評(píng)價(jià)指標(biāo)濃度差異對(duì)干海參理化品質(zhì)的影響進(jìn)行綜合屬性測(cè)度計(jì)算，能夠反映各評(píng)價(jià)指標(biāo)的疊加影響和綜合效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)干海參樣品進(jìn)行綜合品質(zhì)評(píng)分和優(yōu)劣排序。相較于主成分分析法，屬性識(shí)別模型無(wú)須依賴原始變量的結(jié)構(gòu)，計(jì)算過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)潔、有序，能夠結(jié)合國(guó)家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)干海參理化品質(zhì)作出規(guī)格等級(jí)評(píng)定，在干海參理化品質(zhì)評(píng)價(jià)中具有適用性和優(yōu)越性。

3 結(jié)束語(yǔ)

以GB/T 34747—2017《干海參等級(jí)規(guī)格》為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用屬性識(shí)別模型對(duì)干海參理化品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。屬性識(shí)別模型不僅可以認(rèn)定干海參理化品質(zhì)的等級(jí)規(guī)格，還能對(duì)不同樣品進(jìn)行評(píng)分排序以及區(qū)分同等級(jí)樣品之間的品質(zhì)優(yōu)劣程度。與單指標(biāo)評(píng)價(jià)法和主成分分析法相比，屬性識(shí)別模型具有顯著優(yōu)越性，是能夠科學(xué)、客觀、全面評(píng)價(jià)干海參品質(zhì)的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，具有良好的推廣應(yīng)用潛力。