搜索論
1.什么是搜索論
搜索論是運籌學(xué)的一個分支,是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究在尋找某個目標(biāo)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。
2.搜索論的研究內(nèi)容[1]
(1)關(guān)于搜索目標(biāo)。搜索的目標(biāo)有兩種,即不動目標(biāo)和活動目標(biāo)。對不動目標(biāo)的搜索稱為“單邊”搜索,對活動目標(biāo)的搜索稱為“雙邊”搜索。
(2)關(guān)于搜索問題的實質(zhì),即獲取一定量的信息。
(3)關(guān)于搜索的效果,搜索論的研究目的在于取得最佳搜索效果,即在最短時間內(nèi),以最少費用,達(dá)到既定搜索目的。
3.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(huán)境中搜索一定的物體。搜索是指為了發(fā)現(xiàn)所要尋找的物體而考查物體可能所在區(qū)域的過程,而發(fā)現(xiàn)就是與目標(biāo)發(fā)生直接的能量接觸,從而獲得關(guān)于目標(biāo)存在(比如位置)的信息。發(fā)現(xiàn)是依靠觀察器材——光學(xué)的、雷達(dá)、水聲及其他器材來實現(xiàn)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(biāo),另一方是進(jìn)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(gòu)作和分析能夠反映搜索的客觀規(guī)律和反映搜索條件及其結(jié)局之間因果關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。
各種不同的物體都可作為搜索的目標(biāo),如飛行器、地面目標(biāo)、艦船、各種魚類和海洋動物等。被搜索的目標(biāo)一般有兩個特點:
(1)目標(biāo)的特征隨著搜索時環(huán)境條件的變化而不同;
(2)目標(biāo)的位置信息從搜索開始到搜索結(jié)束通常是不定的。
由于這種的不定性,從而要求觀察者為獲得目標(biāo)的信息而采取搜索行動。
一般來說,被搜索的目標(biāo)與其所處的環(huán)境總是在某些方面具有不同的特征,從而存在被發(fā)現(xiàn)的可能性,搜索的任務(wù)就是要能及時地探測出這種不同,及早地發(fā)現(xiàn)目標(biāo),提高搜索的成功率。比如最常見的不同之處就是目標(biāo)可能是輻射能量(電磁,音響等)的,而其周圍環(huán)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(gòu)造和計算搜索的效果指標(biāo)即搜索的效果判據(jù)。最終目的在于根據(jù)具體情況和條件,即所謂搜索態(tài)勢,來選擇最優(yōu)的搜索行動的方式。也就是說,在分析該態(tài)勢所對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)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(wù)的搜索控制變數(shù)值。
搜索的方式和方法,大體可分成以下幾類。根據(jù)搜索的目的可分為原義的搜索和發(fā)現(xiàn)搜索目標(biāo)之后的跟蹤。根據(jù)搜索態(tài)勢的不同,可分為面(給定區(qū)域)搜索,地線(線上)搜索和在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)以后經(jīng)過若干時間對發(fā)現(xiàn)目標(biāo)位置的搜索(“應(yīng)召”搜索)。根據(jù)目標(biāo)和觀察者各自發(fā)現(xiàn)對方距離的比較,可分為目標(biāo)超過觀察者(非隱蔽)的搜索和觀察者超過目標(biāo)(隱蔽)的搜索。根據(jù)搜索者對搜索地域的考察方式的特點,又可分為連續(xù)的和離散的。根據(jù)搜索最后達(dá)到的結(jié)局即發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的可能性,可分為可靠的和不可靠的。根據(jù)目標(biāo)活動空間的特點,可分為空中的、地面的、海上的等。根據(jù)觀察者搜索手段的特點,可分為飛機的、軍艦的、人造衛(wèi)星的等。根據(jù)所用的觀察手段,可分為目力的、無線電的、水聲的等。
4.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于某個具體位置,或位置確定以后,進(jìn)一步測定它的狀想?yún)?shù)。
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(biāo)特征,這包括目標(biāo)本身的能動性,位置、形狀、大小、個數(shù)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(biāo)之間的物理接觸性質(zhì)和化學(xué)接觸性質(zhì),探測能量的傳遞規(guī)律以及探測目標(biāo)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(shù)字、耗費的時間、航程等。為了進(jìn)行搜索,如何用科學(xué)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(guān)系,構(gòu)成了搜索論的基礎(chǔ)理論。
搜索論的主要任務(wù),在于解決如何有效地組織搜索作業(yè)的問題。為了實現(xiàn)預(yù)定的搜索目的,必須付出相應(yīng)的搜索代價。一旦實現(xiàn)了搜索目的,就可獲得相應(yīng)的規(guī)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(xiàn)搜索目的達(dá)到規(guī)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(guī)定限制下,要求選擇一種實現(xiàn)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%?,F(xiàn)在,需要在兩地同時而獨立地鉆孔勘探,并斷定以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(yè)中應(yīng)節(jié)約使用鉆探設(shè)備,盡量減少鉆孔數(shù)目。
這里,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(xiàn)搜索目的所應(yīng)達(dá)到的規(guī)定程度,鉆孔數(shù)目就是所需付出的搜索代價,現(xiàn)在要求它盡量的少,在這個要求下,確定兩地分別鉆孔的數(shù)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。如果每次鉆孔取樣,由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)、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%。那么,根據(jù)搜索論的方法,可以算出這樣的方案,即:
在甲地至少鉆孔26個,在乙地至少鉆孔15個,甲地恰好比乙地多11個孔。這是所述問題的最優(yōu)方案。
現(xiàn)在,把所述問題倒過來,我們對于實現(xiàn)搜索目的的程度不限制在90%以上,而只要求它盡量地大,但是,對于搜索力代價,現(xiàn)在不要求它盡量地小,而足限制在總數(shù)二十個孔。根據(jù)這樣的要求和限制,要求在甲,乙兩地分配鉆孔數(shù)目的最優(yōu)方案。問題就變成了第二類搜索效率問題。根據(jù)搜索論的方法,可以算出這樣的方案,即:
在甲地鉆15個孔,在乙地鉆5個孔,查明資源所在地的把握程度可以達(dá)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。