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系統(tǒng)預警理論
2019-08-04系統(tǒng)預警理論食品安全預警研究的對象是綜合性問題，系統(tǒng)預警的理論是按照系統(tǒng)的概念劃定問題的研究范疇，利用系統(tǒng)科學的原理和方法進行分析、預測和控制。
(一)系統(tǒng)、信息與控制
1.系統(tǒng)
系統(tǒng)理論是把研究對象作為一個整體，用系統(tǒng)或體系定義，側重于描述和確定整個研究對象的總體結構、功能和行為。例如，風險評估系統(tǒng)、安全狀態(tài)與發(fā)展趨勢報告系統(tǒng)、污染監(jiān)測與安全預警系統(tǒng)等。系統(tǒng)的內部是由相互作 用、相互依賴的若干部分組合面成，具有特定定的邊界或范圍界限來劃和實質特性的有機整體。系
統(tǒng)的內外之間是統(tǒng)的外部由其他的系統(tǒng)組成，系定的。
預警系統(tǒng)受到的干擾來自于系統(tǒng)以外的環(huán)境，系統(tǒng)的環(huán)境就是系統(tǒng)的外界，是對存在于系統(tǒng)以外的關聯(lián)事物(空間和時間)的總稱。系統(tǒng)所處的環(huán)境是影響系統(tǒng)的部分，或者說是系統(tǒng)的約束條件，所以，系統(tǒng)通過邊界與環(huán)境處于動態(tài)(或靜態(tài))的接觸之中。環(huán)境有時又是一種更高級、更復雜的系統(tǒng)，在某些情況下，它會限制預警系統(tǒng)功能的發(fā)揮。
一般來說， 食品安全預警系統(tǒng)不僅存在內部運行的問題，而且因為受到環(huán)境的影響，還有適應外部環(huán)境變化的問題。能夠與外部環(huán)境保持最佳適應狀態(tài)的系統(tǒng)才是健康運行的系統(tǒng)，不能適應周圍環(huán)境變化的系統(tǒng)是難以生存的。系統(tǒng)的環(huán)境適應性提醒人們要考慮系統(tǒng)與環(huán)境之間的關系。只有系統(tǒng)內部關系和外部關系相互協(xié)調、統(tǒng)才能全面發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能， 保證系統(tǒng)整體性向最優(yōu)化發(fā)展。
系統(tǒng)理論強調系統(tǒng)本身作為一個整體，關注整體與局部、局部與局部、系統(tǒng)內部與外部環(huán)境之間所存在的相互依賴、相互影響、相互制約的動態(tài)關系，具有目的性、動態(tài)性、有序性三大基本特征。系統(tǒng)目的性強調整體運行的最終目標是可期望的、可控制的和可科學預測的。動態(tài)性則意味著整體也好，局都也罷，都是在時間或空間具有動力學特性的，即系統(tǒng)是可變的、運動的。系統(tǒng)的有序性認為整體和局部、局部和局都之間的相互作用是宏觀層面的規(guī)則規(guī)范的作用，系統(tǒng)是自律的、可操作的。例如，食品安全問題可以通過法律法規(guī)的 約束，從大問題轉變?yōu)樾栴}，甚至完全化解問題。
2.信息
對食品安全問題的預警轉變?yōu)橄到y(tǒng)的預警，如何實現(xiàn)或實施系統(tǒng)的運行和控制呢?系統(tǒng)理論的手段是以信息為依據(jù)，對信息進行采集、分析、推斷、轉化和更新。
最基礎的信息是原始信息。原始信息既包括歷史信息和即時信息，也包括實際信息和判斷信息。- 般由信息網(wǎng)(信息的收集、統(tǒng)計和傳輸)、中央信息處理系統(tǒng)(存儲和處理從信息網(wǎng)傳人的各種信息，進行綜合、甄別和簡化)和信息推斷系統(tǒng)(對缺乏的信息進行推斷，并進行征兆信息的推斷)構成。預警信息經(jīng)過采集、處理和動態(tài)補充，把握信息運動的規(guī)律，濾除信息中的噪聲，排別信息的真?zhèn)尾⒂行e除偽信息，使原始信息轉化為有用的信息，成為完善、靈敏的預警信息，這些信息能對食品安全的狀況給出警報和警度。廣義的信息是指數(shù)據(jù)、資料、文件等，也稱為數(shù)據(jù)信息、政策信息、能量信息等。
無論是系統(tǒng)的內部之間還是系統(tǒng)與外部環(huán)境之間，相互的影響或干涉可以理解為是信息流的作用。信息流是指具有實際意義、有能量且有流動指向的特定信息。信息流的流向表征出信息的傳遞、轉移和轉換，也反映出與其他信息流的相互關聯(lián)性。因此，食品安全預警系統(tǒng)的狀況、運行趨勢也就是信息的特征、傳遞、轉移和轉換。
預警最終輸出的警報信息以及相關的技術對策和建議信息，是原始信息經(jīng)推斷處理后的有用信息，是組具有警示性的信息。
3.控制
控制就是約束系統(tǒng)的狀態(tài)、行為和變動趨勢，調節(jié)波動增強穩(wěn)定性，使系統(tǒng)按預定目標運行的技術科學。預警控制有兩個層面的控制: - -是技術控制，二是管理控制。技術控制的原理是通過系統(tǒng)的結構設計，以實現(xiàn)不同要求的功能和變化，例如，利用反饋控制、前饋控制和復合控制等方式實現(xiàn)不同的控制要求。管理控制則是強調管理流程的指導性流向，例如利用政策調控、控制行為和思想理念的轉變，實現(xiàn)目標的轉變。
預警研究以預防為主，因此，預警的控制是防止產(chǎn)生問題。對于系統(tǒng)的非正常運行，控制就是實施有力度的干預、變軌等動作，使系統(tǒng)按照理想正常的趨勢運行。為防止系統(tǒng)可能產(chǎn)生較大的誤差、偏離，對系統(tǒng)的關鍵點進行及時、有效的調節(jié)、糾偏，以保持系統(tǒng)的正常運行。當食品受到污染或食品安全的風險積聚增強時，食品安全預警的控制手段重在減少污染和減小風險，直至徹底消除污染源，完全排除風險。如果出現(xiàn)突發(fā)重大食品安全事件，則強調快速應對以控制事態(tài)。
視頻安全預警的系統(tǒng)控制理論即將研究對象作為一個整體，用信息流表達食品安全預警的系統(tǒng)控制理論并設計各種流向和控制過程，以實現(xiàn)對食品系統(tǒng)內部以及系統(tǒng)和外界的關聯(lián)， 使問題的嚴重程度弱化，使食品處安全風險的修正、調整，減小和降低風險，于安全的警戒限度內。
(二)系統(tǒng)工程預警理論
工程是指產(chǎn)品的整個實現(xiàn)過程，其構成要素是工藝(方法和手段)、工藝流程(過程)、工裝設備(人、財物)和輔助支撐(管理水平)。工藝流程由必要的各種工藝組成，工藝也就是工序，工藝的實現(xiàn)由裝備承擔。從原料到產(chǎn)品的過程，就是選擇工藝、設計工藝流程、在選定的裝備上由操作者加工完、成的過程，中間包括必要的檢測。系統(tǒng)工程理論則是利用系統(tǒng)工程學的思想分析系統(tǒng)、設計系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。食品安全預警的系統(tǒng)工程理論是按照工程的理念設計預警流程，以工程的工序分解系統(tǒng)，以工裝設備對應為系統(tǒng)功能，從而實現(xiàn)對食品安全的保障所進行的預防和控制。
系統(tǒng)工程的工藝流程是實現(xiàn)預警的系統(tǒng)結構，對于同樣的輸人情況，不同的流程所消耗的能量不一一樣，需要的工裝設備不樣，完成的產(chǎn)品即預警輸出也不一樣。因此，設計一個優(yōu)秀的工藝流程是至關重要的。工藝是實現(xiàn)預警輸出所采取的手段、方法，預警系統(tǒng)的工藝實質是研究適用的數(shù)據(jù)分析方法，規(guī)定具體的監(jiān)測檢測方法，制定有關的制度、方案等。例如，為了預警所制定的報告制度、通報制度、責任制度等。不同的方法、手段所解決的問題不樣，研究的效果差異也大。工裝設備是實現(xiàn)工藝的具體載體，預警的工裝設備涉及監(jiān)測網(wǎng)點、檢測儀器與設備、數(shù)據(jù)庫、技術人員、管理者，以及出臺有關的法律法規(guī)文本、規(guī)定的報告文本格式等，主要體現(xiàn)預警的技術水平、加工能力、輸出精度和成本效益。預警系統(tǒng)工程的輔助支撐通常可以視作系統(tǒng)運行需要的外部環(huán)境，如國家食品安全管理戰(zhàn)略、有關的發(fā)展規(guī)劃等。
工程的概念便于理解，方法簡單方便，利用系統(tǒng)工程學的流程、工藝的概念和理論研究復雜的食品安全預警問題，能使系統(tǒng)內部的關聯(lián)變得簡捷，系統(tǒng)與外部的關聯(lián)變得清晰。因此，系統(tǒng)工程學的思想對構建預警系統(tǒng)具有借鑒價值和指導意義。
(三)耗散預警理論
托收取初的概念源于物理的熱學研究。當個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，由
于許多復會因素的影響而出現(xiàn)非對稱的課落現(xiàn)象，在達到非線性區(qū)時，因為不斷與外界進行物質和能量交換，系系統(tǒng)可能會發(fā)生突變，由原來的無序混沌狀態(tài)自政地轉賣為一種在時密或功施上的新的有序結構，這新的穩(wěn)定有序的幼構軟稱為收轉構。開放系統(tǒng)在遠高平衡態(tài)時能夠自發(fā)地形成有序的耗展情構，描述這種特性的規(guī)律就爾為耗散結構理論。如果系統(tǒng)自發(fā)運行具有的方向性類他這種托收結構的運行特性，那么從這個意義上說，供用托放思想保計系統(tǒng)運行方向，則是系統(tǒng)研究的種新的理念。
食品安全預警實際上就是要研究風險的產(chǎn)生和變化，要預防和警示風險的產(chǎn)生和積累，保障食品的安全。食品本身見一個開放系統(tǒng)，食品開放體將自發(fā)地由無序混沌狀態(tài)向食品完全不安全的耗散結構方向發(fā)展，風險自然積聚。但是，如果受到外界適當?shù)目刂坪透蓴_的話，食品開放體的自發(fā)過程就娶受到限制或阻礙，食品的不安全性就會降低白發(fā)的過程，而啟動白發(fā)過程井維持這個過程的能量就是警源的強度。保持食品處于相對安全的狀態(tài)，也就居避免食品開放系統(tǒng)成為耗散結構，產(chǎn)生食品安全問題的風險其實就是產(chǎn)生了耗散，控制風險其實也就是減小耗散。因此，可以用耗散對應風險，用耗散的增加來表示風險的增大，用耗散結構表示開放體自發(fā)運行的趨勢、方向。那么，食品安全預警就是利用外加能量來抵抗系統(tǒng)的自發(fā)過程，控制食品安全問題就是大力補償自發(fā)過程，以改變過程的運行方向，防止耗散結構出現(xiàn)，保障食品安全。
食品安全問題可以借用“耗散”的概念，食品的不安全程度或風險以耗散度對應表征，食品系統(tǒng)的自然運行趨勢就是自發(fā)向耗散結構運行的方向，基于耗散的食品安全預警理論，就是研究系統(tǒng)自發(fā)向耗散結構運行的規(guī)律。
(四)協(xié)同預警理論
協(xié)同理論認為自然界是由許多
小系統(tǒng)，這個統(tǒng)一體就是大系統(tǒng)。在系統(tǒng)組織起來的統(tǒng) 體，這許多系統(tǒng)就稱為
律。協(xié)同理論研究的就是這個規(guī)律。又壓制約它們的平街結構以 及由日的結構轉變?yōu)槲涑上嘁怀痰挠迷谀硞€大系統(tǒng)中的許多小系統(tǒng)既相互作用，
食品安全預警系統(tǒng)強調系統(tǒng)總體最優(yōu)，那么，系統(tǒng)內所有子系統(tǒng)如何實現(xiàn)相互最恰當?shù)挠绊懀绾慰剂克鼈冎g影響的優(yōu)劣，以及影響的疊加效果，或者說，不利的影響經(jīng)過疊加后減弱或互相抵消，有利的影響疊加后更強，協(xié)同理論的思想將有利于解決這樣的問題。另外，系統(tǒng)還受環(huán)境制約，協(xié)同理論還可以探討外界對系統(tǒng)產(chǎn)生的作用效果問題，這些探討對于判別系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和有效性是必要的。例如，對于食品污染問題，如果食品受到農(nóng)藥、微生物的不利影響，食品污染的風險就主要來自于農(nóng)藥和微生物，當兩者都使食品污染程度加劇，影響效果的簡單度量可以用農(nóng)藥的影響加上微生物的影響來表示。但是，兩者具有協(xié)同作用的效果時，食品污染的程度將會加劇。對于食品 安全預警這類復雜問題的研究，協(xié)同作用及其規(guī)律是必須考慮的。探尋有利的研究必須遵循的基本協(xié)同作用規(guī)律，避免不利的風險疊加，是食品安全預警原則。
信號預警理論 現(xiàn)狀、控制現(xiàn)狀和預警。同樣，信號在自動控制中指揮儀器僅道路、車輛和行人這樣的復雜系統(tǒng)有序地組合在一起，信號是工程中常用的一種表示信息的手段，例如交通信號傳遞的信息，使利用信號的變換來改變表的動作和控制 相度。實現(xiàn)工程在極大或極小空間以及超常或超短時域的調控。信號的指揮、控制和預防的功能，也正是預警的基本功能，因此，信號學原理也是食品安全預督的基本理論。 1.信號的顏色表征 用不同顏色來區(qū)別警情的嚴重程度，就是信號的顏色預警，它也是預警研究的方法和手段。實際上，信號的顏色表征適用于劃分不同類型的問題。 2.信號的開關控制 信號的“有”和“無"可以起到調節(jié)作用，也就是開關作用。有信號說明系統(tǒng)是“開”的狀態(tài)，無信號說明系統(tǒng)是“關”的狀態(tài)。利用開關作用來判斷警情問題和警源狀態(tài)，反映出預警控制的思想。 3.信號的傳遞特性 信號的轉移和傳遞正是信息需要具有的特性。可以利用信號傳感來表達食品的安全狀態(tài)，用信號的傳遞、轉移和轉換反映食品安全狀態(tài)的變化、發(fā)展趨勢的演變，從而進行警情的預測預報。
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