多级安全信息认知模式分析与优化^*(5)

②基于4种安全认知模式，得到串联安全信息认知模式的安全有效信息是逐渐递减的规律，并联结构是同层级节点呈现正态分布特点，聚合结构安全信息传递需要安全主体选择，混联结构的安全信息服从其他3种结构的传递规律。在4种安全信息传递规律的研究基础上，提出对应的提高安全信息传递效率的方法，定义传播系数得到影响节点有效信息的影响因素。

③分析优化认知结构的目标、优化参数、策略、手段和特点，从而提出多级安全信息认知的优化模型，为安全信息传递效率的提高提供新的方法。

④通过江苏响水爆炸谣言验证了优化模型的正确性和优化策略的可行性，为事故分析与预防提供新思路。

0 引 言信息是人与人、人与系统、系统与系统交流的重要方式，安全信息是人对系统安全状态认知的主要方式。国内对安全认知的研究，大多集中在消费者的安全认知、农产品和食品安全的安全认知等领域[1-2]。在安全认知理论方面的研究也渐渐兴起。王秉等[3]从事件链角度把安全认知与安全行为联系起来，黄浪等[4]从风险感知偏差角度对安全认知进行分析，李思贤等[5]从多级安全信息不对称角度对事故模式进行研究，以上学者都以安全认知为切入点进行研究。但是对于多级安全认知信息流动过程的研究比较少，而现实生活中，往往是由于多级安全信息流动的安全认知偏差导致事故。因此，对多级安全认知模式的研究很有必要。国外对安全认知的研究多集中在驾驶、操作等方面的安全风险认知[6-8]，另外也有不少文献对安全风险感知进行研究[9-10]，为安全认知的深入发展奠定坚实基础。但是，安全认知不仅仅是对风险的认知，更宽泛的含义是对安全信息和系统安全状态的认知。也就是说，需要在概括性更强的角度对安全信息的认知进行研究，使得安全认知的研究内容更具有普适性和通用性。鉴于此，国内外的研究大多集中研究消费安全认知、安全风险等，对多级安全认知、安全认知信息规律方面的研究较少。笔者通过分析安全信息认知的结构和特点，从安全信息的角度，研究多级安全信息认知的信息流动过程，补充多级安全信息认知的研究空缺，为优化安全信息分配提供有力的理论指导。1 安全信息认知模式现实世界的安全认知过程和模式复杂多样，安全认知信息链交错连接，类似六度分隔理论[11]。为了对安全认知信息链进行分析，本文归纳出安全信源与安全信宿间的4种安全认知模式，以期揭示多级安全认知模式的特点和规律 安全认知模式分类 安全信源是指安全信息认知过程中的客体，安全信息主要存在于安全信源中[12]。安全信宿是指安全信息认知过程的主体，主要对安全信息进行接收[12]，也可以把接收到的安全信息传递给下一个主体。安全认知模式是安全信源和安全信宿间交流的形式。安全信息链是指安全信息流动经过多个安全主、客体，在主、客体间构成有先后顺序的链条流动过程。安全有效信息是安全信源传递的正确且需要的信息，安全信息传递效率指单位时间内传递的安全有效信息。从安全信息链角度，对安全信息认知模式进行分类，类似于贝叶斯网络结构[13]，分为串联、并联、聚合和混联安全认知模式：①串联安全认知模式类似于传声筒游戏，安全信息从安全信源1流向安全信宿2，从安全信宿2再流向安全信宿3，以此类推，传递下去。②并联安全认知模式是指多个安全信宿对同一安全信源进行安全认知，是一对多的传递过程。③聚合安全认知模式是并联结构的相反形式，表现为多对一的安全信息传递过程，即多个安全信源对一个安全信宿传递，安全信宿同时从不同安全信源处接收到的信息会相互影响。④混联安全认知模式是串联、并联和聚合安全认知模式联合而成的复杂组合。聚合与混联是两种不同的形式，聚合是“多对一”的安全信息传递形式；混联是多种安全信息传递模式组合起来的，可能包含聚合形式，也可能包含串联、并联。图1 串联安全认知模式和安全有效信息变化图2 并联安全认知模式和安全有效信息变化图3 聚合安全认知模式和安全有效信息变化在实际情况中，安全信息认知往往是多层级的，一级向下一级传递，然后不断向更多安全信宿传播，也就形成了多级安全认知过程。多级安全认知过程是多个安全主、客体间的安全信息传递过程，是由串联、并联和聚合三种结构混联而成的复杂过程。通过4种模式的结合，多条安全信息链的交织，就形成了多级安全信息认知的网状结构。根据安全认知模式的分类和定义，结合图论[14]的知识，对4种安全认知模式的特点进行比较(见表1)。表1 安全认知模式比较分析安全认知模式含义安全信源个数安全信宿个数顶点数边数有向树安全信息传递规律提高安全信息传递效率的措施串联一个安全信宿认知后,把安全信息传递给另一个安全信宿1nn+1n出树安全信息有效性逐渐减少减少传递环节;加强安全信息强度,增长出现时间,增加出现频率;加强安全信宿的安全信息接收和传递能力并联多个安全信宿对同一个安全信源的认知过程1nn+1n出树n个安全信宿对应的安全有效信息大致服从正态分布对同一层级接收安全信息少的安全主体进行训练,或者用安全信息接收能力强的主体去替换聚合多个安全信源对一个安全信宿的信息传递n1n+1n出树n个安全信源对安全信宿的影响是相互补充、相互削弱,再由安全信宿筛判断的过程提高安全主体的安全信息选择、判断能力混联串联、并联和聚合中两种或3种结构的联合nn2n视具体情况而定混合多种认知模式对应的安全信息变化复杂参考其他3种措施1.2 安全信息认知传播系数 为了描述每两级间的安全信息传递关系，定义安全信息传播系数，也就是每两级间的有效信息传递百分比。传播系数是安全信息传递过程的一种客观表征，传播系数越大，接收的安全有效信息越多。安全信息传播系数与安全信宿的生理、心理状态、接收能力、传播方式和安全信息状态等因素相关。通过定义传播系数，提供安全有效信息的一种计算方式。本文只考虑安全信息传递的负面效应，当安全素养很高的时候，能达到虽然有效信息不足但依然可以推测其他有效信息的效果，这是正面效应的现象，对正向效应(如涌现性、创造性思维等)不做讨论。单一安全信源节点用v1表示，对应的有效信息为I1；安全信宿节点用vi表示，定义安全信宿i接收的有效信息为Ii(i取2，3，……，n)，安全信息传播系数为ki，0<ki<1，其中，i、n、j都为大于0的整数。传播系数得到的办法有多种，包括实验测量和安全认知状态估计法等。由于安全信息的定量存在一定困难，每两级之间的有效信息百分比都用测量方法得到是不现实的，可以对安全信息认知状态进行评估，建立等级表，对安全主体、客体和传播条件的状态分级，每个级别对应一个传播百分比，实际应用时通过查表来确定即可 安全有效信息传递关系 通过传播系数定义每两级安全主、客体间的关系，再明确不同模式间的安全信息传递关系，就可以得到整个网络间有效信息的关系。现对各种模式中安全主客体间有效信息的关系进行分析。①串联结构：安全信息在安全信源和安全信宿间传递，在串联形式中，安全有效信息变少[12]。认为安全信源、安全信宿间安全有效信息成正比例关系，故存在关系式：对图1进行分析，若安全信源的有效信息为I，则I2=k2·I1，I3=k3·I2，I4=k4·I3。其中，k2、k3、k4表示安全信宿2、3和4分别对应的安全信息传播系数，I2、I3、I4表示对应安全信宿接收的安全信息的量。②并联结构：并联结构可以认为是多个单级串联结构的组合，I1表示单一安全信源的有效信息，根据串联的关系式可得：③聚合结构：安全信源和安全信宿的安全信息间存在主体选择关系，定义以下关系：I4=k4?(I1+I2+I3+……)④混联结构：混联结构的安全有效信息计算方法，同样符合以上3种方法。通过4种结构的安全认知有效信息计算关系，可以应用于任意复杂网络，从而预测某个节点的安全有效信息。通过安全有效信息的计算，可以明确各节点安全有效信息，清晰地显示出要研究节点与其他节点的关系，以及影响目标节点安全有效信息的因素，也可以优化安全信息流动过程。通过相关安全有效信息，可以预测整个安全有效信息传播网络和规律，为安全决策和安全管理提供理论依据。另外，安全信息流动规律对系统安全有很重要的意义，有利于事故预防。2 多级安全信息认知模式优化图4 安全信息传播的优化指标体系和优化策略基于上文对4种结构的讨论，安全信息传递效率和安全主体、安全客体、传播环境等因素相关，并且可以从这3个方面提高信息有效性。另外，除了这3种方法外，在其他条件不变的情况下，希望通过对网状传递过程进行分析，对网络的节点分布、传播路线进行研究，来得到提高安全信息传递效率的新方法及提高关键节点和整个网络有效安全信息的策略，这种提高安全信息传递效率的方法称为安全认知信息的优化。理想优化结果是中心节点到目标节点的距离是最短路径且路径的传播系数较大 多级安全信息的优化策略 安全信息传递效率的评价分为两个方面，包括传递的有效性和时效性，两个指标分别描述传递安全有效信息的准确程度和传播速度；从宏观和微观角度，传递效率又分为整体网络传递效率和目标节点传递效率。本文仅从安全信息传播结构方面分析，并假设每两级间传递信息的时间相同。定义相关概念：①节点：中心节点为安全信源；一级节点为离中心节点最近的安全信宿，也就是到中心节点的最短距离只需要传递一次；二级节点到中心节点的最短距离只需要传递两次；以此类推，定义n级节点，n级节点为到中心节点的最短距离只需要传递n次的节点。②关键节点：把出树多的节点即传出信息链多的节点，称为关键节点，关键节点的安全信息准确性影响信息链中关键节点之后节点的安全信息准确性。③重要节点：度最大的节点称为重要节点，即节点传出和传入链条数的总和，体现该节点在网络中与其它节点连接的紧密程度。度[15]是指节点i与其它节点连接的数目。④最短路径[15]：连接两节点且经过节点数最少的路径，体现安全信息传播速度的指标。最短路径的安全信息是安全信宿最先接收到的安全信息。图5 多级安全认知信息传递的优化模型⑤节点间顺序传递：指高层级向低层级传递，可以经过一层或多层。从中心节点开始，每一级都会向下一级传递安全信息，i级节点向i+1级节点传递，i级节点为任意一级节点。认为更靠近中心节点的节点层级更高，i级节点比i+1级节点层级高。若两级传递层级差大于或等于2且层级高向层级低的传递，则层级低的节点升级为层级高的节点的下一级。⑥节点升级：指通过提高节点的层级，缩短最短路径的方法。将目标节点更加接按中心节点，这样安全信息有效性就会越高，从而提高安全信息传递效率。⑦节点间乱序传递：由于任意节点间的安全信息交互而引起，低层级向高层级间节点会发生安全信息传递，即i级节点传递给j级节点，i级节点为比j级节点层级低的任意一级节点。多级安全信息优化的参数有4个，包括关键节点、重要节点、最短路径和目标节点。多级安全信息的优化分为两个方面，首先对网络进行优化，然后对目标节点进行优化。对目标节点来说，从安全信息传递结构角度，提高其传递效率的方法有3种：从中心节点出发，缩短最短路径，直接让目标节点对中心节点进行安全认知，或把目标节点升级来达到的目的，减少传播路径和传播时间；从邻近的上级节点出发，关键节点的传播系数大、可靠性高、信息准确，目标节点作安全决策时，以关键节点和最短路径作为主要依据；从同级节点出发，促进与同级节点间的互相交流，单一的安全信息接收可能发生误解，通过同级交流使信息更准确。整个网络的优化策略与此?多级安全信息传递的优化模型 根据上文讨论，结合4种安全认知模式、传播系数、有效信息关系和优化策略，建立多级安全信息传递的优化模型(见图5)：对多级安全信息优化的具体步骤进行分析：①提炼传播过程：根据具体的安全信息传播过程，画出安全信息链，链条交织形成多级安全信息认知网状结构。对网状结构中的节点和结构进行分析，找出关键节点和重要节点。②确定传播系数：确定每两个传播节点之间的传播效率，这样整个传播过程的每段、每个路径间的关系都可以厘清。从结构角度来看，中心节点的有效信息、传播路径上的节点和目标节点的传播系数3个因素影响目标节点的有效信息。图6 江苏响水爆炸谣言网络模型和安全有效信息计算③厘清传递关系：通过4种结构的有效信息关系，计算得到网络中其他节点间的关系。即可得到节点有效信息的影响因素，从而有针对性地制定提高信息有效性的措施。④网络安全信息优化：通过网状结构，分析重要节点、关键节点和最短路径3个优化相关的参数，通过这3个参数去确定优化的方法。⑤目标安全信息优化：在网络优化的基础上，只需要对目标节点进行优化。目标节点优化与网络优化方法类似，除了考虑以上3个参数外还要考虑目标节点的状态。第一轮优化的效果评估，通过再次启动优化步骤，由前后两次比较得到。多级安全信息认知优化模型的目标是提高安全信息传递效率，安全信息传递优化的手段是通过对节点和路径间顺序进行调整，直接把整个传播过程节点互相调换、调整或者升级。优化方法可行性高，实施简单有效，改变了对安全主体、安全客体、传播环境进行提高的常规方法。在一个优化循环结束之后，优化效果的评估是重新开始提炼网状图分析，通过对比的方法，确定优化有没有达到目标效果。3 网络模型应用3.1 具体实例应用 根据文献[16]，对江苏响水爆炸谣言进行分析。江苏响水爆炸谣言的具体场景描述：2011年2月10日晚上，在江苏省响水县，工人刘某发现陈家港工业园区厂房冒烟，未经调查核实，就打电话告诉桑某和其他亲朋好友说氯气泄漏，让其快跑。桑某正在打牌，就立刻告诉二十几个牌友，牌友告诉自己的亲朋好友。于是通过电子通讯设备不断传递，谣言愈演愈烈，听说会发生爆炸，引发一万多名群众收拾东西立马坐车逃跑。在逃往县城的慌乱过程中，造成大规模交通堵塞并发生事故，导致4人死亡和多人受伤。随后，政府相关部门出面辟谣，陈家港工业园没有发生化工企业爆炸和泄漏事故。根据多级安全信息优化步骤进行分析，以期从网络结构的角度减少类似事故发生的可能性：①对具体场景抽象出网络模型，如图6，进行结构分析：陈家港工业园区厂房为中心节点，刘某为一级节点，桑某为二级节点，二十几个牌友为三级节点，二十几个牌友的亲朋好友为四级节点，依次传递下去；中心节点和一级节点间的关系是串联，一级节点和二级节点、二级和三级节点、三级和四级节点间的关系都是并联，安全信息交汇的时候就是聚合结构，如v3、v5和v7。在此事故中，由于一级节点的安全信息发生错误，误认为陈家港工业园区厂房氯气泄漏并会发生爆炸，导致之后所有的节点接收到的安全信息也错误，随之做出错误安全决策和行动。②确定传播系数：假设已知安全信源有效信息I1和各节点的传播系数，目标节点为v13，二级节点中传播系数最大的为v3，三级节点中传播系数最大的为v8，四级节点中传播系数最大的为v11。改变关键节点、重要节点的方法不符合实际，故不采用。根据流入和流出节点安全信息的链条数相加，比较节点重要程度V，则V7=V5>V2>V8>……。若提高对整个网络的安全信息，优先对重要程度高的节点进行安全训练和培训。安全信宿2、5所在节点为关键节点。③厘清传递关系：如图6，经计算v13的安全有效信息与安全信源有效信息、安全信宿2、3、4、5、7、8和13的传播系数相关，按对v13的影响程度排序：I1=k2=k13>k5>k7>k8>k4>k3。④整个网络安全信息优化：根据优化规则，把关键节点、重要节点升级，并对升级后的关键节点、重要节点进行同级交流。把安全信宿5和7升级为一级节点，且与安全信宿2互相交流，可以有效减少安全信宿2的错误认识，通过网络结构的调整，避免事故发生，从而达到安全信息路线优化的目的。⑤目标节点安全信息优化：安全信息传递的最短路径为1-2-3-7-13和1-2-5-8-13，经过的节点最少。当所有节点的传播系数相同时，安全信息失真程度小，最短路径的安全信息传递速度快，也就是传播渠道的优化[17]。另外，对目标节点进行升级，并与同级交流，也就是说，当安全信宿13听说消息后亲自去现场确认。根据事故树的结构重要度理论[18]，得知安全信宿2、13的传播系数和安全信源信息对I13的影响最大，可从这3个方面提高节点13安全信息的准确性。优化后的网络结构如图7所示，通过前后对比发现：安全信宿13的有效信息在原来的基础上增加了与安全信宿5、7、8和安全信源1的部分信息；同理，对其他节点而言，安全有效信息也增加了。从传递时间来说，网络的安全信宿层级从4层减少为3层，减少传递时间；对目标节点来说，与中心节点的信息交流只需经过一次传递，大大节省信息传递时间。图7 江苏响水爆炸谣言安全信息传递优化示意图在图6和图7的基础上，假设优化前后传播系数不变，对优化前后节点的安全信息进行定量对比：关键节点变化：I'5-I5=I1?k5>0重要节点变化：I'7-I7=I1?k7>0目标节点变化：I'13-I13=I1?k13?(1+k7+k5k7+k7k8+k5k7k8+k5k8)>0从定量的角度出发，通过计算发现，优化后的安全信息结构网络中，关键节点、重要节点和目标节点的安全信息量明显变大，特别是目标节点。相应的，整个网络的其他节点也随着这3个节点的安全信息量增加而增加，实现了提高安全信息传递有效性和时效性的目的，证明了多级安全信息认知优化策略和模式的合理性、科学性。在优化理论的基础上，对这起事故进行分析，通过调整它的节点顺序，使信息传递过程的信息交流更准确、有效。优化方法是把13节点和2、5、7节点升级变成一级节点，4个人同时对安全信源1进行认知，若需要进一步提高，可以使两两之间进行更密切的互相交流；当4个节点中的某个节点接收到信息之后，对中心节点直接认知，验证安全信息的准确性，再与同级节点交流，使得信息准确，再传递出去的安全信息导致的误判可能性就会?安全信息与谣言分析的比较 现有安全谣言分析与本文的比较：郭小安等[16]对谣言案例进行分析，主要研究了事故发生的原因，包括情绪积累、人际传播、从众效应和集体行动，并提出联动协调辟谣的方式。现有论文仅仅对解决策略提出概括性的方法和概括性原因，且方法效果不能定量评估，执行起来存在困难。本文主要从结构角度分析安全谣言传播的形式，厘清传递节点间的关系和影响因素排序，并利用8条优化策略从结构角度对其进行重排，从安全信息量的角度定量地比较优化前后的效果，对安全信息传递效率有明显提高，并且其他类似安全信息、谣言的传播分析也可以运用优化的办法。通过实例表明，利用优化模型对多级安全信息结构进行调整和优化，提高了安全信息传递效率、准确性和可靠度，降低类似安全相关谣言和事故发生的可能性，对事故控制有很大的意义。4 结 论通过对多级安全信息认知的研究，得到以下结论：①参考等[19]的4 种属性层级结构、贝叶斯网络[13]的分类形式，将安全信息认知模式分为4种，包括串联、并联、聚合、混联安全认知结构。对4种安全认知模式进行比较，得出模式间的安全信源个数、安全信宿个数和安全信息传递规律都不同。②基于4种安全认知模式，得到串联安全信息认知模式的安全有效信息是逐渐递减的规律，并联结构是同层级节点呈现正态分布特点，聚合结构安全信息传递需要安全主体选择，混联结构的安全信息服从其他3种结构的传递规律。在4种安全信息传递规律的研究基础上，提出对应的提高安全信息传递效率的方法，定义传播系数得到影响节点有效信息的影响因素。③分析优化认知结构的目标、优化参数、策略、手段和特点，从而提出多级安全信息认知的优化模型，为安全信息传递效率的提高提供新的方法。④通过江苏响水爆炸谣言验证了优化模型的正确性和优化策略的可行性，为事故分析与预防提供新思路。参考文献[1] 周洁红.消费者对蔬菜安全认知和购买行为的地区差别分析[J].浙江大学学报(人文社会科学版),2005,35(6):113-121.[2] 王 军,徐晓红,郭庆海.消费者对猪肉质量安全认知、支付意愿及其购买行为的实证分析——以吉林省为例[J].吉林农业大学学报,2010,32(5):586-590.[3] 王 秉,吴 超,黄 浪.基于安全信息处理与事件链原理的系统安全行为模型[J].情报杂志,2017,36(9):119-126.[4] 黄 浪,吴 超.风险感知偏差机理概念模型构建研究[J].自然灾害学报,2017,26(1):60-66.[5] 李思贤,吴 超,王 秉.多级安全信息不对称所致事故模式研究[J].中国安全科学学报,2017,27(7):18-23.[6] RAJESH Raghunathan,SRINATH R,SASIKUMAR R,et safety risk perception due to mobile phone distraction among four wheeler drivers[J].IATSS Research,2017,41(1):30-37.[7] Linden Sander social-psychological determinants of climate change risk perceptions: Towards a comprehensive 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文章来源：《中国安全科学学报》 网址: http://www.zgaqkxxb.cn/qikandaodu/2020/0916/364.html