风险演化的核心概念
在风险演化问题中，我们主要涉及自然灾害、社会安全、事故灾难和公共卫生事件四大类，包括人为突发事件和非人为突发事件。我们在讨论风险演化的过程中，将分三部分展开：纯粹的自然灾害形成的灾害链，自然灾害和社会事件形成的风险理论，以及人为事件的演化机制。
不同领域（包括地质、工程、企业、社会、信息安全等多领域）对风险的定义不同，例如在金融信贷领域，风险通常为贷款的信用风险，可以用5C原则，即借款人品质（character）、能力（capacity）、资本（capital）、担保（collateral）、环境（condition），或者LAPP原则，即流动性（liquidity）、活动性（activity）、营利性（profitability）、潜力（potentialities），定性分析贷款申请方的财务水平，再根据一些指标定量计算违约概率。[1]在供应链领域，产品的生产往往不是一对一的，而是有一条很长的供应链，原材料通常要经过多个步骤才能被加工为产成品，若中间一环断裂则会引发供应风险。丁伟东等（2003）[2]将供应链风险分为自然风险和社会风险，地震、台风等自然风险往往难以预测和控制，而社会风险则被划分为独家供应商风险、信息传递风险、物流风险、财务风险、市场波动风险、合作伙伴风险、利润分配风险等。而在信息安全领域，冯登国等（2004）[3]认为信息系统的风险是指在计算机系统和网络中每一种资源缺失或遭到破坏对整个系统造成的预计损失，是对威胁、脆弱点以及由此带来的风险大小的评估。对于自然领域的风险，以洪水为例，周成虎等（2000）[4]认为洪水灾害风险研究涉及自然与社会经济系统诸多方面，如洪水的形成与发展、下垫面的土地利用状况等，主要包括洪灾危险性分析、洪灾易损性分析和洪灾损失评估等三方面：洪灾危险性分析研究受洪水威胁地区可能遭受洪水影响的强度和频度，强度可用淹没范围、深度等指标来表示，频度可用洪水的重现期来表示；洪灾易损性分析研究承灾体遭受不同强度的洪水可能造成的损失程度，关注的是区域承灾体受到洪水的破坏、损害的难易程度；洪灾损失评估研究在不同的危险性和易损性条件下，洪水可能造成的损失。在工程项目领域，工程项目风险是所有影响工程项目目标实现的不确定因素的集合[5]，具有客观性、普遍性，这类风险影响范围广，造成损失严重，而且不同主体的承受能力不同。[6]而在农业领域，农业气象灾害风险是指农业气象灾害事件发生的可能性，在此基础上的风险评估实际上是估计导致农业产量损失、农产品品质降低以及最终的经济损失的农业气象灾害事件发生的可能性。[7]杜鹏等（1997）[8]在农业生态地区法的基础上建立了华南果树生长风险分析模型，是国内较早将风险分析方法应用于农业气象灾害的研究。李世奎等（1999）[9]以风险分析技术为核心，探讨了农业自然灾害风险评估的理论、概念、方法和模型。但是，有关农业气象灾害风险评估理论的基础研究仍相当薄弱，针对某种农业气象灾害的风险评估技术的研究更是一个崭新的课题。
重大灾害的相继产生并非相互独立的事件，而是存在一定的关联，发生一种突发事件极易引起连锁效应。我们把灾害相继出现的模式，或者灾害在时空维度上的传播形成的链式有序结构称为灾害链。一些情况是比较常见的，比如暴雨可能引发泥石流或山体滑坡，而有些情况则并不常见甚至尚未证实。例如，关于雅安地震是否属于汶川地震的一次余震，中外专家有不同的说法，中国地震台网中心科技委主任蒋海昆认为，雅安地震为“逆冲型的地震”，破裂特征与汶川地震非常相似，但不是汶川地震的余震。中国地震台网中心研究员孙士鋐则表示，发生在雅安的7.0级地震与2008年汶川地震有一定的关联性。孙士鋐说，雅安在汶川南边，虽然汶川地震时破裂带主要向北边延伸，雅安受到的影响没有北边严重，但本次雅安地震与汶川地震仍有一定的关联。[10]
我国地震学家郭增建于1987年首次提出灾害链的理论概念：灾害链就是一系列灾害相继发生的现象。[11]灾害链描述了自然界中各种灾害之间的联系，通常把地震后伴生的滑坡、泥石流等次生灾害称作第一类灾害链，科学界公认的海气相互作用外的地气耦合则被称为第二类灾害链。[12]除了灾害链引发机制问题以外，风险评估问题在灾害链的研究中同样有重要意义。王翔等人总结了灾害链风险评估的模式，将其分为供应链风险和事故链风险，并对区域灾害链风险进行了系统分析。[13]史培军通过对灾害链的研究，多次对相关概念的内涵与外延展开论述：1991年提出由致灾因子、承灾体及孕灾环境共同组成的灾害系统的概念，并阐述了灾害链、灾害群、灾害机制、灾度与灾害区划等概念并做了明确定义[14]；1996年评述了灾害研究的致灾因子论、孕灾环境论、承灾体论和区域灾害系统论，并阐述了致灾因子与承灾体的分类和区域灾害的形成机制[15]；2002年明确了灾害领域的研究应由灾害科学、灾害技术与灾害管理3个分支学科组成，并进一步把灾害科学划分为基础灾害学、应用灾害学和区域灾害学[16]；2005年阐述了灾害脆弱性评估、灾害风险评估、灾害系统动力学及区域灾害过程等概念，明确了减灾战略作为可持续发展战略的主要组成内容[17]；2008年结合人与环境的关系，阐述了对区域灾害系统作为社会生态系统、人地关系地域系统和可划分类型与多级区划体系本质的认识，区分了多灾种叠加与灾害链损失评估的差异，论证了综合灾害风险防范的结构、功能，以及结构与功能的优化模式，并构建了由灾害科学、应急技术和风险管理共同组成的灾害风险科学学科体系。[18]
更广义的灾害链或者说风险演化机制不仅仅只包括自然灾害，也包括人类社会的社群风险。刘爱华（2013）[19]对几种典型的城市灾害链进行了研究，发现城市中各承灾体之间的复杂作用是引起灾害链的直接原因，并且在时间维度上表现出持续性与瞬时性两种不同的演化特性[20]，需要建立相关的系统动力学模型和评价模式来辅助建模。[21]而社会突发事件的建模与自然突发事件又有些差异，在不同的自然-经济-社会背景下，不同突发事件在不同的阶段演化的速度也有所不同，范泽孟等（2007）[22]认为社会突发事件扩散是一个加速度传播过程，将社会突发事件的性质、强度、原因等抽象为作用力，而自然-经济-社会环境的承载能力被类比为社会突发事件扩散的“质量”；而社会突发事件的应急响应同样是一个加速度传播过程，在应急响应过程中投入的人力、物力、财力等作为社会突发事件响应的作用力，社会和谐度则被抽象为社会突发事件应急响应的质量。
在社会突发事件中，群体冲突与舆情风险是两大重要风险机理。对于群体性事件带来的风险，国内外目前的研究主要以西德尼·塔罗等人代表的集体行为学说为基础，认为集体暴力是社会互动的片段，而集体暴力的构成需要满足三个条件：对个体造成伤害，有多个施害者，伤害至少部分源于施害者之间的相互协作。只有当社会民主度高、国家经济实力强时，群体暴力的伤害才是最小的。[23]布鲁默在勒庞理论的基础上创造了循环反应理论，将整个群体性事件分成三个阶段：集体磨合、集体兴奋和社会感染。[24]雷斯勒从时间序列上进行分析，认为若在前期介入处理非暴力冲突不会向暴力冲突转变，在后期介入时反而更容易引发新一轮暴力冲突。[25]勒庞从社会心理学的角度来解释集体行动中的非理性因素，认为个人作为个体时是理性的，但随着聚众的发展，个体的思维方式和行动方式会逐渐变得野蛮和非理性化，整个群体行为会趋向于一种非理性的方式。[26]
针对舆情风险演化的过程，国内外相关学者提出了一系列风险演化模型，目前使用较为广泛的模型为基于多数原则的网络舆情风险演化模型、基于有限信任的网络舆情风险演化模型以及基于Sznajd的网络舆情风险演化模型。但是上述三种方法均存在着网络舆情风险预测准确性低、控制效果差的缺陷，无法满足现今互联网的需求。[27]
风险演化的量化建模方法主要包括基于贝叶斯统计[28]构建贝叶斯网络（事实上也是目前量化建模中采用最多的方法），基于复杂网络与共现机制[29]联合建模（复杂网络与共现往往不是单一模型，多与贝叶斯统计方法结合起来进行联合建模分析），基于群体智能与启发式方法将风险演化抽象为三维欧几里得空间中的一个拓扑模型以进行相似模式的识别。[30]随着近年来人工智能技术的飞速发展，基于知识图谱等智能技术对风险演化进行建模，能够从数据驱动中发掘原因、损失、策略等一系列模式。[31]
风险评估是风险演化问题中非常重要的一个部分，它能够帮助决策者合理评估事件对灾害链整体带来的风险以及灾害链的局部风险。在对灾害链模型进行风险评估时，可从四个方面进行：一个灾害事件引发另一个灾害事件的概率；灾害链上的灾害事件对整个灾害链造成的损失；在复杂网络上一个灾害事件引发另一灾害事件对其他灾害事件的影响强度；灾害事件度量灾害链的评估模式。对于灾害链构成的复杂网络的脆弱性与结构，我们使用图论理论与复杂网络理论对其进行剖析。下面提出基于复杂网络理论的灾害链的风险评估模型。
对于一条灾害链上一个灾害事件引发另一个灾害事件的概率，可使用共现分析（第二章中已经介绍过共现算法和改进算法）。不同的灾害造成的损失不同，即使是同一类灾害，每一次发生造成的损失也不同。在进行灾害损失分析时，若使用历史数据的平均值，难以把控整体局势，而且数据难以收集并且存在严重缺失。这里不采用简单数据驱动的模式，而使用复杂网络结构，寻找一个理论衡量方式。对于某一个灾害网络，该灾害在网络中的度为K，引入改进系数，那么由事件i造成事件j的损失可以用公式（4.1）表示为：
这里引入的改进系数与两个向量有关，一个是归一化后的受灾频次向量，另一个是不同指标的权重向量，后面我们将提到这一权重向量应该如何归一化衡量。改进系数的计算公式为：
其中，对于事件j的损失改进系数，其归一化的受灾频次向量F可以根据时间和与爆发点之间的距离，将一个大范围区域内的受灾情况进行归一化表示为：
其中，f（p，t，d）代表引发的p类灾害在距离爆发点距离为d、间隔时间为t的情况下爆发的次数，引入常数A进行归一化，最终将向量F的每个维度进行归一化，每个维度都表示了一种损失指标。而向量E的计算方法采用层次分析法，计算过程我们将在后面提及。
为了衡量灾害链的脆弱性，我们从每条边出发，对于灾害链的脆弱性用下式来进行衡量：(https://www.daowen.com)
其中B为边＜i，j＞的介数，D是除去＜i，j＞的平均路径长度，H＜i，j＞是除去＜i，j＞后网络的连通度。有关这些图论和复杂网络中的基本概念我们在本章第二节中详细介绍。
将这三个量都求解完毕以后，对事件i引发事件j的损失进行衡量，得到事件i会造成的整体损失的公式如（4.5）所示：
现在我们介绍向量E的求解方法。这一归一化方法基于层次分析法，将受灾情况的不同方面归一到一个向量中。王翔（2011）[32]总结出衡量灾害的相关指标结构，如图4-1所示。
图4-1 衡量灾害的相关指标
从图中可以看到模型呈现两级架构，我们先对自然环境和社会环境使用层次分析法，再对自然环境和社会环境进行AHP或赋权进行归一化。
层次分析法是一种解决多目标的复杂问题的定性与定量相结合的决策分析方法。该方法将定量分析与定性分析结合起来，用决策者的经验判断各衡量目标之间的相对重要程度，并合理地给出每个决策方案的标准权数，利用标准权数求出各方案的优劣次序，应用于那些难以用定量方法解决的课题。在查阅相关文献或者使用德尔菲法等方法获得不同指标之间的大致相对重要程度之后，我们可以构建权重矩阵如公式（4.6）所示。
其中，元素值越大表示两两相比第一项更重要。定义一致性指标如公式（4.7）所示。
一致性指标越接近0，则一致性越好。为了衡量CI的相对大小，削弱主观因素的影响，可引入随机一致性指标RI（常数表格）。然后计算CR，如公式（4.8）所示。
若CR小于0.1，则通过检验，最终求解得到向量E。
此外，国内外有一些学者将灾害链研究应用于特定事件种类，例如洪涝灾害[33]、地震灾害[34]、电力系统灾害[35]等。此类研究可以在很大程度上指导类似事件的应对，同时减少经济损失，有着重要意义。
