公共安全科学多维技术思考

我国公共安全概念涉及四大方面：一是自然灾害，即我们见到听到的地震、台风、滑坡、泥石流、森林火灾等；二是事故灾难，如环境生态的灾难，安全生产在各个领域的事故；三是公共卫生事件，包括食品安全、群体不明原因的疾病，以及和人类密切相关的动物疾病，如疯牛病、禽流感；四是社会安全事件，既包括了刑事案件、恐怖袭击，也包括了大规模的群体事件和经济安全事件。面对这些领域，如何构建公共安全的科技体系，是公共安全科技界一直思考的问题。

公共安全三角框架

目前，公共安全科学界提出公共安全体系三角形模型，由突发事件、承灾载体、应急管理三边构成，其中分布着灾害要素。灾害要素有多种类型，如危化品泄露，灾害要素类型是物质；地震发生，灾害要素类型是能量；导致社会恐慌和群体事件的谣言，灾害要素形式则是信息。当灾害要素达到临界值或有突发因素时，可能引发突发事件。对于突发事件，我们要研究其灾害要素，及灾害性作用的类型、强度，这里的强度是广义的，作用类型和强度随时间和空间变化而变化。对于承灾载体，在突发事件中最脆弱也是最重要的承灾载体一是人类，二是各种类型的物，如工业设施、生态系统等，三是社会经济运行系统。承灾载体内部蕴含的灾害要素被意外释放，可能导致次生事件和事件链。应急管理则是对于由突发事件和承灾载体构成的灾害体系，来自外界的人为干预，值得重点研究的是应急管理的目标、方法和技术，实施应急管理的恰当时机和力度。

除三角形模型外，人们在感受所在地区是安全时，时间指标也很重要。如火警现场或紧急救护，人们会对救援人员到达现场的时间有一个期待。这种对时间的期待和突发事件、应急管理所涉及的时间进程密切相关。例如，突发事件有发生、发展、突变和衰退的过程，达到一定临界区间可能对承灾载体产生最大破坏。

在应急管理领域，需要对突发事件进行检测、预测和预警，分别占一定时间。如发出预警后需要做现场群众的疏散准备和疏散实施，需要一定时间；接到报警后救援部分的准备、达到和救援实施也需要一定时间，这些都是客观存在的进程。我们要把握时间进程的相互关系，采用先进技术，全面考虑一些可能希望尽量缩短时间进程的事项，一些则希望保证充分准备从而整体上减少人员伤亡的事项。例如，要减少预警时间，要研究先進的监测预警技术和装备，要减少疏散准备时间则是要加强演练，提高危机意识，要减少疏散实施的时间，则要在城市空间规划方面合理布局，使得在突发事件临界点到达之前，可将群众疏散到安全地带，尽可能做到零伤亡。在救援实施方面，则要增强救援部队的能力和装备，缩短救援时间和到达时间，为实施救援留下比较充裕的时间。

如果要用一段文字来概括公共安全的三角形模式可以这样表述，它是研究突发事件的孕育、发生、发展到突变的演化规律，及其产生的能量、物质和信息等风险作用的类型、强度及其随时间和空间的变化。

对于承灾载体，要研究承灾载体在突发事件作用下和自身演化过程中状态的量化。如果我们城市发展到老龄化阶段，很多基础设施处于临界破坏状态，即使没有突发事件作用，承灾载体在自身演化过程中也可能发生破坏，从而导致突发事件的发生。对于应急管理，我们要研究在上述过程中如何施加人为干预，从而预防或减少突发事件的发生，弱化其作用，增强承灾载体的抵御能力，阻断次生事件的链生，减少损失。同时，要避免应急不当可能造成的突发事件的再生及承灾载体的破坏，及应急的代价。

应急管理案例分析

目前，国际上对公共安全信息管理提出定量化的观点并成为一种趋势。但定量化不是全部，定量和定性判断要结合，就定量化而言，我们提出“4+1”方法学。其中，四个方法即确定性、随机性、基于数据、复杂性科学的方法。公共安全问题的复杂性使得我们用其中任何一种方法都不足以回答或解决其问题，几种方法并行或相互嵌入，才能回答公共安全的问题。

以国际中几个公共安全的典型事件为例，来回顾当前公共安全研究工作的状况。“9·11”事件发生后，美国国会建议建设一个火灾实验室，对建筑物为何倒塌，倒塌过程进行深入分析、寻找原因并给出解释。通过实验，他们首先有一个基本判断，单靠一个波音767，50吨左右航空煤油燃料，其释放的热量不足以使整栋大楼坍塌，一定是航空煤油引发了内部可燃物的燃烧，从而释放巨大热量。到底这一热量能达到多大，国家实验室按照基本断层布局选取了两个单元进行全尺寸测验，热量释放速率随着时间变化呈现一条曲线，一个卡座能够释放一兆瓦热量，卡座数量很多，这样整体热量大大超过了航空煤油燃烧的热量，从而导致建筑物倒塌。

但建筑物坍塌的起始点并不是飞机的撞击点，为此实验室进行了整个断面火灾过程的计算机模拟，当某个点燃烧起来的时候，该部位会释放热量，当这个部位的可燃物烧完后会引发周围可燃物，从而热量不断释放，不断积累，使得周围整个热量不断上升，传递到建筑物的结构力，超出结构上机械荷载的能力，所以首先发生了垮塌。实验室人员还对撞击后建筑物如何解题做了动画分析。做完了之后，实验室又用了五年时间，出了近千万字的研究报告，在八个方面提出了高层建筑火灾安全的30项改进建议，这个建议是美国方面用血的教训和巨大的代价换取的对全世界高层建筑火灾安全改进的宝贵建议。

再看日本“3·11”9级大地震。对于地震发生产生的影响，日本地震观测图有一个动态显示，即地震发生点到最后造成严重灾害的点是有时间差异的。据了解，日本开国会的时候，电视报道地震已经发生，这时国会议员还没有震感，1～2分钟之后，国会会场才出现晃动。目前，日本对地震的预测、预警并不是在地震发生之前，而是在地震发生后的第一时间，可能短至五六秒的时间，通过公众媒体向社会进行发布，这样能够让离地震相对远距离的居民能在地震波到达之前采取防护措施。

我国一直高度重视公共安全科技。对科技部而言，从科技攻关计划到现在的科技支撑计划，“863计划”、“973计划”都对公共安全科技进行了相关部署。“十一五”期间，科技部支撑了国家信息平台关键技术研究项目，其中包含对不同类型突发事件发展的预测，如关于森林火灾蔓延的态势分析，把可燃物类型、气象要素、地形要素作为输入条件，经计算机模拟，随时间和空间变化，得到火蔓延的速度和火烧强度，这些基本数据无疑能对森警部队扑火起到辅助作用。2008年北京奥运会期间，所有比赛场馆都经过了人员疏散的模拟演练，对突发事件发生时所有人员安全疏散所需时间进行计算，并对如果采取恰当疏导措施可缩短的疏散时间进一步精确。目前，运用科技手段，北京城区警情分布情况一目了然，如某个地区展现出的偷窃情况能够显示在警情空间热点图上，通过了解警情分布并对其发展进行分析，能够协助公安系统更科学、合理地部署警力。

作为政府，要应对突发事件，仅有个别模型是不够的，还需进行全系统、全流程和全体系的综合集成。在这样一个系统中，要充分借鉴历史上如何处置类似突发事件的经验和教训，及时掌握当前态势，预测未来，预测灾害发展态势和可能带来的后果，及采取应急措施后会产生的效果。该体系目前已经建成，对于我国应对特别重大的突发事件发挥着重要作用。

毫无疑问，加强公共安全和应急管理是国家紧迫和重大的战略需求，是政府、企业与科教工作者共同的社会责任，需政、产、学、研、用多方协作。同时，对自然科学、工程技术及社会人文科学的综合应用，也是世界各国做好公共安全和应急管理的共同趋势。

（本文根据范维澄院士在公开场合的演讲整理而成，未经本人确认。）