属性识别模型在干海参理化品质评价中的应用

胡起靖

(苏州图书馆，江苏 苏州 215002)

海参因具有极高的营养价值和药用价值，自古以来被誉为“海产八珍”之一。由于鲜活海参有自溶现象，因此市场上多为海参加工制品，其中干海参是主导品种。2017年11月1日，国家颁布了GB/T 34747—2017《干海参等级规格》，为全面评价干海参产品品质提供了科学权威的技术指标。

当前，干海参理化品质评价通常采用单指标分析法。该方法虽简单明了，但仅考虑单个指标的含量高低，会造成其他指标信息的丢失，不能充分反映评价对象的综合品质。多指标综合评价中的主成分分析法是将多个指标转化为少数几个综合指标以简化多变量数据的统计方法。相对于单指标分析法，主成分分析法可以综合更多的信息，但是分析的结果依赖于原始变量的结构，而如何选择原始变量没有统一的方法。

属性识别模型是基于模糊数学综合评判理论发展起来的综合评价方法，目前已在企业绩效研究、机械工程、教育研究等领域得到了广泛的应用。本研究采用属性识别模型作为干海参理化品质的评价方法。

1 模型基本理论与计算方法

1.1 建立分类标准矩阵

设评价对象空间X有n个评价对象，每个评价对象有m个评价指标{I1,I2…Im}，每个评价指标有k个评价等级{C1,C2…Ck}，对于每个评价指标Ij有相应的评价等级分类标准{aj1,aj2…ajk}，则评价对象空间X的分类标准矩阵为：

C1 … Ck

式中，ajk满足aj1aj2…>ajk。

1.2 确定权重

采用熵值法确定权重系数。设有n个评价对象，m个评价指标，则形成原始数据矩阵：

R=(xij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

对判断矩阵R进行归一化，从而得到归一化矩阵B，B的元素为：

(1)

式中，xmax为同一评价指标下不同指标值中最不满意者，xmin为同一评价指标下不同指标值中最满意者。

按上述方法将R归一化为B：

B=(bij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

则第j个评价指标下第i个待评价对象的评价指标值比重fij为：

(2)

第j个评价指标的熵值Hj为：

(3)

第j个评价指标的权重Wj为：

(4)

1.3 确定样本属性测度

计算第i个评价对象的第j个指标值xij属于ct类(1≤t≤k)的属性测度uijt。设aj1

当xij≤aj1时，取uij1=1，uij2=…uijk=0；

当xij≥ajk时，取uijk=1,uij1=…uijk-1=0；

1.4 综合属性测度

由单指标属性测度和指标权重可以得到综合属性测度uit：

(5)

式中，1≤i≤n,1≤t≤k。

1.5 对象的识别与排序

采用置信度识别准则。设置信度λ(0.5≤λ≤1)，用下式进行计算：

(6)

如果ti≥λ，则认为xi属于ct级别。

按照评价准则进行评分，用下式进行计算：

(7)

式中，qxi为第i个评价对象的评价分数，ni=k+1-i，依次取k～1之间递减的正整数。

2 模型实例应用及验证

2.1 模型实例应用

2.1.1 评价因子与标准

以威海市食品药品检验检测中心提供的8个干海参样品为实例，检测项目为蛋白质、盐分、水溶性总糖、复水后干重率，检测结果见表1。

表1 干海参样品主要指标检测结果

以蛋白质、盐分、水溶性总糖、复水后干重率为评价指标，建立干海参品质等级评价分组标准，具体见表2。

表2 干海参品质等级评价分组标准

2.1.2 单指标属性测度

根据1.3，代入表1和表2数据，通过计算得到样品的单指标属性测度，结果见表3。

表3 样品单指标属性测度

2.1.3 权重值

根据1.2，代入表1数据，计算得到样本数据的归一化结果、评价指标值比重、熵值及权重，结果见表4。

表4 评价指标权重值

2.1.4 综合属性测度

根据样品的评价指标权重，结合式(5)，计算得到样品的综合属性测度，结果见表5。

表5 样品综合属性测度

设置信度λ=1，结合式(6)判断干海参样品的理化品质评价等级。以1号样品为例，当t=5时，0+0.086+0.073+0.2+0.64=1。因此，判定1号样品的理化品质等级为不合格。

按式(7)计算样品的理化品质得分，分数越大，说明理化品质越好。以1号样品为例，得分为：0×5+0.086×4+0.073×3+0.2×2+0.64×1=1.406。

同理，可求得其他干海参样品的理化品质得分，结果见表6。

表6 样品理化品质得分

2.2 评价结果验证分析

采用单项指标评价法对干海参样品的理化指标进行评价，并将评价结果与属性识别模型评价结果进行比较，结果见表7。

由表7可知，8个样品的单项指标评价结果与属性识别模型评价结果一致，证明了属性识别模型评价结果的可取性。

表7 样品单项指标评价结果

干海参理化品质受多个理化指标的影响。采用属性识别模型对干海参理化评价指标进行属性测度计算，同时结合各评价指标浓度差异对干海参理化品质的影响进行综合属性测度计算，能够反映各评价指标的叠加影响和综合效应。在此基础上，对干海参样品进行综合品质评分和优劣排序。相较于主成分分析法，属性识别模型无须依赖原始变量的结构，计算过程严谨、简洁、有序，能够结合国家分级标准对干海参理化品质作出规格等级评定，在干海参理化品质评价中具有适用性和优越性。

3 结束语

以GB/T 34747—2017《干海参等级规格》为评价标准，采用属性识别模型对干海参理化品质进行综合评价。属性识别模型不仅可以认定干海参理化品质的等级规格，还能对不同样品进行评分排序以及区分同等级样品之间的品质优劣程度。与单指标评价法和主成分分析法相比，属性识别模型具有显著优越性，是能够科学、客观、全面评价干海参品质的多指标综合评价方法，具有良好的推广应用潜力。