安全系统混沌学

安全系统混沌学是以现代数学理论为工具，以系统非线性动力学为基础，以安全系统“混沌-耗散-突变-协同-灰色-分形-拓扑”等理论为主体，以实现安全系统混沌控制、降低事故发生率和负效应为目标，对安全科学基本规律、安全学基本原理进行探索研究的学科。

安全系统混沌学是一门由各种角度不同却又彼此连通的现代非线性理论组合而成的独立学科；另一方面，这些理论又由于其本身的横断性、综合性，使得安全系统混沌学可以渗透至各种不同的安全学科中甚至安全领域的各个方面。

1．安全系统混沌学的意义

安全系统混沌学在安全科学研究中主要具有如下五个方面的重要意义：

1）运用安全系统混沌学思想，可以进一步深化对安全系统本质特征的认识。安全系统具有客观存在性、抽象性、结构性、开放性、动态性，属于远离平衡态的非线性自组织系统，并以耗散结构存在，具有混沌特性，认清安全系统的本质有利于把握安全系统的运行规律。

2）安全系统混沌学的理论可以衍生出新的事故致因理论和新的系统安全分析法。例如，通过安全系统混沌学的研究，人们可以认为事故是由微小的扰动引起的涨落使安全系统失稳导致的结果；可以定量分析安全氛围的量化作用和机理；另外在系统安全分析中，可以测量系统的无序程度，还可以判定安全系统的稳定性。

3）运用安全系统混沌学思想，可以重新塑造人们对安全管理的认识。在确定性的安全系统中，由于事故的发生具有内在随机性，唯有依靠连续不断的安全管理才能监控调节系统的控制参数，将系统的运行稳定在预期的轨道上，实现安全系统的混沌控制。

4）运用安全系统混沌学思想，可以产生新的安全评价方法和事故预测手段。例如，尖点突变评价理论、模糊综合评价理论以及安全灰色预测理论，为安全系统的分级、综合评价、聚类分析和事故预测整理出了较系统的解决办法。

5）安全系统混沌学对于安全科学的研究还具有重要的哲学指导意义，使人们认识到安全系统确定性与事故发生随机性的统一，为安全科学理论研究中工具的选择与方法的运用指明了方向。

安全系统混沌学还有一个重要作用是可以处理系统与环境、系统与系统之间、系统与子系统之间、子系统与子系统之间等的边界混沌衔接问题。

2．安全系统混沌学的理论分支及特性

安全系统混沌理论主要包括安全系统混沌动力学与安全系统混沌控制两大部分。安全系统混沌学主体内容应该包括安全系统耗散结构理论、安全系统突变理论、安全系统协同理论、安全系统灰色理论等。在安全系统混沌动力学中，安全系统具有5大混沌动力学特性：

1）有界性。根据事故致因理论中的“轨迹交叉论”，安全系统中各元素的运动轨线始终局限于一个确定的区域，这个确定区域的大小与安全系统的范围有密切关系。

2）内随机性。在安全系统内产生类似事故随机发生的运动状态，这显然是系统内部自发产生的，故称为内随机性，但这种内随机性与通常认为的随机性不同，它是由确定的安全系统对初值的敏感性造成的，是混沌系统特有的确定的随机性，体现了安全系统的局部不稳定性。

3）分维性。安全系统具有丰富层次的自相似结构，各子系统中事故的发生虽轨迹不一，却又有共同的规律，如分形特征等。

4）标度性。安全系统的混沌运动是无序中的有序态，只要对系统中各变量数值的影响参数掌握足够全，测量设备精度足够高，总可以在一定尺度的安全系统混沌域内预测到事故发生的相关信息。

5）普适性与统计特征。安全系统中事故的发生规律表现出一定的统计特征。