Кырсык учурунда эвакуация планын түзүү “эң кыска убакытта эң көп адамды чыгаралы” деген гана көйгөй эмес. Жол сыйымдуулугу чектелүү, баш калкалоочу жайларга жетүү тең эмес, айрым топтор карылык, майыптык, кош бойлуулук, балалык, үй-жайсыздык же кыймыл мүмкүнчүлүгүнүн төмөндүгү себептүү көбүрөөк аялуу. Ошондуктан кырсыктагы эвакуация бир эле учурда техникалык да, этикалык да чечим көйгөйү.

Бул изилдөө эвакуация тармагын пландоодо беш башка этикалык принципти математикалык өлчөмгө айландырат: утилитаризм, деонтология, адилеттүүлүк/теңдик, муктаждыкка негизделген артыкчылык жана контрактуализм. Утилитаризм жалпы эвакуация натыйжалуулугуна, деонтология аялуу топторду коргоо милдетине, адилеттүүлүк топтор арасында тең салмактуу эвакуация мүмкүнчүлүгүнө, муктаждыкка негизделген артыкчылык эң шашылыш муктаждыгы бар топторду биринчи орунга коюуга, ал эми контрактуализм топтор арасында кабыл алына турган айырмалардын калышына көңүл бурат.

Авторлор бул этикалык көрсөткүчтөрдү бир эле салмакталган упайга кысуунун ордуна, алардын ортосундагы кагылышууларды түздөн-түз моделдөөнү сунуштайт. Бул үчүн көп максаттуу max-min жана min-max түзүмдөрү колдонулат. Max-min мамилеси эң начар абалда калган көрсөткүчтү жакшыртууга аракет кылат; min-max мамилеси болсо эң чоң теңсиздикти азайтууну көздөйт. Ошентип модель тез эвакуацияны гана эмес, этикалык жактан түшүндүрмөлүүрөөк жана тең салмактуу эвакуация чечимдерин чыгарууну максат кылат.

Көйгөй эмнеде?

Кырсыктагы эвакуацияны пландоодо классикалык оптималдаштыруу моделдери көбүнчө убакытты кыскартуу, эвакуацияланган адамдардын жалпы санын көбөйтүү же тармактын сыйымдуулугун натыйжалуу пайдалануу сыяктуу максаттарга көңүл бурат. Бирок чыныгы дүйнөдө эвакуация чечимдери натыйжалуулукту эсептөө менен гана чектелбейт. Ошол эле учурда мындай суроолор чыгат: эң көп адамды эң тез эвакуациялоо керекпи? Кыймыл мүмкүнчүлүгү төмөн адамдарды биринчи орунга коюу керекпи? Бардык топторго тең мүмкүнчүлүк берүү керекпи? Эң көп муктаж болгондорго көбүрөөк артыкчылык берүү керекпи? Же эч бир топ өтө артта калбаган компромисс издөө керекпи?

Бул суроолор бири-бири менен кагылышышы мүмкүн. Мисалы, жалпы эвакуация натыйжалуулугун жогорулатуу аялуу топторго бөлүнгөн ресурстарды азайтышы мүмкүн. Аялуу топторду биринчи орунга коюу жалпы эвакуация убактысын узартышы мүмкүн. Ар бир топко тең үлүш берүү айрым топтордун шашылыш муктаждыктарын көз жаздымда калтырышы мүмкүн. Ошондуктан кырсыктагы эвакуация инженердик көйгөй гана эмес, этикалык артыкчылыктарды кантип тең салмактоо керек деген көйгөй да.

Изилдөө сынга алган жагдай — азыркы моделдердин көбү бул этикалык кагылышууларды ачык көрсөтпөй, ар башка баалуулуктарды бириккен бир функцияга кыскартат. Бир эле салмакталган упай колдонулганда, чечим кабыл алуучу кайсы этикалык принцип кайсы шартта курмандыкка чалынганын так көрбөй калышы мүмкүн. Бул изилдөө этикалык принциптерди көз карандысыз көрсөткүчтөр катары сактап, алардын ортосундагы кагылышууларды көрүнүктүү кылууну максат кылат.

Ыкма эмнени сунуштайт?

Изилдөө кырсыкка чейинки эвакуация тармагын долбоорлоо үчүн эки деңгээлдүү моделдөө түзүмүн түзөт. Эки деңгээлдүү программалоо — чечим көйгөйүн жогорку жана төмөнкү деңгээлге бөлгөн оптималдаштыруу мамилеси. Жогорку деңгээлде пландоочу этикалык максаттарды баалайт; төмөнкү деңгээлде болсо эвакуацияланган адамдардын жол тандоосу жана тармактагы жол кыймылынын тең салмагы түзүлөт.

Төмөнкү деңгээлде колдонуучу тең салмагы мамилеси колдонулат. Колдонуучу тең салмагы — жөнөкөй айтканда, эвакуацияланган эч бир адам өз алдынча багытын өзгөртүп, кыскараак жүрүү убактысына жетише албаган абал. Бул мамиле эвакуация агымдары жол тыгынына жараша кандай бөлүштүрүлөрүн көрсөтөт.

Моделди түздөн-түз чечүү кыйын болгондуктан, төмөнкү деңгээлдеги көйгөй Karush-Kuhn-Tucker шарттары менен бир деңгээлдүү формага айландырылат. Karush-Kuhn-Tucker шарттары — чектөөлөрү бар оптималдаштыруу көйгөйлөрүндө оптималдуу чекитти аныктоо үчүн колдонулган математикалык шарттар. Ошентип эки деңгээлдүү, сызыктуу эмес жана этикалык максаттарды камтыган татаал түзүм чечүүгө ыңгайлуураак болот.

Андан соң беш этикалык кагылышуу модели түзүлөт. Модель 1 утилитаризм менен деонтологияны, Модель 2 адилеттүүлүк менен муктаждыкка негизделген артыкчылыкты, Модель 3 контрактуализм менен утилитаризмди, Модель 4 деонтология менен адилеттүүлүктү, Модель 5 болсо муктаждыкка негизделген артыкчылык менен контрактуализмди тең салмактайт. Бул моделдер Improved Evolutionary Algorithm (IEA) деп аталган жакшыртылган эволюциялык алгоритм менен чечилет. Эволюциялык алгоритм мүмкүн болгон чечимдерди популяция сыяктуу карап, тандоо, кроссовер, мутация жана элитизм кадамдары аркылуу жакшыраак чечимдерге жакындаган эвристикалык оптималдаштыруу ыкмасы.

Формулалар эмнени түшүндүрөт?

Изилдөөдө формулалар кеңири колдонулган. Айрым PDF формулалары текст чыгарууда бөлүктөргө ажырап көрүнгөнү менен, негизги символдук түзүмү жана мааниси сакталган түрдө төмөндө MathJax менен шайкеш форматта берилген.

Биринчи көрсөткүч утилитаризмди көрсөткөн Эвакуация Натыйжалуулугу Индекси. Бул жерде w_i топтун салмагын, G_i эвакуацияланган адамдардын санын, T_{evacuation} жалпы эвакуация убактысын көрсөтөт.

Бул формула бир убакыт бирдигинде салмакталган канча адам эвакуацияланганын өлчөйт. Жогорку маани жалпы натыйжалуулуктун жогору экенин билдирет.

Деонтология принцибин билдирген аялуу калкты коргоо катышы жалпы топтон тышкаркы аялуу топтор канчалык деңгээлде эвакуацияланганын өлчөйт.

Бул жерде G_{total,i} тиешелүү топтогу адамдардын жалпы саны. Ал жалпы топтун ордуна улгайган, кош бойлуу, майып, бала, үй-жайсыз сыяктуу аялуу топторго көңүл бурат.

Адилеттүүлүк жана теңдик көрсөткүчү топтордун эвакуацияны аяктоо катыштарынын арасындагы эң төмөнкү жана эң жогорку маанилерди салыштырат.

Бул жерде \xi нөлгө бөлүүнү алдын алуу үчүн колдонулган кичине оң туруктуу. Маани 1 деген чекке жакындаган сайын топтор арасындагы эвакуация катыштары тең салмактуураак болот.

Муктаждыкка негизделген артыкчылык үчүн колдонулган теңсиздик индекси салмакталган эвакуация катыштары канчалык ажыраганын көрсөтөт. Бул көрсөткүчтө төмөн маани жакшыраак.

Бул формула муктаждык артыкчылыктары эске алынганда топтор арасында канча теңсиздик калганын өлчөйт.

Контрактуализм көрсөткүчү топтор арасындагы айырмаларды адамдардын саны жана убакыт жагынан чогуу баалайт.

Бул жерде x жана y тиешелүүлүгүнө жараша сан айырмасы жана убакыт айырмасы компоненттеринин салмактары.

Бул эки формула топтор арасындагы эвакуация катышы жана эвакуация убактысы айырмалары канчалык чоңойгонун көрсөтөт. Контрактуалисттик мамиле эч бир топ өтө артта калбоосун көздөйт.

Изилдөөнүн эң маанилүү жаңылыктарынын бири — этикалык кагылышууларды max-min же min-max түзүмү менен формалдаштыруу. Мисалы, утилитаризм менен деонтологиянын ортосундагы кагылышуу мындай жазылат:

Бул туюнтма натыйжалуулукту гана же аялуу топтордун корголушун гана жогорулатууга аракет кылбайт. Эки көрсөткүчтүн алсызыраагын көтөрүү аркылуу тең салмактуу чечим издейт.

Деонтология менен адилеттүүлүктүн ортосундагы кагылышуу төмөнкүдөй көрсөтүлөт:

Бул модель аялуу топтордун корголушун да, топтор арасындагы эвакуация катыштарынын теңдигин да бирге жакшыртууга аракет кылат.

Муктаждыкка негизделген артыкчылык менен контрактуализмдин ортосундагы кагылышуу болсо min-max мамилеси менен берилет:

Бул жерде максат эң начар теңсиздик факторун азайтуу. Ошентип муктаждыктардын камсыз болушу жана топтор арасындагы контрактуалисттик кабыл алынуучулук бир учурда көзөмөлдө кармалат.

Max-min өзгөртүүсүнүн негизги логикасын төмөнкү жөнөкөй теңдик менен түшүндүрүүгө болот:

Бул өзгөртүү “эки максаттын төмөнүрөөк болгонун мүмкүн болушунча жогорулат” деген идеяны чечүүгө боло турган оптималдаштыруу чектөөлөрүнө айландырат.

График, таблица жана схеманын негизги билдирүүсү

Изилдөөнүн биринчи схемасы эксперименттик долбоордун үч баскычтуу түзүмүн көрсөтөт. Адегенде чакан benchmark тармакта модель текшерилет. Андан кийин орто жана чоң масштабдагы тармактарда моделдин жүрүм-туруму сыноодон өткөрүлөт. Акырында ар башка этикалык максат айкалыштарынын натыйжалуулукка, теңдикке жана муктаждык артыкчылыгына тийгизген таасирлери салыштырылат. Бул долбоор моделдин теориялык гана эмес, ар башка тармак өлчөмдөрүндө да кандай иштээрин көрүүгө мүмкүндүк берет.

Nguyen-Dupuis тармагынын схемасы чакан масштабдагы сыноо тармагы катары колдонулган. Түйүндөр жана байланыштар эвакуация башталуучу чекиттер менен эвакуация борборлорунун ортосундагы жол варианттарын билдирет. Бул тармакта беш этикалык модель чыгарган эвакуация жыйынтыктары, топ боюнча эвакуацияланган адамдардын саны жана байланыш агымдары салыштырылган.

Моделдин жыйынтыктарын көрсөткөн таблицалар этикалык тандоо жол кыймылынын бөлүштүрүлүшүн түздөн-түз өзгөртөрүн көрсөтөт. Мисалы, Модель 1 аялуу топторду коргоодо күчтүү жыйынтык берсе, Модель 4 аялуу топторду коргоо менен теңдиктин ортосунда тең салмактуураак көрүнөт. Модель 5 болсо топтор арасындагы айырмаларды азайтат; бирок айрым аялуу топтордун жалпы эвакуация катышынын төмөндөшүнө алып келиши мүмкүн.

Жылуулук картасы этикалык босого маанилер жогорулаган сайын модель көбүрөөк чектелип, жалпы максат мааниси төмөндөй турганын көрсөтөт. Бул кырсык пландоодо күтүлгөн жыйынтык: адилеттүүлүк жана коргоо шарттары катуураак коюлганда, тармактын сыйымдуулугу кылдат бөлүштүрүлөт; мунун натыйжасында натыйжалуулук менен этикалык кепилдиктин ортосунда ачык компромисс пайда болот.

Алгоритмдерди салыштыруу графиктери IEA алгоритми стандарттуу эволюциялык алгоритмге, симуляцияланган күйдүрүүгө, кумурска колониясын оптималдаштырууга жана tabu search ыкмасына салыштырмалуу тезирээк жана сапаттуураак чечимдерди чыгарарын көрсөтөт. Тармактын масштабы чоңойгон сайын IEAнын артыкчылыгы айкыныраак болот.

Эксперименттер кантип жүргүзүлгөн?

Изилдөө үч эксперименттик катмарды колдонот. Биринчиден, Nguyen-Dupuis benchmark тармагында беш этикалык модель сыналат. Бул чакан тармак моделдин чечилүү мүмкүнчүлүгүн, метрикалардын ырааттуулугун жана алгоритмдин негизги иштешин көрүү үчүн колдонулат.

Экинчиден, 100 орто жана чоң масштабдагы тармак мисалы түзүлөт. Орто масштабдагы мисалдарда 10-20 түйүн жана 20-50 байланыш, чоң масштабдагы мисалдарда 40-60 түйүн жана 100-200 байланыш колдонулат. Бул мисалдар Pythonдогу NetworkX китепканасы менен түзүлөт. Ошентип модель чакан бир мисалда гана эмес, татаалыраак тармак түзүмдөрүндө да кандай иштээри каралат.

Үчүнчүдөн, алгоритмдин иштеши салыштырылат. IEA стандарттуу Evolutionary Algorithm, Simulated Annealing, Ant Colony Optimisation жана Tabu Search менен салыштырылат. Салыштыруу итерациялардын саны, иштөө убактысы, акыркы максат функциясынын мааниси, жакындашуу ылдамдыгы жана чечим сапаты боюнча жүргүзүлөт.

Мындан тышкары сезгичтик талдоолору жүргүзүлөт. 64 ар башка этикалык босого айкалышы жана 29 ар башка топ салмагынын жөндөөсү сыналат. Ошентип модель босого маанилери, аялуу топторду коргоо шарттары жана топ салмактары өзгөргөндө кандай жооп берери өлчөнөт.

Жыйынтыктар эмнени көрсөтөт?

Чакан benchmark тармагында Модель 1 утилитаризм менен аялуу топторду коргоонун ортосунда тең салмактуу чечим чыгарат. WVPPR маанисинин жогору болушу аялуу топтор күчтүү корголгонун; EEI маанисинин орто деңгээлде калышы болсо мунун белгилүү бир натыйжалуулук чыгымы бар экенин көрсөтөт.

Модель 2 адилеттүүлүк менен муктаждыкка негизделген артыкчылыктын ортосундагы тең салмакты түзүүдө алсыз көрүнөт. Орто масштабдагы тармактарда термелүү көп; чоң масштабдагы тармактарда туруктуураак болгону менен этикалык иштөө жагынан чектелүү жыйынтык берет. Изилдөө Модель 2 моделин беш моделдин ичинде практикалык колдонууга жарактуулугу эң төмөн модель катары баалайт.

Модель 3 натыйжалуулук жагында жогорку маанилерди бере алат; бирок бул контрактуалисттик адилеттүүлүк жана топтор арасындагы айырмалар жагынан алсыроо жаратышы мүмкүн. Башкача айтканда, жогорку эвакуация натыйжалуулугу айрым топтор арасында кабыл алынуучулук көйгөйлөрүн жаратышы мүмкүн.

Модель 4 айрыкча орто масштабдагы тармактарда күчтүү жана тең салмактуу жыйынтык берет. Аялуу топторду коргоо менен эвакуация теңдиги бир убакта эске алынат. Бирок чоң тармактарда иштөө көрсөткүчү көбүрөөк термелет; бул тармак татаалдашкан сайын этикалык тең салмакты түзүү кыйындай турганын көрсөтөт.

Модель 5 чоң масштабдагы жана муктаждыкка багытталган эвакуация сценарийлеринде ырааттуураак жыйынтык берет. NFII жана CCDI сыяктуу теңсиздик көрсөткүчтөрүн туруктуураак көзөмөлдөйт. Ошондуктан чоң масштабдагы кырсыктарда топтор арасындагы айырманы азайтуу жана муктаждыкка багытталган тең салмакты түзүү үчүн күчтүү вариант катары каралат.

Алгоритм жагынан IEA эң жакшы натыйжа көрсөтөт. Nguyen-Dupuis тармагында башка алгоритмдерге салыштырмалуу кыскараак убакытта жана жогорураак максат мааниси менен жыйынтык чыгарат. Орто жана чоң масштабдагы тармактарда да бул артыкчылык уланат. Изилдөөгө ылайык, IEAнын чечим сапатындагы артыкчылыгы орто масштабдагы тармактарда 7,06 пайызга, чоң масштабдагы тармактарда болсо 11,56 пайызга чейин жетет.

Бул эмне үчүн маанилүү?

Кырсыктагы эвакуацияны пландоодо чечимдер көп учурда абдан кыска убакытта кабыл алынат; бирок бул чечимдердин таасири түздөн-түз адам өмүрүнө жана коомдук ишенимге тийет. Эгер план жалпы эвакуация убактысын гана кыскартып, бирок улгайгандарды, майыптарды, үй-жайсыздарды же кыймыл мүмкүнчүлүгү төмөн адамдарды артта калтырса, техникалык жактан натыйжалуу болгону менен этикалык жактан көйгөйлүү болушу мүмкүн.

Бул изилдөө этикалык принциптерди абстракттуу талкуудан чыгарып, өлчөнө турган чечим критерийлерине айландырууга аракет кылат. Бул маанилүү кадам; анткени кырсыкты башкарууда “адилет бололу” деп айтуу өзүнчө жетишсиз. Адилеттүүлүк кайсы көрсөткүч боюнча бааланары, кайсы топ кайсы шартта артыкчылык алары жана бул артыкчылык жалпы эвакуация натыйжалуулугуна кандай таасир этери ачык көрүнүшү керек.

Изилдөө чечим кабыл алуучуларга бир эле “эң жакшы модель” таңуулабайт. Анын ордуна ар башка этикалык сценарийлер үчүн ар башка моделдер ылайыктуураак болушу мүмкүн экенин көрсөтөт. Эгер максат аялуу топторду коргоп туруп жалпы натыйжалуулукту өтө төмөндөтпөө болсо, Модель 1 алдыга чыгат. Эгер орто масштабдагы тармакта теңдик менен аялуу топторду коргоо бирге талап кылынса, Модель 4 маанилүү болушу мүмкүн. Эгер чоң масштабдагы жана муктаждыкка багытталган эвакуация болсо, Модель 5 ылайыктуураак көрүнүшү мүмкүн.

Көңүл буруучу жагдайлар

Бул изилдөө preprint болгондуктан, жыйынтыктар этият чечмелениши керек. Рецензиядан өтпөгөн изилдөөлөр ыкмасы жана табылгалары жагынан баалуу болушу мүмкүн; бирок акыркы академиялык далил катары сунушталбашы керек.

Модель этикалык принциптерди математикалык метрикаларга айлантат; бирок чыныгы жашоодо этикалык чечимдер формуланын деңгээлинде гана чечилбейт. Адамдын жүрүм-туруму, дүрбөлөң, маалыматтын жетишсиздиги, маданий сезимталдык, тил тоскоолу, ишеним көйгөйү, жергиликтүү башкаруунун мүмкүнчүлүгү жана инфраструктуранын бузулушу сыяктуу факторлор эвакуация чечимдерине таасир этет.

Изилдөөдө аялуу топтордун бири-бирин жокко чыгарган категориялар катары каралышы практикалык жөнөкөйлөтүү. Бирок чыныгы жашоодо бир адам ошол эле учурда улгайган, майып, кирешеси төмөн жана чет тилде сүйлөгөн адам болушу мүмкүн. Бул бири-бирине кабатталган аялуулуктар моделдин келечекте өнүктүрүлүшү керек болгон жактарынын бири.

Төмөнкү деңгээлде колдонуучу тең салмагынын божомолу колдонулат. Бул божомол адамдар багыт тандоодо рационалдуу аракет кылат жана маалыматка жете алат деп кабыл алат. Кырсык учурунда болсо маалымат жетишсиздиги, дүрбөлөң, жолдун жабылышы жана расмий көрсөтмөлөргө болгон ишеним деңгээли бул жүрүм-турумду өзгөртүшү мүмкүн.

IEA күчтүү жыйынтыктарды бергени менен эвристикалык алгоритм; глобалдык оптимумга кепилдик бербейт. Ошондуктан чыныгы колдонмолордо моделдин жыйынтыктары талаа маалыматы, жергиликтүү кырсык пландары, эксперттик баалоо жана коом өкүлдөрүнүн катышуусу менен бирге чечмелениши керек.

Жыйынтык

Бул изилдөө кырсыктагы эвакуацияны пландоодо этикалык кагылышууларды көрүнүктүү жана өлчөнө турган кылууга аракеттенген маанилүү модель сунушун берет. Негизги салымы — этикалык принциптерди бир гана упайга кыскартуунун ордуна, көз карандысыз метрикалар катары сактап, алардын ортосундагы чыңалууну max-min жана min-max түзүмдөрү менен түздөн-түз моделдөө.

Жыйынтыктар ар башка этикалык артыкчылыктар ар башка эвакуация үлгүлөрүн жаратарын так көрсөтөт. Көбүрөөк натыйжалуулук ар дайым көбүрөөк адилеттүүлүк дегенди билдирбейт. Аялуу топторду коргоо айрым учурларда жалпы эвакуация ылдамдыгын төмөндөтүшү мүмкүн. Топтор арасындагы айырмаларды азайтуу болсо айрым топтордун артыкчылыктуу эвакуациясын чектеши мүмкүн. Ошондуктан кырсык пландоодо техникалык оптималдаштыруу менен этикалык чечмелөө бирге каралышы керек.

Verianla үчүн бул изилдөө инженердик моделдер сандык натыйжалуулук боюнча гана эмес, коомдук баалуулуктар боюнча да долбоорлонушу керек экенин көрсөткөн күчтүү мисал. Кырсык учурунда жол, убакыт жана сыйымдуулук сыяктуу эле маанилүү дагы бир фактор — кайсы этикалык принцип кайсы учурда алдыга чыгары.

Булак жана ыкма жөнүндө эскертүү

Бул макала Junxiang Xu, Divya Jayakumar Nair жана S. Travis Waller даярдаган “Ethical trade-offs in disaster evacuation network planning: A worst-case optimisation framework” аттуу preprint изилдөөнүн негизинде даярдалган. Изилдөө кырсыктагы эвакуация тармагын пландоодо этикалык принциптерди өлчөнө турган метрикаларга айландырып, аларды көп максаттуу max-min/min-max оптималдаштыруу түзүмдөрү менен моделдеген техникалык изилдөө.

Бул мазмун сөзмө-сөз котормо эмес; изилдөөнүн негизги идеясы Verianlaнын басылма багытына ылайык жөнөкөйлөтүлүп, оригиналдуу түркчө редакциялык макалага айландырылган.

Бул мазмун кырсыкты башкаруу, коомдук саясат же инженердик колдонмо үчүн түздөн-түз кеңеш эмес. Чыныгы кырсык пландоосу жергиликтүү мыйзамдар, талаа маалыматы, эксперттик баалоо, мекемелер аралык координация жана коом өкүлдөрүнүн катышуусу менен жүргүзүлүшү керек.