■胡文瑞專欄

貝葉斯：“非常規(guī)”的非常利器

■胡文瑞專欄

從某種程度上說，貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)是幫助專家認(rèn)識(shí)非常規(guī)天然氣資源的一種出色工具和手段。

說起?？松梨诔晒κ召徝绹鳻TO能源公司,有一條經(jīng)驗(yàn)不得不提到，那就是?？松梨谠诖诉^程中靈活應(yīng)用了貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)。它是為了解決不確定性和不完整性問題而提出來的，在許多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。從某種程度上講，貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)是幫助專家認(rèn)識(shí)非常規(guī)資源（頁巖氣、致密地層氣和煤層甲烷氣）的一種工具和手段。

貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”是基于概率推理的圖形化網(wǎng)絡(luò)，直觀描述事物之間的因果關(guān)系，說白了就是要弄清楚事物之間的“相互關(guān)系”、“受控聯(lián)系”和“被控關(guān)系”。

貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”也是一種完整的數(shù)學(xué)模型,就是通過一些變量的信息來獲取其他信息的過程。因此，了解和預(yù)測非常規(guī)資源的商業(yè)價(jià)值，便需要了解非常規(guī)資源復(fù)雜的自然系統(tǒng)以及該系統(tǒng)對工程干預(yù)做出反應(yīng)的方式。

埃克森美孚公司開發(fā)貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”的目的，是想作為工程師提升工作認(rèn)識(shí)的工具，如資源評估、資源開發(fā)。以貝葉斯理論建立起來的貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”，在于認(rèn)識(shí)“非常規(guī)資源有效開發(fā)的相互因果關(guān)系”，巧妙地使社會(huì)科學(xué)的思想方法與自然科學(xué)的技術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合，并嫁接到致密地層氣、頁巖氣、煤層氣和頁巖油等資源開發(fā)。

實(shí)際上，貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”本身不是很聰明，看起來還很煩瑣，但運(yùn)用“信念網(wǎng)絡(luò)”可以使專家學(xué)者變得更聰明，好像自己是一個(gè)“戰(zhàn)役的統(tǒng)帥”，又好像是社會(huì)學(xué)家或哲學(xué)家。毫無疑問，“信念網(wǎng)絡(luò)”給人們提供了一種認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)方法。

貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”的運(yùn)作有著嚴(yán)格的步驟。第一是確定主題，明確目標(biāo)是什么；第二是按主次關(guān)系，分層次、分重點(diǎn)找出相關(guān)聯(lián)問題；第三是對找出的相關(guān)聯(lián)問題，分析主要、次要問題，特別是關(guān)鍵點(diǎn)問題，然后逐一研究解決；第四是最終形成的“信念網(wǎng)絡(luò)圖”，經(jīng)過前幾步后，網(wǎng)絡(luò)圖之間的因果關(guān)系就一目了然；第五是以實(shí)踐成果再驗(yàn)證“信念網(wǎng)絡(luò)”的科學(xué)性，對出現(xiàn)的偏差及時(shí)予以修正。

這種宏觀的網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)我們都視作主題的每一個(gè)信念，鍥而不舍地去研究、去解決，而且整體上完全可以把握主題目標(biāo)的宏觀進(jìn)度，了解到每一個(gè)信念目標(biāo)在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中所起的作用，整體提升信念網(wǎng)絡(luò)的宏觀效應(yīng)，說穿了就是整體提升非常規(guī)資源的開發(fā)水平和社會(huì)商業(yè)價(jià)值。

不過，貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)的建造是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，需要知識(shí)工程師和專業(yè)領(lǐng)域的專家參與。在實(shí)際操作中，它可能是反復(fù)交叉進(jìn)行而不斷完善的，是面向非常規(guī)資源開發(fā)的診斷應(yīng)用。

貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”的建造所需要的信息來自多種渠道，如技術(shù)手冊、生產(chǎn)過程、研究過程、試驗(yàn)過程、現(xiàn)場資料以及專家經(jīng)驗(yàn)等。

首先將非常規(guī)資源開發(fā)分為各個(gè)相互獨(dú)立且完全包含的類別，然后對各個(gè)類別分別建造貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”模型。需要注意的是，診斷模型只在發(fā)生影響因素時(shí)啟動(dòng)。通常情況下問題是由一個(gè)或幾個(gè)原因造成的，這些原因又可能由一個(gè)或幾個(gè)更低層次的原因造成。

建立起“信念網(wǎng)絡(luò)”的節(jié)點(diǎn)關(guān)系后，還需要進(jìn)行概率估計(jì)、分析、研究。具體方法是,假設(shè)在某問題的原因出現(xiàn)的情況下，估計(jì)該主要和次要原因的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的條件概率。這種局部化概率估計(jì)的方法，可以大大提高非常規(guī)資源的認(rèn)識(shí)效率。

如果該實(shí)例節(jié)點(diǎn)中，信度網(wǎng)絡(luò)是簡單的有向圖結(jié)構(gòu)，在它的節(jié)點(diǎn)數(shù)目少的情況下，可以采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的精確推理。它包含多樹傳播算法、團(tuán)樹傳播算法、圖約減算法，針對實(shí)例事件進(jìn)行選擇恰當(dāng)?shù)乃惴?。如果該?shí)例所畫出節(jié)點(diǎn)圖形結(jié)構(gòu)復(fù)雜且節(jié)點(diǎn)數(shù)目多，我們可采用近似推理算法去研究，具體實(shí)施的時(shí)候最好能把復(fù)雜龐大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，然后再與精確推理相結(jié)合來考慮。

貝葉斯理論是貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”處理不確定性信息的重要工具。毫無疑問，貝葉斯“信念網(wǎng)絡(luò)”為概率模擬非常規(guī)油氣資源評估提供了一個(gè)出色的工具和便捷的方法。