李進(jìn)生 陳亮 張磊 袁婷

【摘要】結(jié)合廣西礦業(yè)的開(kāi)發(fā)與利用現(xiàn)狀，借鑒BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)相結(jié)合的方法對(duì)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)偏低，可持續(xù)發(fā)展水平低下?；诖藢?duì)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要影響因素進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的對(duì)策和建議，以促進(jìn)廣西礦業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展

一、前言

礦業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有決定性的作用，近些年來(lái)，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的高速推進(jìn)、人口快速激增以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供給成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。因此，如何實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展，已被中央和地方政府提到了很高的高度。為此，2006年國(guó)務(wù)院作出了“關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定”，目的是為了解決我國(guó)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源供給滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求?？梢?jiàn)對(duì)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究則顯得尤為重要。

雖然目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面的研究很多，但大多局限在理論分析和指標(biāo)分析方面，而少有學(xué)者利用一種綜合的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型對(duì)其進(jìn)行研究。那么筆者將以廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展為研究對(duì)象，借鑒BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，以找出廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)廣西礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行策略研究，從而為廣西礦業(yè)管理規(guī)劃部門(mén)制定未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略提供一個(gè)科學(xué)的、量化的參考依據(jù)。

二、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法描述

（一）BP算法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中，前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)分類(lèi)功能。前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)“學(xué)習(xí)”，改變神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的連接強(qiáng)度即連接權(quán)值，從而獲得某種功能特性。而B(niǎo)P算法是前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最經(jīng)典的學(xué)習(xí)算法。[1]

（二）BP算法的改進(jìn)

BP算法由于存在收斂速度慢和極易陷入局部極小值等缺陷，因此，通常需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。目前對(duì)BP算法改進(jìn)的方法比較多，筆者打算采用LM算法來(lái)改進(jìn)BP算法。LM算法其形式如下：

式中，為比例系數(shù)，l為單位矩陣，為Jocobain矩陣，即：

由上式可見(jiàn)，如果取值很大，LM算法就接近梯度下降法。每成功迭代一步，則值就減小些，最后在接近誤差目標(biāo)時(shí)，逐漸與高斯－牛頓法相似。由于計(jì)算過(guò)程中LM算法利用了近似的二階導(dǎo)數(shù)信息，因此LM算法梯度下降法快得多。[2]

（三）模型的結(jié)構(gòu)確定

三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱含層和輸出層組成。輸入層神經(jīng)元與評(píng)級(jí)的指標(biāo)體系中的指標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系；輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)根據(jù)具體預(yù)測(cè)情況所需確定；隱含層神經(jīng)元數(shù)目目前沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)算公式，其數(shù)目過(guò)多過(guò)少都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。隱含層神經(jīng)元數(shù)目一般視設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)而定或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比來(lái)確定。通常情況下，要確定隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)時(shí)，需要滿足以下兩個(gè)公式：

式中，m代表隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)，x代表輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)，y代表輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)。表示1至10之間的任意一個(gè)整數(shù)。

基于BP方法的廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力預(yù)測(cè)評(píng)估模型建立

1.確定廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的指標(biāo)體系。

指標(biāo)選擇的好壞對(duì)我們進(jìn)行正確的預(yù)測(cè)評(píng)估相當(dāng)重要。因此為了對(duì)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)評(píng)估，本文特選取以下指標(biāo)進(jìn)行分析，具體包括：儲(chǔ)耗比（C1）、 選礦回采率（C2）、礦石貧化率（C3）、主要礦產(chǎn)資源聚集度（C4）、固體廢物治理率（C5）、廢水達(dá)標(biāo)排放率（C6）、SO2治理率（C7）、土地復(fù)墾率（C8）、工業(yè)增加值率（C9）、全員勞動(dòng)生產(chǎn)率（元/人）（C10）、百元礦業(yè)固定資實(shí)現(xiàn)利稅（C11）、成本費(fèi)用利潤(rùn)率（C12）、職工人均收入（元）（C13）、人均收入（C14）、非礦業(yè)人口占總?cè)吮壤–15）、各年科技人員數(shù)量（C16）、礦業(yè)科技貢獻(xiàn)率（C17）。[3]

2.建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。

針對(duì)以上指標(biāo)，本文特選取2007-2010年數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建模糊評(píng)價(jià)矩陣，具體如下：

數(shù)據(jù)來(lái)源：廣西統(tǒng)計(jì)年鑒[4]

3.對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量鋼化處理。

4．廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力預(yù)測(cè)評(píng)估過(guò)程。

首先根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)多少確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為17-5-1，并選擇建模參數(shù)；接著根據(jù)預(yù)測(cè)需要取2007-2009年的數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)、訓(xùn)練樣本，2010年的數(shù)據(jù)作為試報(bào)樣本進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)；其次通過(guò)比較2010年的擬合預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間吻合程度，來(lái)判斷以2010年試報(bào)樣本作為依據(jù)進(jìn)行2011年預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)精度；再次通過(guò)2011年預(yù)測(cè)結(jié)果判斷發(fā)展水平。判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：

①S指標(biāo)為正向指標(biāo)時(shí)，采用如下公式計(jì)算：

②S指標(biāo)為逆向指標(biāo)時(shí)，采用如下公式計(jì)算：

以正向指標(biāo)為例。將指標(biāo)的重要度作為計(jì)量尺度，確定一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)S1和一個(gè)不重要的標(biāo)準(zhǔn)S2。當(dāng)指標(biāo)達(dá)到S1時(shí)，重要度為1，表示完全重要；當(dāng)指標(biāo)值達(dá)到S2時(shí)，重要度為0，表示完全不重要；當(dāng)指標(biāo)值在標(biāo)準(zhǔn)S1和S2之間時(shí)，重要度為0和1之間的某個(gè)實(shí)數(shù)，表示一般重要，即u=f(s),u∈[0,1]。

四、運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件模擬對(duì)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展力水平預(yù)測(cè)評(píng)估

本文利用DPS軟件建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，取2007-2009年的數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)、訓(xùn)練樣本，2010年的數(shù)據(jù)作為試報(bào)樣本，進(jìn)行仿真模擬。DPS具體操作過(guò)程如下：

1.數(shù)據(jù)歸一化。在網(wǎng)絡(luò)建立之前，需要對(duì)數(shù)據(jù)的大小進(jìn)行歸一化處理；

2.選擇建模參數(shù)；

3.得出擬合殘差函數(shù)值圖；（擬合殘差值越小，說(shuō)明數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果的吻合性越高，精確卻越強(qiáng)；反之亦然。）

4．得到原有樣本的擬合結(jié)果見(jiàn)表1。

通過(guò)上表可以看出，2010年廣西礦業(yè)17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)的觀察值x(1)-x(17)與無(wú)量綱化處理后的實(shí)際值比較吻合，說(shuō)明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能較好地預(yù)測(cè)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平，并由此得出2011年廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)為0.1235，從以上預(yù)測(cè)結(jié)果可知廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力基本呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，但總體水平依然較低，處于一般偏下的水平，可見(jiàn)形勢(shì)堪憂。

五、廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力提升對(duì)策研究

通過(guò)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)得出廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平低下，那么要想從根本上改變的這種狀況以提升其廣西礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展水平，必須做到以下幾點(diǎn)：

（一）提高地質(zhì)勘查水平和開(kāi)發(fā)利用水平

加強(qiáng)新礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)方法研究，提高礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用水平，多渠道籌集礦業(yè)勘探資金，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化；加大勘探力度，合理組織地質(zhì)勘查隊(duì)伍找礦，進(jìn)而增加礦產(chǎn)資源的后備儲(chǔ)量，最終形成完善的礦產(chǎn)資源保障體系和礦產(chǎn)資源合理開(kāi)發(fā)利用的長(zhǎng)效機(jī)制。

（二）強(qiáng)化礦產(chǎn)資源配置，提高廣西礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展保障程度

目前廣西正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的階段，因此應(yīng)抓住這個(gè)歷史機(jī)遇，發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源優(yōu)勢(shì)，充分借助市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大資源引進(jìn)力度；在加強(qiáng)資源勘查、開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)上，建立并完善境外礦產(chǎn)勘查保障機(jī)制，為境外企業(yè)投資廣西礦產(chǎn)勘查提供便利；優(yōu)化礦產(chǎn)資源配置，努力提高礦產(chǎn)資源的回采率、回收率，降低礦產(chǎn)資源貧化率，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境等，提高廣西礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展保障程度。

（三）以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，促進(jìn)廣西綠色礦業(yè)建設(shè)

加強(qiáng)礦區(qū)環(huán)保和生態(tài)工程恢復(fù)建設(shè)，完善礦山資源規(guī)劃審批制度和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)保證金制度，設(shè)置礦業(yè)開(kāi)發(fā)準(zhǔn)入門(mén)檻。實(shí)行嚴(yán)格的礦山環(huán)境影響評(píng)估制度，將礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)工作納入國(guó)家環(huán)境保護(hù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃中，并拿出專(zhuān)項(xiàng)資金進(jìn)行礦區(qū)環(huán)境修復(fù)；合理開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)資源與環(huán)境的良性循環(huán)，在效益上達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

六、結(jié)論

本文通過(guò)構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)數(shù)據(jù)體系，運(yùn)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)相結(jié)合方法分析廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而對(duì)2010年可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平在未來(lái)一年和幾年內(nèi)仍將處于一般偏下的水平，基于此對(duì)廣西礦產(chǎn)資源的可持續(xù)力現(xiàn)狀、水平、能力和動(dòng)態(tài)發(fā)展那趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估和診斷，從而對(duì)廣西礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行策略研究，并為廣西經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行提供安全保障。但由于本文在指標(biāo)選取、數(shù)據(jù)收集和軟件應(yīng)用過(guò)程中存在一定的缺陷可能對(duì)預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果造成不確定的影響，因此仍需在以后的研究中對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以保證預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確程度。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李進(jìn)生（1984-），男，河南信陽(yáng)人，桂林理工大學(xué)管理學(xué)院，戰(zhàn)略與危機(jī)管理在讀碩士研究生，研究方向：戰(zhàn)略與危機(jī)管理。陳亮（1973-），男，湖南邵東人，桂林理工大學(xué)管理學(xué)院副院長(zhǎng)、教授，研究方向：戰(zhàn)略與危機(jī)管理和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)。

（責(zé)任編輯：趙春輝）