系统科学与数学

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刘萌萌, 纪志坚, 刘允刚, 林崇

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3081-3094. https://doi.org/10.12341/jssms22727

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文章研究了基于等势节点的多智能体系统的能控性,并提出了一种构造能控图的方法. 首先,分析了拉普拉斯矩阵的特征值与多信号输入下的多智能体系统能控性之间的关系.其次, 发现了单信号输入系统与多信号输入系统的能控性存在差异,结果表明多信号输入比单信号输入更容易实现系统的能控性. 另外,研究了含有等势节点的拓扑结构与拉普拉斯矩阵的特征向量之间的关系,并提出了确保系统能控的领导者选择方法. 随后,得到了多信号输入下基于等势节点的能控图的构造方法,给出了系统能控性的充要条件. 最后,通过数值算例验证了构造方法的有效性.

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多模态高维因果学习及其应用

李爱忠, 任若恩, 董纪昌

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3095-3107. https://doi.org/10.12341/jssms22630

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从物理机制和数据驱动出发,基于贝叶斯因果图网络、动力干预和反事实假设等不同因果模态之间的一致性表征, 构建多博弈、多驱动、多维度的竞争性因果学习新范式. 从干预改变因果关系流、依赖图网络抽象变量之间的因果关系以及假设反事实的复用因果机制, 通过全新的方式将不同的机制和变量组合起来, 以一种循序渐进的方式进行抽象、表示、推理和规划, 从而将原因和结果紧密联系起来, 以便从因果性、预测性和智能性等角度形成对世界运作方式的更好理解. 最后, 将多模态学习的因果知识重新整合形成混合正交神经因果网络, 充分利用多模态一致性因果关系中的动作、力和干预行为及可复用的因果机制, 大幅度提升正交神经因果网络的分布外泛化性能, 对赋予现有深度学习在归纳推理以及神经网络的更强解释性等方面具有重要指导意义.

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股票的彩票特征对特质波动率之谜的影响研究:基于A股市场的分析

陈起沅, 朱宏泉

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3108-3125. https://doi.org/10.12341/jssms22647

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具有彩票特征的股票, 通常对投资者更具吸引力. 这一现象是否有助于解释资产定价领域困扰已久的“IVOL之谜”? 文章基于A股市场,探讨了股票的彩票特征对“IVOL之谜”的影响. 结果发现: 1)股票的彩票特征显著增强了“IVOL之谜”; 2)股票的彩票特征对“IVOL之谜”的影响在低股价、小规模和高成长性的公司中更明显;3) 融资融券交易能够显著抑制彩票特征对 “IVOL之谜”的驱动效应; 4)通过分组回归和更换彩票特征测度指标等一系列稳健性检验后,结果依然存在且稳健. 文章的工作, 既拓展了对“IVOL之谜”的理解,同时也能为投资者和市场监管者的决策行为提供参考.

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基于自适应大邻域搜索粒子群算法的应急医疗物资配置路径优化研究

缑迅杰, 李童, 刘菲, 邓富民, 徐泽水

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3126-3147. https://doi.org/10.12341/jssms23026

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重大突发公共卫生事件下,应急医疗物资的准确预测和合理配置对遏制疫情的发展具有重要意义.文章致力于开展应急医疗物资配置路径优化研究,以此保障应急医疗物资快速准确到达需求节点.首先,采用贝叶斯序贯决策模型对重大突发公共卫生事件感染率进行预测,在准确获取预测结果的基础上,依据感染人数与所需应急医疗物资之间的数量关系,计算每个需求节点的需求量.其次,根据需求节点所需应急医疗物资数量,建立应急医疗物资配置模型.再者,构建自适应大邻域搜索粒子群算法对模型进行求解,并通过多组算例验证了该算法的有效性和准确性.最后,以新冠肺炎疫情爆发阶段的武汉市的情况为例,考虑了八种应急医疗物资并对其进行预测,选取武汉定点医疗机构为需求节点,进行路径优化求解并得到最优配置路线.该研究通过事先预测应急医疗物资需求量,并据此优化应急医疗物资配送路线,更加精准、高效地实现了应急医疗物资优化配置.

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地方政府财政实力、超额信贷扩张与城商行流动性风险

刘志东, 谢泽中, 荆中博, 徐成彬

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3148-3175. https://doi.org/10.12341/jssms23019

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信贷资金财政化是中国当前面临的重要问题,对其进行治理可有效防范系统性金融风险爆发.文章基于城商行独有效用函数构建理论框架,探究不同类型地方政府财政收入通过隐性担保或融资替代对城商行超额信贷扩张及流动性风险的作用机制,并以2012--2019年间104家中国城市商业银行为研究样本进行实证检验.研究结果表明:首先,地方政府一般性财政实力通过隐性担保激励城商行进行超额信贷扩张并提高自身流动性风险.其次,国有土地出让收入与城商行信贷资金存在显著替代关系,因此可降低城商行流动性风险;新增政府债券收入则存在双向作用机制,其作为隐性担保指标将提高城商行流动性风险,但其融资属性也可抑制城商行流动性风险.最后,地方政府融资平台的超额信贷融资发挥了主要中介作用,融资平台、上市国有企业、上市非国有企业的融资约束在一般性财政实力提高城商行流动性风险中发挥的正向调节作用依次递减.文章为深刻理解信贷扩张时期的信贷资金财政化形成机制、加强城商行超额信贷扩张的逆周期监管工作提供帮助.

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考虑消费者渠道偏好的多渠道零售模式选择策略

徐金鹏, 冯锐, 尤晓岚, 冯耕中

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3176-3188. https://doi.org/10.12341/jssms22830

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随着线上线下多渠道零售的发展,如何根据消费者偏好选择最优的零售模式,成为零售商面临的决策难题.文章考虑消费者渠道偏好,分别研究了双渠道模式、展厅模式及线上下单线下提货,(BOPS)模式下零售商的最优定价和利润,并通过对比分析明确了零售商应如何根据消费者渠道偏好水平选择最优的零售模式.研究结果表明,随着消费者线上渠道偏好的增大,双渠道模式下零售商的最优利润先减后增,BOPS及展厅模式下的最优利润递增.当消费者线上渠道偏好较小或较大时,双渠道模式最优;当消费者线上渠道偏好适中时,BOPS模式和展厅模式利润更高;消费者线上渠道偏好越强,BOPS模式相较于展厅模式越具优势.在可以预见的未来,消费者线上渠道偏好仍会在一定范围内波动,展厅模式和BOPS模式可能更具优势,零售商可根据行业内展厅效应和引流效应等具体情况选择最优的零售模式.

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受援国机会主义行为下国际救灾援助微分博弈模型

逯彩云, 刘德海

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3189-3205. https://doi.org/10.12341/jssms22840

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在大流行期间的国际救灾援助过程中,受援国存在接受援助后放宽管控消极抗疫的机会主义行为.为了优化救灾主体的决策,文章分别构建了多轮援助中受援国积极防控和放宽防控情况下援助国主导的微分博弈模型,确定援助国最优单次援助量和受援国最优救治量.研究发现,援助国给予的单次援助量受到受援国防控政策调整的影响,当受援国积极防控时援助国会给予较大的援助量视为对受援国的激励;当受援国存在放宽防控的机会主义行为时,援助国会给予较小的援助量视为约束.

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平台引入自有产品对制造商质量披露策略的影响研究

汤继武, 孙燕红, 陈亚波

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3206-3220. https://doi.org/10.12341/jssms22850

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制造商推出创新产品时,通常选择提前披露产品质量信息以降低市场对产品质量感知的不确定性.然而,电商平台引入自有产品改变了制造商与平台之间的合作关系,为平台供应链中制造商的质量信息披露决策带来新的挑战.文章旨在研究电商平台引入自有产品对制造商新产品质量披露策略以及供应链成员收益的影响.结果表明:1)当制造商的市场份额和披露成本较低时,平台引入自有产品会促使制造商披露更多的质量信息,提高供应链的信息透明度;反之, 制造商选择披露更少的质量信息.2)制造商的质量披露阈值随平台的模仿能力呈倒 “U”型变化.3)当制造商披露的产品质量低于某一水平时,平台引入自有产品将以损害制造商的利益为代价使自身受益;反之, 平台引入自有产品将同时损害双方的收益.

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基于平行两阶段DEA的市容环境卫生治理效率分析

詹静静, 付应雄, 张欣, 陈维国, 谢启伟

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3221-3242. https://doi.org/10.12341/jssms22883

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针对市容环境卫生治理总过程分为基础设施建设和设施运行两个方面,且无害化处理和垃圾收运处理同时在设施运行方面进行的问题,文章结合两阶段DEA与平行DEA提出平行两阶段DEA的效率评价模型,该模型首先系统分析了在市容环境卫生治理中基础设施建设和设施运行两个阶段的治理效率,其次在设施运行阶段充分分析了无害化处理和垃圾收运处理两个子系统的治理效率,最后综合得到市容环境卫生治理总效率.通过对除西藏、中国香港、中国澳门和中国台湾以外的中国30个省市2011--2020年的市容环境卫生治理效率进行分析得出:中国在这十年间市容环境卫生治理总效率均值为0.90, 整体效率较高,但各省市基础设施建设阶段效率存在显著差异, 且设施运行阶段效率偏低,地区差异较大, 基础设施未得到有效的优化配置.文章所构建的平行两阶段DEA模型通过分析市容环境卫生治理效率的各个环节,可以为决策者提出针对性意见并提供科学依据.

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政府补贴下考虑公平关切的双渠道绿色供应链定价决策研究

潘金涛, 王道平, 田雨

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3243-3262. https://doi.org/10.12341/jssms22808

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建立由政府、制造商和公平关切零售商构成的三阶段Stackelberg博弈模型,在消费者效用视角下,运用动态博弈理论和非线性消费者效用函数构建政府不补贴、政府补贴制造商和政府补贴消费者三种模型,求解不同补贴策略下的最优决策结果并对比分析,研究政府不同补贴策略下零售商公平关切和渠道竞争对双渠道绿色供应链最优决策、消费者效用和社会福利的影响. 研究结果表明:当政府不补贴和补贴消费者时,零售商公平关切增强会降低产品批发价格、销售价格、绿色度和消费者效用,当政府补贴制造商时,产品绿色度最高,零售商公平关切不会影响产品销售价格、绿色度、社会福利和消费者效用.政府补贴会提高批发价格和销售价格,当政府不补贴时,产品的线上直销价格等于批发价格,低于线下零售价格,政府补贴后,线上直销价格高于批发价格且低于线下零售价格;当补贴消费者时,产品批发价格和销售价格最高.零售商公平关切系数一定时,渠道竞争也会降低产品绿色度,且政府不补贴和补贴制造商情形下的批发价格会随着渠道竞争的增强而提高.

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集值种群博弈Nash均衡与合作均衡的存在性

陈桃, 陈昆亭, 张宇

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3263-3272. https://doi.org/10.12341/jssms23038

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通过向量序结构,引入了集值种群博弈问题Nash均衡与合作均衡的概念. 借助Ky Fan截口定理和广义Scarf定理, 在集值支付函数上半连续且紧值的假定下,分别得到了其Nash均衡点与合作均衡点的存在性定理.最后通过算例验证了结论的可行性和两种均衡的不同.

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“区块链+碳市场”下竞争制造商合作减排策略研究

吴小勇, 南江霞

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3273-3298. https://doi.org/10.12341/jssms22805

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针对碳交易体系中交易主体信息不对称、运行成本高、管理效率低、监管难等问题, 将区块链技术应用到碳交易市场, 有利于不同减排效率制造商信息共享, 促进制造商合作提高减排水平. 文章采用合作博弈方法研究了区块链技术下低碳供应链中两个竞争制造商的合作问题, 得到了合作情形下制造商的最优生产计划、减排策略以及制造商合作后的收益分配, 并与传统的竞争减排模型进行了比较分析. 进一步讨论了区块链成本、减排效率、竞争程度对最优决策和社会福利的影响. 研究表明: 1)较高的区块链运营成本会降低制造商进入平台的积极性; 制造商的产量随着竞争对手的减排效率提高而减少, 随自身减排效率的提高而提高; 竞争程度的加剧会导致制造商利润和社会福利下降, 同时会使碳排放量降低. 此外, 较高的碳价有利于减少碳排放量、提高社会福利. 2)在合作情形下, 当协议转让价格处于某阈值时, 以协议转让形式进行碳排放额度交易对两个制造商都是有利可图的. 3)相比竞争情形, 基于区块链碳交易平台下竞争制造商合作能获得更高的收益, 同时降低碳排放量. 因此, 无论从环境保护还是经济效益角度来看, 合作都是一个双赢的策略.

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一种考虑个体心理效应的突发公共事件谣言传播及其管控研究

王浩, 宗宪亮, 郑辉, 毛文娟

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3299-3311. https://doi.org/10.12341/jssms22619

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探讨个体心理效应下的突发公共事件谣言传播及其管控策略,具有较大的理论与现实意义. 基于经典传染病D-K模型,定义非线性谣言传播力度函数,构建了一种考虑个体心理效应的谣言传播动力学模型.通过分析模型的全域稳定性, 给出谣言传播的阈值,最后进行数值模拟与案例分析. 结果显示,谣言的传播依据阈值特征呈现出不同局势, 阈值小于1时谣言逐渐消失,否则失控; 对信息的心理需求、心理饱和系数参数影响谣言传播力度,进而改变谣言未知者、传播者和免疫者的数量.该研究揭示了谣言传播模型对个体心理效应的参数变化极为敏感,对谣言的有效管控有重要指导作用.

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基于抽样权数调整的非参数分层贝叶斯模型小域估计方法研究

刘晓宇, 蒋妍

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3312-3323. https://doi.org/10.12341/jssms22847

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对于大型抽样调查的子总体估计需求,在划分全国样本后,经常存在子总体内部样本分布不均匀,样本量无法满足估计精度要求的问题,常用的HT估计量根据包含概率倒数加权,效果受样本量制约,尤其无法实现对样本量为0的域的估计;基于模型的小域估计方法不依赖抽样设计,能借助辅助信息和其它域信息对小样本和无样本域进行一定精度下的估计,但选用参数模型存在模型假定失效的可能,据此,文章将非参数方法引入分层贝叶斯小域估计模型,以避免对总体和模型作过多假设、增强模型的适用范围,并结合抽样设计,将抽样机制引入估计过程作进一步拓展,使文章方法适用于各类复杂抽样:对于非参数分层贝叶斯模型,在基于一阶随机游走模型的高斯过程和基于B样条基函数的惩罚样条两种具体平滑函数下,提出了抽样权数调整基于模型小域估计的具体方式,并基于某地区第四次全国经济普查微观数据进行实证.

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因果推断框架下考虑敏感性参数的随机对照试验样本分配

王宇航

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3324-3338. https://doi.org/10.12341/jssms22336

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随机对照试验在临床试验中应用广泛, 针对随机对照试验的样本分配是实际应用中需要考虑的重要问题. 然而对于因果推断框架下的随机对照试验, 传统样本分配方法没有考虑潜在结果相关性. 为了解决这个问题, 文章提出了一种考虑敏感性参数的样本分配方法, 并结合自适应设计给出了常用因果效应的估计. 模拟研究验证了该方法在潜在结果独立性假设不成立时也可以获得较其他常用分配方法更准确的因果效应估计.

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广义逐步混合删失方案下逆威布尔分布的参数推断

张丽平, 田茂再, 田玉柱

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3339-3360. https://doi.org/10.12341/jssms22530

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逆威布尔分布和广义逐步混合删失方案在可靠性领域中有着广泛的应用,广义逐步混合删失方案能够保证在寿命检测周期内观测到一定数量的失效样本,提高统计推断的效率.因此,文章在该删失方案下从频率学派和贝叶斯学派两个角度讨论了逆威布尔分布的参数推断问题.对于经典频率学方法,文章证明了在此删失方案下两未知参数极大似然估计存在的唯一性,并给出了相应的渐近置信区间,同时,利用EM 算法进行点估计, Bootstrap法进行区间估计. 对于贝叶斯方法,文章基于伽马先验,利用Metropolis-Hastings算法对两未知参数进行点估计和可信区间估计.最后通过大量的Monte Carlo模拟实验和一组实际数据分析,展示所提出方法的效果.

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函数型分位数空间自回归模型及其应用

刘高生, 柏杨

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3361-3376. https://doi.org/10.12341/jssms23147

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近年来空间自回归模型被广泛应用,然而它并没有考虑函数型自变量,在很多实际应用中,研究者可能会关注因变量的分位数情况,为此提出了函数型分位数空间自回归模型.首先利用函数型主成分分析方法估计非参数斜率函数,然后利用工具变量分位数回归方法估计参数. 在一定的条件下,给出了参数和非参数估计的渐近性质.模拟研究表明工具变量分位数回归方法得到的估计可以减少估计的偏差,最后将模型应用到经济增长实际数据中得到所提出估计方法的良好表现.

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Riemann-Liouville分数阶随机微积分方程的Euler-Maruyama方法及分析

郑雨, 黄健飞

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3377-3395. https://doi.org/10.12341/jssms22470

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文章针对一类 Riemann-Liouville分数阶随机微积分方程,构造了Euler-Maruyama (EM)方法, 并证明了该方法的强收敛性. 具体地,先将此类分数阶随机微积分方程进行积分形式转化,然后利用左矩形公式构造EM方法, 并对该方法进行强收敛性分析,其收敛阶为$(1-\alpha)\wedge 0.5$, $\alpha$为分数阶导数的阶数且满足$0<\alpha<1$. 最后,通过数值算例验证了理论结果的正确性.

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带有缺失数据的稳健Box-Behnken设计

张刘方, 庞中淇, 陈雪平, 黄恒振

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3396-3405. https://doi.org/10.12341/jssms22773

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文章主要研究在Box-Behnken设计中缺失一个数据时的预测方差,并推导出相对预测方差膨胀量的数学公式.相对预测方差膨胀量不仅取决于给定的向量长度和缺失观测的向量长度以及这两个向量之间的夹角,还取决于两个向量的内积平方和.随后给出了因素个数为4时相对预测方差膨胀量分别在5%和10%以内变量范围的分布情况.

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试验设计的最优安排顺序

彭巧, 欧祖军, 胡雯雯

系统科学与数学. 2023, 43(12): 3406-3420. https://doi.org/10.12341/jssms23109

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在试验中若某些因子的水平变化非常困难或费用昂贵, 或者试验存在时间趋势时, 合理的试验安排顺序使其具有最小或最大的水平变化数至关重要. 文章分别基于Hamming距离和Manhattan距离研究了试验设计具有最小(大)水平变化数的试验安排顺序, 并针对等距设计、具有循环结构的设计等类型的设计讨论了其最优试验安排顺序及搜索算法. 这些结果可为试验实施中节省试验成本或确保试验时间趋势稳健具有重要意义. 实例表明文章的搜索算法非常有效.

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2023年, 第43卷, 第12期　刊出日期：2023-12-25

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