（中國人民公安大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院，北京 100038）

0.引言

生物恐怖襲擊是一種非常規(guī)恐怖襲擊，通常指恐怖分子以生物材料（傳染病病原體、產(chǎn)生的毒素）作為武器發(fā)動的恐怖襲擊，容易造成嚴(yán)重的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、社會恐慌甚至動亂[1]。根據(jù)國務(wù)院頒布的《特別重大、重大突發(fā)公共事件分級標(biāo)準(zhǔn)》，生物恐怖襲擊事件屬于特別重大突發(fā)事件，一旦發(fā)生，極易造成災(zāi)難性后果，且由于其實施過程通常較為隱蔽、難以被發(fā)現(xiàn)，使得風(fēng)險防控頗具難度。2019年12月以來，新冠肺炎疫情在全球范圍內(nèi)快速蔓延，造成了巨大的人員損失、經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重影響著社會穩(wěn)定。據(jù)報道，新冠肺炎疫情發(fā)生后，有人威脅將使用新冠病毒作為生物武器[2]，發(fā)動生物恐怖襲擊。這種情況一旦發(fā)生，輕則導(dǎo)致少數(shù)人員感染、社會恐慌、財產(chǎn)損失等后果，重則可能導(dǎo)致大規(guī)模人員傷亡、社會動亂等災(zāi)難性后果?？梢姡诋?dāng)前形勢下，生物恐怖襲擊的威脅是存在的，對生物恐怖襲擊的風(fēng)險評估研究具有十分重要的意義。

1.相關(guān)工作

目前，專門針對生物恐怖襲擊風(fēng)險評估的研究較少，多涉及生物恐怖襲擊的應(yīng)急處置或后果評估。許晴等[3]建立了生物恐怖襲擊計算平臺生物恐怖襲擊模擬仿真計算平臺，并應(yīng)用該平臺對某地區(qū)假想遭受恐怖襲擊的情景進(jìn)行了危害評估；張文斗等[4]對城市遭受炭疽桿菌芽孢氣溶膠恐怖襲擊所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失評估方法進(jìn)行了研究；田德橋等[5]分析、研究了美國應(yīng)對地鐵生物恐怖襲擊的處置措施，并根據(jù)我國國情提出了應(yīng)對地鐵生物恐怖襲擊的措施建議；王輝等[6]依據(jù)實際調(diào)查，對軍隊醫(yī)院生物恐怖襲擊的應(yīng)對提出了相應(yīng)建議；孫琳與楊春華[7]梳理、分析了近幾十年來美國發(fā)生的生物恐怖襲擊等事件，為我國應(yīng)對生物威脅提出了建議；張斌等[8]建立了基于情景模擬的生物恐怖襲擊量化評估方法，評估了不同預(yù)警時間下的救治措施對于生物恐怖襲擊后果的降低效果；張斌等[9]基于離散事件仿真技術(shù)，構(gòu)建了決策樹及不同干預(yù)措施下人群狀態(tài)轉(zhuǎn)移等模型，分析評估了城市遭受恐怖襲擊后多種干預(yù)策略對發(fā)病人數(shù)、死亡人數(shù)等的影響。以上研究大多從生物恐怖襲擊后的應(yīng)急處置角度進(jìn)行了研究，而對生物恐怖襲擊風(fēng)險評估的研究則極少?；诖?，本文以我國北方某大型城市發(fā)生生物恐怖襲擊事件為假設(shè)的情景算例，研究基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的生物恐怖襲擊風(fēng)險評估方法及應(yīng)用，旨在為生物恐怖襲擊的風(fēng)險防控提供決策建議。

2.生物恐怖襲擊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險評估模型構(gòu)建

2.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種常用的風(fēng)險評估方法[10]，能夠處理有限的、殘缺的信息條件下的不確定性復(fù)雜問題。生物恐怖襲擊中，通過實驗室盜取病毒進(jìn)行的恐怖襲擊的情況比較典型，因此本文以利用病毒發(fā)動恐怖襲擊的情況為研究對象，從病毒獲取到發(fā)動恐怖襲擊，再到恐怖襲擊發(fā)生后的應(yīng)急處置的全過程進(jìn)行分析與研究，充分考慮了生物武器獲取、城市脆弱性、應(yīng)急處置能力與應(yīng)急救治能力對于恐怖襲擊成功發(fā)生的可能性以及造成的人員死亡與社會恐慌的影響，基于文獻(xiàn)調(diào)研、專家經(jīng)驗等方法構(gòu)建了如圖1所示的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.2 條件概率分布的確定

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的概率分布與依賴強(qiáng)度采用該節(jié)點的條件概率表來表示。

一般情況下，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件概率分布是通過參數(shù)學(xué)習(xí)或?qū)＜以u分的方法得到的。其中采用參數(shù)學(xué)習(xí)的方法需要大量的數(shù)據(jù)，而生物恐怖襲擊的數(shù)據(jù)很少，因此本文基于專家經(jīng)驗的方法得到條件概率分布。在本研究中，邀請了4位在恐怖襲擊風(fēng)險評估方面具有豐富經(jīng)驗的專家，為建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點條件概率分布提供經(jīng)驗支撐。根據(jù)專家經(jīng)驗，得到了各個節(jié)點的條件概率表，進(jìn)而利用D-S證據(jù)理論[11-13]對專家經(jīng)驗進(jìn)行綜合分析，最終確定各節(jié)點的概率分布。例如，在確定節(jié)點“M1生物武器成功獲取可能性”的條件概率時，該節(jié)點的概率分布取決于“X1盜取人員身份”與“X2實驗室管理”的節(jié)點狀態(tài)。采用D-S證據(jù)理論對四位專家的不同意見進(jìn)行綜合分析，從而確定該節(jié)點的條件概率分布。其他節(jié)點采用同樣的處理方法，從而得到所有子節(jié)點的條件概率分布。父節(jié)點的數(shù)據(jù)來源于政府官方網(wǎng)站（http://www.nhc.gov.cn/、http://jtw.beijing.gov.cn/）與專家經(jīng)驗。

3.結(jié)果與討論

3.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計算結(jié)果

以北方某大型城市為例，將采集得到的數(shù)據(jù)輸入到本文建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，得到了如圖1所示的風(fēng)險分析結(jié)果。根據(jù)計算結(jié)果可知，該城市中生物武器被恐怖分子成功獲取的可能性為“低”的概率是83.3%，生物恐怖襲擊成功發(fā)生的可能性為“低”的概率為89.4%，無人員感染的概率為92.1%?？梢姡摮鞘邪l(fā)生恐怖襲擊的概率很低，其可能的原因包括生物武器難以獲取、城市脆弱性不高等，因此造成大量人員感染的概率較低，整體上處于較低的風(fēng)險水平。

圖1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與實例計算結(jié)果

3.2 情景分析

為研究不同情景下生物恐怖襲擊風(fēng)險水平的差異，本文進(jìn)行了情景分析研究。表1所示為不同人口流動情況與不同防護(hù)措施下感染人群情況的情景分析結(jié)果。對比場景1、2可知，在群體防護(hù)措施處于“比較完善”以及個人防護(hù)措施處于“有”并且防護(hù)措施執(zhí)行力處于“一般”時，人口流動量處于“大”與人口流動量處于“較小”相比，造成大量人群感染的概率高出23.8%。對比場景1、5可知，在人口流動量處于以“較小”時，個人與群體的防護(hù)能力較差的情況比良好的情況，造成大量人群感染的概率高出6.60%。雖然防護(hù)措施不到位，但由于人口流動量較小，因此造成大量人群感染的概率相對于場景1、2較小。對比場景3、4可知，在群體防護(hù)措施處于“完善”、個人防護(hù)措施處于“有”以及防護(hù)措施執(zhí)行力處于“高”時，大的人口流動量與較小的人口流動量相比，造成大量人群感染的概率高2.7%，對比場景3、5可知，在人口流動都處于“較小”時，群體防護(hù)措施處于“不完善”、個人防護(hù)措施處于“無”與防護(hù)措施執(zhí)行力處于“低”相比群體防護(hù)措施處于“完善”、個人防護(hù)措施處于“有”以及防護(hù)措施執(zhí)行力處于“高”，造成大量人群感染的概率高15.5%。通過以上分析，相對人口流動而言，群體防護(hù)能力、個人防護(hù)措施與防護(hù)措施的執(zhí)行力更為重要，需在風(fēng)險防控策略的制定中重點考慮。

表1 不同人口流動情況與防護(hù)措施下感染人群的情景分析結(jié)果

表2為不同應(yīng)急處置能力和應(yīng)急救治能力下的后果情景分析結(jié)果。其中將生物恐怖襲擊成功可能性設(shè)置為100%、城市脆弱性設(shè)置為“較高”。比較場景1與2可知，在應(yīng)急處置能力處于“弱”時，應(yīng)急救治能力處于“弱”相比處于“強(qiáng)”，造成3人以上人員死亡的概率高42.1%。而對于場景2，在應(yīng)急救治能力處于“強(qiáng)”時，生物恐怖襲擊不會造成人員死亡的概率為43.7%。與此同時，應(yīng)急救治能力處于“強(qiáng)”相比處于“弱”時，造成社會恐慌的概率低9.6%。對比場景1與3，在應(yīng)急救治能力處于“弱”時，應(yīng)急處置能力處于“強(qiáng)”相比處于“弱”，造成3人以上人員死亡的概率低51.34%但3人以下人員死亡的概率高39.5%，且造成社會恐慌的概率低16.4%。這是因為疫情的傳播得到了一定的控制。對比場景1-3可知，對于社會恐慌的影響，應(yīng)急救治能力與應(yīng)急處置能力同樣重要，但相比之下，應(yīng)急處置能力的影響則相對更加重要一些。比較場景1、4可知，在應(yīng)急處置能力處于“強(qiáng)”且應(yīng)急救治能力處于“強(qiáng)”相比都處于“弱”，不造成人員死亡的概率高49.2%且不造成社會恐慌的概率高27.1%，這也進(jìn)一步證實了上述的觀點。因此，對于應(yīng)急處置能力與應(yīng)急救治能力的加強(qiáng)應(yīng)同步進(jìn)行。

表3為不同救治能力下人員傷亡情景分析結(jié)果。其中將生物恐怖襲擊成功可能性設(shè)置為100%、城市脆弱性設(shè)置為“較高”、應(yīng)急處置能力設(shè)置為“中等”。比較場景1、3可知，定點醫(yī)院數(shù)處于“大于6”相比處于“1-2”，由于收治能力的增加，應(yīng)急救治能力得到一步一步的上升，無人員死亡的概率高13.8%。比較場景2和4、2和5可知，相比于醫(yī)療物資的儲備情況，定點醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員的配備則相對更加重要，這是因為醫(yī)護(hù)人員的增加能更好的護(hù)理收治人員。場景4、6和5、6的比較，同樣能分析出定點醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員數(shù)量相對更加重要。

表3 不同救治能力下人員傷亡情景分析結(jié)果

表4為不同應(yīng)急處置能力下社會恐慌情景分析結(jié)果。其中將生物恐怖襲擊成功可能性設(shè)置為100%、城市脆弱性設(shè)置為“較高”、應(yīng)急救治能力設(shè)置為“中等”。從場景3可以得知，隔離措施處于“無”時，造成社會恐慌的概率相比其他場景都高。從場景1、3、4可知，核酸檢測能力與人員信息融合與運(yùn)用同等重要，相比較而言，核酸檢測能力相對更加重要一些，這是因為更強(qiáng)的檢測能力會更好地檢測出潛在的感染人群，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行隔離等措施。

表4 不同應(yīng)急處置能力下社會恐慌情景分析結(jié)果

3.3 敏感性分析

敏感性分析是一種從眾多個影響因素當(dāng)中識別出對目標(biāo)對象有顯著影響的敏感因素的不確定性分析技術(shù)。本文通過互信息百分比進(jìn)行節(jié)點之間的敏感性分析研究。表5所示為影響“生物恐怖襲擊成功可能性”的相關(guān)節(jié)點的敏感性分析結(jié)果。節(jié)點“生物恐怖襲擊成功可能性”受“生物武器成功獲取可能性”的影響程度最高。因此，為防止恐怖分子釋放生物武器，應(yīng)加強(qiáng)實驗室對于病毒、細(xì)菌等材料的保管，防止內(nèi)部人員等盜取病毒來為自己或外部人員提供生物武器，從而阻止生物恐怖襲擊的發(fā)生。

表5 “生物恐怖襲擊成功可能性”敏感性分析

影響“城市脆弱性”的相關(guān)節(jié)點的敏感性分析報告如表6所示。根據(jù)報告數(shù)據(jù)可知，節(jié)點“城市脆弱性”受“防護(hù)措施執(zhí)行情況”的影響程度最高。根據(jù)實際疫情數(shù)據(jù)顯示，分析報告結(jié)果與實際相符合。因此，為提高城市應(yīng)對生物恐怖襲擊的能力，應(yīng)進(jìn)一步完善個人與群體的防護(hù)措施，并在此基礎(chǔ)之上加大宣傳預(yù)防知識加強(qiáng)人群的防護(hù)措施執(zhí)行力。

表6 “城市脆弱性”敏感性分析

此外，影響后果節(jié)點“人員傷亡”的相關(guān)節(jié)點的敏感性分析報告如表7所示。根據(jù)分析報告數(shù)據(jù)顯示，節(jié)點“人員傷亡”受“感染人群”與“高危人口比例”的影響程度都很高，同時受“應(yīng)急救治能力”的影響也相對較高。其中根據(jù)表8“高危人口比例”的敏感性分析報告顯示，“高危人員比例”節(jié)點受“基礎(chǔ)性疾病人口比例”的影響程度最高。因此，為降低恐怖襲擊發(fā)生后的人員傷亡數(shù)量，應(yīng)在提高應(yīng)急救治能力的基礎(chǔ)之上，做好應(yīng)對多重病癥的救治工作，如針對新冠肺炎救治，同濟(jì)醫(yī)院組建護(hù)心、保腎、護(hù)肝、護(hù)腦、氣管插管與中藥特殊治療隊。根據(jù)最新診療方案顯示，對于重型、危重型病例的治療，在基礎(chǔ)性治療之上，還應(yīng)進(jìn)行24小時密切監(jiān)護(hù)，抗感染、抗病毒對癥治療。積極防治并發(fā)癥，治療基礎(chǔ)性疾病，預(yù)防繼發(fā)感染，及時進(jìn)行器官功能支持。

表7 “人員傷亡”敏感性分析

表8 “高危人口比例”敏感性分析

4.結(jié)語

本文根據(jù)對全球恐怖主義數(shù)據(jù)庫關(guān)于生物恐怖襲擊案例的梳理，并在大量調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上建立了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的生物恐怖襲擊風(fēng)險評估模型，由于缺乏相關(guān)實際案例數(shù)據(jù)，通過專家經(jīng)驗與D-S證據(jù)理論等方法確定條件概率。可以一定程度上提供相對定量的風(fēng)險分布參考。根據(jù)研究結(jié)果顯示，恐怖分子大概率無法發(fā)動生物恐怖襲擊，并且將不會造成人員死亡。經(jīng)過情景分析與敏感性分析顯示，我們應(yīng)加強(qiáng)對實驗室的管理從而防止生物武器被獲取并作為生物戰(zhàn)劑。城市的管理中應(yīng)完善個人與群體的防護(hù)措施并加強(qiáng)市民的防護(hù)意識以提高防護(hù)措施的執(zhí)行力，從而將遭受恐怖襲擊的風(fēng)險降低。此外，在假設(shè)遭受了生物恐怖襲擊的情況下，應(yīng)同步加強(qiáng)應(yīng)急處置與救治能力，在這兩個能力之下，應(yīng)注意加強(qiáng)隔離措施與定點醫(yī)院數(shù)與定點醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員數(shù)。此外，由于模型的建立由專家經(jīng)驗建立，可能存在一些不足之處與不適之處，在后續(xù)工作中將繼續(xù)進(jìn)行深入的研究與完善。但由于模型更新方便、快捷，因此在以后的工作中可以根據(jù)實際情況進(jìn)行更新，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整模型與數(shù)據(jù)的輸入，以期為后續(xù)應(yīng)急決策與處置等工作提供更加良好的建議。