宋文烜，張冉巧，楊倩龍

（西安理工大學(xué)自動化學(xué)院 陜西，西安 710048）

糧食向來是重要的資源，是人民生活的必需品，是文明發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著當前世界范圍內(nèi)人口的快速增長以及城市化的快速提升，全球食物需求總量以及人均食物需求量都在進一步增長，糧食系統(tǒng)，這與多方面因素相關(guān)聯(lián)制衡的復(fù)雜系統(tǒng)。糧食體系的構(gòu)成主要有五個方面，分別為生產(chǎn)、消費、分配、加工、廢棄物處理，而現(xiàn)有的糧食體系更注重于生產(chǎn)效率以及獲得利潤能力，即更注重體系的生產(chǎn)及消費方面，盡管該體系有不錯的效率及獲得利潤能力，但也產(chǎn)生了一系列問題。

糧食系統(tǒng)造成的影響可分為兩方面，分別為社會影響以及生態(tài)環(huán)境影響。首先，以社會問題來說，近期的一系列調(diào)查顯示，盡管當前糧食總產(chǎn)量足夠全世界人民食用，但據(jù)估計，仍有約8億人正在忍受饑餓，20億人無法獲取安全、營養(yǎng)、充足的食物，1.4億兒童發(fā)育不良，而且該問題具有普遍性，即使如一些糧食產(chǎn)量豐富的國家，情況依然如此。而同時，又有20多億人體重超標，還有1.3億兒童肥胖，超過50個國家存在肥胖問題，甚至有73個國家的肥胖人數(shù)比起1980年的數(shù)據(jù)翻了一倍。這體現(xiàn)出了嚴重的公平問題，說明了當前糧食體系的生產(chǎn)，消費和分配方面產(chǎn)生了問題。

此外，當前的糧食體系還造成了巨大的環(huán)境問題，包括了溫室氣體排放的29%，生物多樣性損失的80%，砍伐森林的80%，以及所有淡水使用的70%。而新冠疫情的爆發(fā)與蔓延顯示出了當前糧食體系的脆弱性。這體現(xiàn)了糧食體系的生產(chǎn)和廢棄物處理方面產(chǎn)生了問題。

隨著時代的前進和地球上人口的增長，人類的食物安全與營養(yǎng)安全情況不容樂觀，當前糧食體系的改革已迫在眉睫。對糧食系統(tǒng)的改革主要體現(xiàn)為改變糧食系統(tǒng)的優(yōu)先性，將廢棄物處理和分配方面優(yōu)先性適當前移，同時適當下降以生產(chǎn)效率和盈利能力為最優(yōu)的生產(chǎn)及消費方面。對糧食體系的調(diào)整是一個牽一發(fā)而動全身的復(fù)雜問題，目標為實現(xiàn)糧食體系的可持續(xù)發(fā)展，在盡量減少饑餓人口的前提下，盡可能的減少糧食生產(chǎn)對環(huán)境造成的不良影響并解決糧食分配的公平問題。

1 問題分析

糧食體系更看重效率和盈利能力，糧食總產(chǎn)量足夠全世界人民食用但仍有很多人在挨餓，而同時，世界范圍內(nèi)有存在著愈發(fā)嚴重的肥胖問題，這說明了糧食的分配環(huán)節(jié)產(chǎn)生了問題，那么就要重新調(diào)整當前的糧食體系，以確保將饑餓降低到一個極小值，甚至于在理論上將其完全消除。同時，應(yīng)盡可能考慮到肥胖問題，將食物富足，甚至造成大量浪費的區(qū)域內(nèi)的食物適當向饑餓問題嚴重的區(qū)域運輸分配。

2 模型的建立與求解

首先建立一個對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)安全性評價的模型，通過對該模型的分析，能發(fā)現(xiàn)當前糧食體系過于注重生產(chǎn)效率及盈利能力，也就是生產(chǎn)及消費方面放置于第一優(yōu)先級，而一些對環(huán)境的保護及分配因素，也就是分配及廢棄物處理方面并未受到重視甚至被忽視，這會導(dǎo)致安全性下降。其次構(gòu)建了一個關(guān)于糧食體系安全性中各影響因素重要性權(quán)重的模型，通過改變與糧食體系中生產(chǎn)、消費、分配、廢棄物處理方面聯(lián)系較為緊密的因素，就得到如何才能更有效改變當前糧食體系，施行可持續(xù)發(fā)展的方法。使用對橫縱向各進行分析的方法，構(gòu)建了一個測量糧食安全的指標體系。橫向分別從生產(chǎn)、消費、分配、加工、廢棄物處理等糧食體系方面給出指標，縱向給測度分為不同指標，并得出指標所占不同的權(quán)重。以此減少不同因素放在一起計算的尺度的不確定性，從而得出判斷矩陣具有如下重要性質(zhì)：，將判斷矩陣的最大特征根進行歸一化處理，記得到的結(jié)果為W，使W進行層次單排序，并對其一致性進行檢驗，一致性檢驗指標用CI表示，CI越大，說明一致性越小。定義一致性指標為：為衡量一致性指標大小，引入了隨機一致性

在檢驗矩陣是否有合格的一致性時，要同時考慮到一致性指標及隨機一致性指標，并得出檢驗系數(shù)CR：，若CR＜0.1，則能認為判斷矩陣具有讓人滿意的指標RI：了一致性。由于消費者的浪費習(xí)慣以及運輸食物儲存的方式的落后和管理不力，食物的損失和浪費導(dǎo)致了食物資源以及經(jīng)濟收益出現(xiàn)虧損。公平的分配能通過各地區(qū)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)，將食物浪費高發(fā)區(qū)的所浪費的一部分糧食運輸?shù)金囸I人口比例較大的地區(qū)就能有效的減少糧食的損失浪費，同時還能減少一些地區(qū)的饑餓率，但同時，運輸有成本，特別是跨國家運輸，成本非常巨大，導(dǎo)致糧食原原產(chǎn)地盈利能力出現(xiàn)問題。但從整體分析能提升世界范圍內(nèi)的糧食體系安全，當前的糧食體系最注重生產(chǎn)及消費方面，具體而言，就是更注重糧食生產(chǎn)及消費過程中的生產(chǎn)效率及帶來的利潤。在評價模型中，用生產(chǎn)效率、盈利能力和糧食生產(chǎn)波動系數(shù)來體現(xiàn)這兩個方面。得出了現(xiàn)有的糧食體系安全性有待上升的結(jié)論，經(jīng)優(yōu)化后，新的糧食體系更注重廢棄物處理和分配方面，適當?shù)慕档蛯ιa(chǎn)，消費及加工方面，意味著在保證對環(huán)境進行保護，實行可持續(xù)發(fā)展的前提下，適當?shù)慕档蛯Z食生產(chǎn)效率及盈利能力的重視程度，用評價模型進行評分后，能體現(xiàn)出優(yōu)化后的糧食體系安全性得到了上升。通過多變量灰色預(yù)測模型，可以得到實行優(yōu)化糧食體系所需要的時間：

則多變量灰色模型的動態(tài)微分方程組可表示為：

若規(guī)定初始條件為 (X1(t)|t=1)=X0(1)，則動態(tài)微分方程模型的可連續(xù)時間相應(yīng)函數(shù)為：

為了得到模型參數(shù)的估計值，需要將上述微分方程轉(zhuǎn)化為離散形式，從而可得到參數(shù)的估計值，如果記，如果可逆，則利用最小二乘法可以得到D的估計值為：，其中

可得參數(shù)和B的辯識值和。有了參數(shù)估計就可以得到時間響應(yīng)函數(shù)為

還原成的原始數(shù)據(jù)有

差分別為

同樣，可得X（0）的均值和方差和S2,稱z=S2/S1為均方差比值，對于給定的z0＞0，當z＜z0時,稱模型為均方差比合格模型.指標z越小越好。改變糧食系統(tǒng)的優(yōu)先次序，優(yōu)先考慮廢棄物處理和分配方面有利于促進生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

3 結(jié)論

本文提出了可持續(xù)食物系統(tǒng)的綜合分析方案，結(jié)合糧食體系安全性進行評估模型、糧食體系安全性進行優(yōu)化模型，關(guān)于糧食體系安全性中各影響因素重要性權(quán)重的模型等方法，研究世界食物生產(chǎn)，消費，加工，廢棄物處理等措施以及對環(huán)境影響及其減緩策略的環(huán)境效益。首先分析了目前世界食物系統(tǒng)的缺陷以及帶來的不良影響，然后以部分發(fā)達國家和發(fā)展中國家為研究對象，進行了其食物系統(tǒng)的安全性評估，最后在對其食物系統(tǒng)進行優(yōu)化，并提出部分改進措施來達到所希望的目標，預(yù)測部分國家達到目標要求的可能性。