讓大數據服務國防

　　本報記者 姜天驕

　　在2016世界移動通信大會上，一項神秘的研究成果引起國際業界的關注。在此之前，業界很難想象利用移動互聯網用戶的后臺數據，可以預測人類的行動規律。

　　而這項研究的始創者是一位只有32歲的小伙子——國防科技大學信息系統與管理學院講師呂欣。

　　讓信息告訴我們人在哪

　　“人類的行為有一定規律性，可以被預測出來。”呂欣提起他的研究非常興奮，“在一些重大突發事件中，預測人類的行動規律可以幫助我們定位人群，打通救援的第一道關口。”

　　2010年2月，正在德國參加歐洲物理學會議的博士生呂欣接到來自海地的電話。找他的是瑞典卡羅林斯卡學院的同學、一位醫學博士，當時正在海地參加震后救援。這場地震造成22萬人死亡，超過60萬人短時間內逃到其他地區。由于當地社會管理落后，國際救援組織難以獲知災民去向并組織災后救援行動。

　　“能否運用你在數據挖掘上的能力幫助我們找到他們？”這位同學告訴呂欣，當地主要手機運營商可以向救援組織提供300萬用戶地震前后約10億條手機定位數據。

　　從數以億計的手機信息中找出難民去向，顯然不是易事。“當時，學術界一般認為自然災害中人群移動行為是高度不確定的，試圖從浩如煙海的數據中發現震后人群的移動規律，的確是一次不可思議的探索。”呂欣說，他與國外學者展開合作攻關，通過多次數據整理、分析得出結論，難民通常會選擇去以往社會關系較為密切的地方，如親戚朋友家、以前常去的公園等。事實證明，即便是在嚴重災害發生后，人類的行為也并不是慌亂而不可預測的，相反卻是非常理性并有跡可循的。

　　“分析采集大量歷史數據可以預測人類的行為規律。”呂欣為這項發現歡欣鼓舞。最終，他的研究成果成功描述了地震前后海地災區難民的人口流動信息，從而為國際援助組織和管理決策者提供了極為有效的決策支持。

　　以海地災后手機數據分析為起點，呂欣及其合作者積極參與了2013年孟加拉國臺風救災、2014年西非埃博拉病毒防控、2015年尼泊爾大地震救災等重大災害救援與管理，生成的報告得到了當地政府和聯合國相關組織的高度重視，被聯合國人口基金會、聯合國人道事務辦公室等采用。

　　網絡抽樣可以更優化

　　2006年，呂欣以四川大學管理科學專業第二名的成績被保送至國防科大信息系統與管理學院，師從管理學著名專家譚躍進教授，主要開展復雜網絡方面的研究。復雜網絡，就是在龐大復雜的網絡環境中找到維系網絡關系的核心節點。

　　2009年，呂欣赴瑞典卡羅林斯卡學院攻讀博士學位，并在斯德哥爾摩大學社會學系擔任助理研究員。經過縝密考慮，他轉向研究網絡數據挖掘與分析技術，主攻網絡抽樣方法。主要針對高危、特殊人群，通過他們在社交關系中的特點進行抽樣分析，這對公共安全和網絡安全工作來說是一項巨大的突破。

　　網絡抽樣作為比較成熟的網絡數據挖掘方法，已經在相關領域得到普遍承認和廣泛應用。然而，實際做好抽樣不僅限于了解被抽樣群體，而是要通過少數人群了解多數人群，其中涉及很專業的數學算法和計算機知識。

　　“因為以往做網絡抽樣時，很多假設條件在現實中根本不滿足，就會導致推斷存在誤差，甚至與真實情況相去甚遠。”呂欣解釋說，“實際上，我做了一項改進方法，把推測更加逼近真實值的工作，大大優化了統計方法。”

　　短短幾年時間，呂欣取得了一系列突破：在國際上首次對網絡抽樣方法的統計假設提出質疑，并采用在線網絡數據對這項研究的偏差進行綜合評估，在此基礎上獨立開發出一種使用中心網絡數據的新方法，避免了傳統方法的局限性。他還設計開發了國際上首個在線社會網絡調查系統，關于Twitter在線社會網絡挖掘技術的研究成果，在所有同時期的9.4萬多篇論文中，其影響力位列前4%。

　　通過呂欣的一系列創新性改進，使用社會網絡可以較容易地調查和發現以往研究人員難以接觸的社會群體，如吸毒者等。并能通過有限的調查樣本對總體情況進行估計，從而為公共安全、網絡檢測和控制等提供寶貴信息。該方法目前已在世界范圍內得到廣泛應用。

　　創新路上永無止境

　　將大數據分析成果應用于應急救援、社會管理，這只是呂欣科研工作中的一小部分。讓大數據服務國防，為未來戰爭插上信息化翅膀，這是呂欣的強軍夢。

　　“體系對抗、聯合作戰、信息化戰爭都會產生大量數據，如通信、偵查、人員、裝備、指揮控制、火力對抗等等。只有全面、準確、及時地把握戰場態勢的發展變化，從龐大的數據中挖掘出對敵的關鍵節點，才能高效地組織對抗，破解戰爭迷霧，實現戰爭的精確設計。”呂欣說。

　　從走進國防科大的那一天開始，呂欣就高度關注網絡理論的實際應用，創新地提出了戰術通信網絡時空演化模型、信息遠距離傳播算法以及網絡最短路徑節點合并算法，并在復雜網絡抗毀性研究上做了部分工作，其戰術通信網絡模型的研究在我軍一些部門已經得到應用。“高智慧、無人化將是未來戰爭的主要特點，大數據技術在完成超越傳統指揮員反應能力的戰場應對中大有可為。”呂欣認為。

　　2013年，呂欣在人類移動行為動力學及軌跡可預測性研究上取得突出成果，成功將大數據分析方法應用到重大自然災害事件的應急管理中，開發出一套用于人群移動軌跡預測的馬爾科夫模型。成果在《Nature》《PNAS》等國外高水平期刊上得以發表，成為學校首位先后兩次在國際頂尖學術期刊上發表文章的學者。國外同行極力挽留他留下來工作，美國圣塔菲研究所等頂級科研機構也向他發出邀請。他都婉言拒絕，“無論何時，只要祖國需要，我就義無反顧”。回校后，他積極參與到軍隊相關任務攻關中，為總部決策提供了關鍵技術支撐。

　　為把研究成果服務到實際工作中，呂欣還積極參與國際公益活動。通過分析手機數據，定位人流移動，為自然災害管理提供免費、及時、有效的決策支持。因為時差的關系，呂欣往往是在半夜收到國外合作者發來的災區數據。為了加快研究進度、高效完成數據整理和分析，他經常連續把自己關在實驗室，最終保證在12小時內完成數據分析和提交首份報告，并及時進行數據和報告的更新，為國際救援搶到了寶貴的黃金時間。

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