貝葉斯：“非常規”的非常利器

■胡文瑞專欄

貝葉斯：“非常規”的非常利器

■胡文瑞專欄

從某種程度上說，貝葉斯信念網絡是幫助專家認識非常規天然氣資源的一種出色工具和手段。

說起埃克森美孚成功收購美國XTO能源公司,有一條經驗不得不提到，那就是埃克森美孚在此過程中靈活應用了貝葉斯信念網絡。它是為了解決不確定性和不完整性問題而提出來的，在許多領域獲得了廣泛應用。從某種程度上講，貝葉斯信念網絡是幫助專家認識非常規資源（頁巖氣、致密地層氣和煤層甲烷氣）的一種工具和手段。

貝葉斯“信念網絡”是基于概率推理的圖形化網絡，直觀描述事物之間的因果關系，說白了就是要弄清楚事物之間的“相互關系”、“受控聯系”和“被控關系”。

貝葉斯“信念網絡”也是一種完整的數學模型,就是通過一些變量的信息來獲取其他信息的過程。因此，了解和預測非常規資源的商業價值，便需要了解非常規資源復雜的自然系統以及該系統對工程干預做出反應的方式。

埃克森美孚公司開發貝葉斯“信念網絡”的目的，是想作為工程師提升工作認識的工具，如資源評估、資源開發。以貝葉斯理論建立起來的貝葉斯“信念網絡”，在于認識“非常規資源有效開發的相互因果關系”，巧妙地使社會科學的思想方法與自然科學的技術設計相結合，并嫁接到致密地層氣、頁巖氣、煤層氣和頁巖油等資源開發。

實際上，貝葉斯“信念網絡”本身不是很聰明，看起來還很煩瑣，但運用“信念網絡”可以使專家學者變得更聰明，好像自己是一個“戰役的統帥”，又好像是社會學家或哲學家。毫無疑問，“信念網絡”給人們提供了一種認識事物的科學方法。

貝葉斯“信念網絡”的運作有著嚴格的步驟。第一是確定主題，明確目標是什么；第二是按主次關系，分層次、分重點找出相關聯問題；第三是對找出的相關聯問題，分析主要、次要問題，特別是關鍵點問題，然后逐一研究解決；第四是最終形成的“信念網絡圖”，經過前幾步后，網絡圖之間的因果關系就一目了然；第五是以實踐成果再驗證“信念網絡”的科學性，對出現的偏差及時予以修正。

這種宏觀的網絡，每一個節點我們都視作主題的每一個信念，鍥而不舍地去研究、去解決，而且整體上完全可以把握主題目標的宏觀進度，了解到每一個信念目標在貝葉斯網絡中所起的作用，整體提升信念網絡的宏觀效應，說穿了就是整體提升非常規資源的開發水平和社會商業價值。

不過，貝葉斯信念網絡的建造是一個復雜的任務，需要知識工程師和專業領域的專家參與。在實際操作中，它可能是反復交叉進行而不斷完善的，是面向非常規資源開發的診斷應用。

貝葉斯“信念網絡”的建造所需要的信息來自多種渠道，如技術手冊、生產過程、研究過程、試驗過程、現場資料以及專家經驗等。

首先將非常規資源開發分為各個相互獨立且完全包含的類別，然后對各個類別分別建造貝葉斯“信念網絡”模型。需要注意的是，診斷模型只在發生影響因素時啟動。通常情況下問題是由一個或幾個原因造成的，這些原因又可能由一個或幾個更低層次的原因造成。

建立起“信念網絡”的節點關系后，還需要進行概率估計、分析、研究。具體方法是,假設在某問題的原因出現的情況下，估計該主要和次要原因的各個節點的條件概率。這種局部化概率估計的方法，可以大大提高非常規資源的認識效率。

如果該實例節點中，信度網絡是簡單的有向圖結構，在它的節點數目少的情況下，可以采用貝葉斯網絡的精確推理。它包含多樹傳播算法、團樹傳播算法、圖約減算法，針對實例事件進行選擇恰當的算法。如果該實例所畫出節點圖形結構復雜且節點數目多，我們可采用近似推理算法去研究，具體實施的時候最好能把復雜龐大的網絡進行化簡，然后再與精確推理相結合來考慮。

貝葉斯理論是貝葉斯“信念網絡”處理不確定性信息的重要工具。毫無疑問，貝葉斯“信念網絡”為概率模擬非常規油氣資源評估提供了一個出色的工具和便捷的方法。