贝叶斯：“非常规”的非常利器

■胡文瑞专栏

贝叶斯：“非常规”的非常利器

■胡文瑞专栏

从某种程度上说，贝叶斯信念网络是帮助专家认识非常规天然气资源的一种出色工具和手段。

说起埃克森美孚成功收购美国XTO能源公司,有一条经验不得不提到，那就是埃克森美孚在此过程中灵活应用了贝叶斯信念网络。它是为了解决不确定性和不完整性问题而提出来的，在许多领域获得了广泛应用。从某种程度上讲，贝叶斯信念网络是帮助专家认识非常规资源（页岩气、致密地层气和煤层甲烷气）的一种工具和手段。

贝叶斯“信念网络”是基于概率推理的图形化网络，直观描述事物之间的因果关系，说白了就是要弄清楚事物之间的“相互关系”、“受控联系”和“被控关系”。

贝叶斯“信念网络”也是一种完整的数学模型,就是通过一些变量的信息来获取其他信息的过程。因此，了解和预测非常规资源的商业价值，便需要了解非常规资源复杂的自然系统以及该系统对工程干预做出反应的方式。

埃克森美孚公司开发贝叶斯“信念网络”的目的，是想作为工程师提升工作认识的工具，如资源评估、资源开发。以贝叶斯理论建立起来的贝叶斯“信念网络”，在于认识“非常规资源有效开发的相互因果关系”，巧妙地使社会科学的思想方法与自然科学的技术设计相结合，并嫁接到致密地层气、页岩气、煤层气和页岩油等资源开发。

实际上，贝叶斯“信念网络”本身不是很聪明，看起来还很烦琐，但运用“信念网络”可以使专家学者变得更聪明，好像自己是一个“战役的统帅”，又好像是社会学家或哲学家。毫无疑问，“信念网络”给人们提供了一种认识事物的科学方法。

贝叶斯“信念网络”的运作有着严格的步骤。第一是确定主题，明确目标是什么；第二是按主次关系，分层次、分重点找出相关联问题；第三是对找出的相关联问题，分析主要、次要问题，特别是关键点问题，然后逐一研究解决；第四是最终形成的“信念网络图”，经过前几步后，网络图之间的因果关系就一目了然；第五是以实践成果再验证“信念网络”的科学性，对出现的偏差及时予以修正。

这种宏观的网络，每一个节点我们都视作主题的每一个信念，锲而不舍地去研究、去解决，而且整体上完全可以把握主题目标的宏观进度，了解到每一个信念目标在贝叶斯网络中所起的作用，整体提升信念网络的宏观效应，说穿了就是整体提升非常规资源的开发水平和社会商业价值。

不过，贝叶斯信念网络的建造是一个复杂的任务，需要知识工程师和专业领域的专家参与。在实际操作中，它可能是反复交叉进行而不断完善的，是面向非常规资源开发的诊断应用。

贝叶斯“信念网络”的建造所需要的信息来自多种渠道，如技术手册、生产过程、研究过程、试验过程、现场资料以及专家经验等。

首先将非常规资源开发分为各个相互独立且完全包含的类别，然后对各个类别分别建造贝叶斯“信念网络”模型。需要注意的是，诊断模型只在发生影响因素时启动。通常情况下问题是由一个或几个原因造成的，这些原因又可能由一个或几个更低层次的原因造成。

建立起“信念网络”的节点关系后，还需要进行概率估计、分析、研究。具体方法是,假设在某问题的原因出现的情况下，估计该主要和次要原因的各个节点的条件概率。这种局部化概率估计的方法，可以大大提高非常规资源的认识效率。

如果该实例节点中，信度网络是简单的有向图结构，在它的节点数目少的情况下，可以采用贝叶斯网络的精确推理。它包含多树传播算法、团树传播算法、图约减算法，针对实例事件进行选择恰当的算法。如果该实例所画出节点图形结构复杂且节点数目多，我们可采用近似推理算法去研究，具体实施的时候最好能把复杂庞大的网络进行化简，然后再与精确推理相结合来考虑。

贝叶斯理论是贝叶斯“信念网络”处理不确定性信息的重要工具。毫无疑问，贝叶斯“信念网络”为概率模拟非常规油气资源评估提供了一个出色的工具和便捷的方法。