本文為范維澄院士主持的中國工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究公共安全跨領域課題研究報告，原文刊載于《中國工程科學》2017年01期。作者劉奕，倪順江，翁文國，范維澄。

構建以公眾生命財產(chǎn)安全、社會安定有序和經(jīng)濟社會系統(tǒng)持續(xù)運行為核心目標的安全保障型社會是實現(xiàn)強國目標的必有之義。在工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究中，公共安全作為一個跨領域的研究課題，面向科技強國和小康社會目標，結合我國國情和發(fā)展需求，開展公共安全科技發(fā)展戰(zhàn)略研究和路徑設計。本文探討了構建安全保障型社會的內(nèi)涵，介紹了以建設全方位、立體化的公共安全體系為目標的公共安全科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究和發(fā)展路徑，提出了我國公共安全科技發(fā)展的總體思路和戰(zhàn)略構想。

前言

公共安全以保障人民生命財產(chǎn)安全、社會安定有序和經(jīng)濟社會系統(tǒng)的持續(xù)運行為核心目標。安全發(fā)展理念是新時期重要的發(fā)展理念，構建安全保障型社會是實現(xiàn)強國目標的必有之義。

自2003年公共安全作為重要領域被納入國家經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃和國家科技規(guī)劃以來，我國公共安全科技水平和保障能力得到迅速提升，成果顯著。

國家應急平臺體系基本建成，應急能力建設大幅提升，增強了對突發(fā)事件應對和管理的能力；

自然災害監(jiān)測預測預警時效性和準確性明顯提升，社會安全風險防控網(wǎng)絡基本形成，快速反應和現(xiàn)場處置能力顯著增強，公共安全綜合保障一體化和社會化趨勢日漸明顯；

成套化技術裝備體系向國外輸出，國際技術競爭力明顯提升，如ECU911技術系統(tǒng)在厄瓜多爾7.8級地震救援和震后重建中發(fā)揮了巨大作用。

隨著我國工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化的快速推進，公共安全事件易發(fā)、頻發(fā)和多發(fā)的趨勢日漸明顯，公共安全問題總量居高不下且復雜性加劇，潛在風險和新隱患增多，防控難度加大，這些都給突發(fā)事件的應對和公共安全的保障提出了新挑戰(zhàn)。健全公共安全體系，全面提升公共安全保障能力，構建安全保障型社會是重大而緊迫的歷史使命。

國內(nèi)外公共安全形勢及發(fā)展歷程

公共安全是世界各國經(jīng)濟社會良性發(fā)展和國家管理正常運行的前提和基礎。在2001年“9·11恐怖襲擊事件”的巨大沖擊下，公共安全受到高度重視并被世界各國上升到國家戰(zhàn)略的高度。美國、英國、日本、德國等國家均構建了突發(fā)事件管理和應對系統(tǒng)，制定了相關法案以及各類應急預案，確保重大突發(fā)事件的高效應對。

美國建立了國家突發(fā)事件管理系統(tǒng)（NIMS），于2003年發(fā)布了《第8號國土安全總統(tǒng)令》，提出強化美國國家突發(fā)事件的應急準備工作，以便對各類突發(fā)事件開展有效預防；并于2011年開始實施國家戰(zhàn)略風險評估（SNRA）。

英國建立了綜合應急管理系統(tǒng)，于2001年出臺《國內(nèi)突發(fā)事件應急計劃》，提出對可能致災因子進行風險評估，并于2002年發(fā)布《風險：提升政府管理風險與不確定性的能力》報告，2005年開始進行風險排查登記工作，評估未來5年內(nèi)英國可能面對的重大災害與威脅。

日本建立了從中央到地方的防災減災資訊系統(tǒng)及應急反應系統(tǒng)。

德國建立了危機預防信息系統(tǒng)。

我國自2003年的“SARS事件”后更加重視公共安全問題，構建了以“一案三制”為代表的應急管理制度，建設了“縱向到底，橫向到邊”的國家應急平臺體系。

近年來，隨著新技術的發(fā)展和全球化趨勢的推動，對公共安全的高度重視已經(jīng)成為國際共識，公共安全科技創(chuàng)新與引領成為國際趨勢。

2015年聯(lián)合國通過了《2015—2030仙臺減輕災害風險框架》，提出大幅降低災害對全球人口、經(jīng)濟、重要基礎設施和服務的影響。

美國發(fā)布《災害應對與韌性2030：在“不確定”時代的戰(zhàn)略行動》，將未來公共安全綜合保障聚焦于個體角色變化、關鍵基礎設施保護以及新技術應用等方面，確定未來公共安全發(fā)展的目標為更全面的準備、更準確的預測、更科學的響應和更迅速的恢復。

歐盟發(fā)布《地平線2020計劃》，專門提出“安全社會-保障歐洲及其公民的自由與安全”板塊，將保護公民安全、打擊犯罪和恐怖主義、保護民眾不受自然災害和人為事件的傷害等作為主要研究方向。

日本在《科學技術基本計劃（2016—2020）》中確定了13個科技創(chuàng)新重點方向，其中國家安全保障等4個方向與公共安全直接相關。

我國的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》對公共安全科技發(fā)展進行了系統(tǒng)的研究和部署。

經(jīng)過近十年的迅速發(fā)展，目前我國公共安全四大核心技術——風險評估與預防技術、監(jiān)測預測預警技術、應急處置與救援技術、綜合保障技術的總體水平已超越發(fā)展中國家水平，但與國際領先水平仍有約十年的差距。與國際水平相比較，我國公共安全領域技術水平已形成“領跑、并跑、跟跑”三跑并行的基本格局，但絕大部分還處于“跟跑”狀態(tài)（見圖1、圖2）。與技術領先國家相比，我國基礎研究成果向優(yōu)勢技術轉化的能力較弱，技術競爭還處于劣勢；引領和支撐國家公共安全治理體系與治理能力現(xiàn)代化的科技創(chuàng)新體系尚待健全。

圖1 我國公共安全領域技術水平的基本格局

圖2 我國公共安全四大核心技術與國際領先水平的差距

公共安全科技體系

公共安全科技體系的框架可以用一個三角形來表征，如圖3所示。三角形的三條邊分別是：突發(fā)事件、承災載體和應急管理，聯(lián)接這三條邊的是災害要素，包括物質、能量和信息。

圖3 公共安全三角形模型

災害要素本質上是一種客觀存在，災害要素超臨界或遇到一定的觸發(fā)條件就可能導致突發(fā)事件。公共安全科技發(fā)展的主要任務是通過對突發(fā)事件、承災載體和應急管理三方面的研究和有效控制，實現(xiàn)公共安全保障。

針對突發(fā)事件，研究其孕育、發(fā)生、發(fā)展到突變的演化規(guī)律及其產(chǎn)生的物質、能量和信息等風險作用的類型、強度及時空特性。

針對承災載體，研究其在突發(fā)事件作用下和自身演化過程的狀態(tài)及其變化，可能產(chǎn)生的本體和/或功能破壞，及其可能發(fā)生的次生、衍生事件。

針對應急管理，研究在上述過程中施加人為干預，從而預防或減少突發(fā)事件的發(fā)生，弱化其作用；增強承災載體的抵御能力，阻斷次生事件的鏈生，減少損失；避免應急不當可能造成的突發(fā)事件的再生及承災載體的破壞，以及代價過度。

公共安全領域的核心技術包括風險評估與預防技術、監(jiān)測預測預警技術、應急處置與救援技術、綜合保障技術，如圖4所示。

風險評估與預防技術是以預防或減少突發(fā)事件的發(fā)生，增強承災載體的抵御能力和增強應急能力為目標，包括風險隱患識別技術、風險分析與評價技術、風險防范與控制技術等二級技術；

監(jiān)測預測預警技術以實現(xiàn)突發(fā)事件的全方位監(jiān)測、精確定位、準確態(tài)勢預測和全覆蓋實時預警為目標，包括公共安全監(jiān)測監(jiān)控技術、突發(fā)事件預測預報技術、突發(fā)事件預警與發(fā)布技術等二級技術；

應急處置與救援技術以實現(xiàn)對突發(fā)事件的高效應急為目標，包括災情評估與綜合研判技術、應急決策支持技術、應急現(xiàn)場傳感與通信技術、人員搜救與疏散避難技術、現(xiàn)場處置與控制技術等二級技術；

綜合保障技術以為公共安全預防與應急準備、監(jiān)測預警、應急處置與救援和恢復重建全過程提供基礎與技術保障為目標，包括應急過程與能力評估技術、公共安全數(shù)據(jù)支撐技術、公共安全標準化及認證認可技術、公共安全實驗試驗與仿真技術、突發(fā)事件情景構建與推演技術、公共安全培訓演練與科普教育技術等二級技術。

圖4公共安全領域核心技術體系

公共安全科技發(fā)展的目標和任務

（一）發(fā)展思路

堅持“自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領未來”的指導方針，立足當前，著眼未來，加強高新技術應用和綜合集成，強化實時感知預知、大數(shù)據(jù)分析決策、多功能智能化應急裝備等關鍵技術的研發(fā)，聚焦“安全”和“智慧”，以科技創(chuàng)新為驅動，以風險預防為立足點，以有效應對和安全韌性提高為目標，構建全方位立體化的公共安全網(wǎng)，系統(tǒng)部署，重點突破，實現(xiàn)我國公共安全由被動應對型向主動保障型的轉變。

（二）發(fā)展目標

健全公共安全體系，構建全方位立體化的公共安全網(wǎng)，構建安全保障型社會。

1.在風險評估與預防方面，實現(xiàn)已有風險可控，未來風險可知；

2.在監(jiān)測預測預警方面，實現(xiàn)信息全面感知、數(shù)據(jù)多源融合、預測高度智能和預警精準發(fā)布；

3.在應急處置與救援方面，實現(xiàn)應急指揮有力、應急協(xié)同有序、應急處置高效；

4.在綜合保障方面，實現(xiàn)城市與社區(qū)韌性持續(xù)增強、應急資源深度共享、應急平臺與裝備的一體化穩(wěn)固支撐。

（三）重點方向

面向未來公共安全復雜巨系統(tǒng)“風險-預測-處置-保障”高度聯(lián)動和智慧、韌性管理的重大發(fā)展需求，構建全方位立體化的公共安全網(wǎng)，實現(xiàn)跨領域、跨層級、跨時間、跨地域全方位的公共安全保障。公共安全科技發(fā)展包括以下5個重點方向。

1.全周期和全鏈條式的風險評估與預防

發(fā)展多災種多尺度多物理場綜合化和系統(tǒng)化風險評估技術、多災害耦合致災過程模擬和情景構建技術、潛在未知風險的評估技術，實現(xiàn)風險評估的定量化、標準化、系統(tǒng)化。

2.多災種和多領域協(xié)同監(jiān)測預測預警

發(fā)展綜合考慮大氣、海洋、生物、固體地球相互作用、綜合考慮多種災害交互作用的公共安全模擬預測技術，多行業(yè)多領域協(xié)同的系統(tǒng)化監(jiān)測預警技術，實現(xiàn)監(jiān)測的綜合化、預測的智能化、預警的精準化以及監(jiān)測預測預警的一體化。

3.跨區(qū)域、跨層級、跨部門深度融合應急處置與救援

發(fā)展多功能、一體化的應急現(xiàn)場處置與救援關鍵技術、快速疏散和避難技術、多維信息實時傳輸技術、輿情深度分析技術、虛擬仿真技術、人員自動搜救技術、人體損傷評估技術、人-機-物深度融合在線應急感知技術、應急機器人技術等。促進協(xié)調(diào)有序性，增強惡劣災害條件下的救援能力，實現(xiàn)應急處置與救援的高能化與高效化。

4.標準化的公共安全應急技術裝備體系

針對突發(fā)事件應對中人員救護和現(xiàn)場處置薄弱的問題，圍繞公共安全應急的關鍵裝備和應急需求，開展基礎科學問題、共性關鍵技術、技術標準化和產(chǎn)業(yè)化等研究，研發(fā)出一批標準化、體系化、成套化、智能化的應急裝備，全面提升應急保障能力。

5.公共安全綜合保障一體化平臺

面向公共安全的業(yè)務持續(xù)管理和跨行業(yè)深度融合需求，研發(fā)和構建公共安全綜合保障一體化平臺，實現(xiàn)風險評估與預防、監(jiān)測預測預警、應急處置與救援的高度綜合保障，實現(xiàn)與交通安全、危險化學品管控、輿情監(jiān)管、防恐反恐、電力安全、水利安全等領域的深度融合，提高公共安全的綜合保障能力。

（四）重大科技研究與工程建設任務

1.多圈層耦合、多領域融合的公共安全大型模擬器

研究綜合考慮大氣、海洋、生物、固體地球相互作用以及復雜性的模擬技術，實現(xiàn)地球系統(tǒng)各圈層、各物理生化過程、相互作用耦合機制的模擬和表達。

研究綜合指標體系、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、情景演化等方法的風險評估技術，實現(xiàn)危險化學品、重點設施（危險化學品倉庫、城市管網(wǎng)、深海管道、交通樞紐等）、重要能源（電、油、氣、氫）等的全生命周期管理和全鏈條風險評估。

研究大規(guī)模密集人群風險預警與疏散疏導技術、大規(guī)模交通疏散仿真技術、應急交通評估技術，構建區(qū)域疏散避難系統(tǒng)。

研究重大災害情景的感知、再現(xiàn)、仿真、推演技術，實現(xiàn)數(shù)字化信息與物理場信息的有效疊加，實現(xiàn)復雜災害場景及其發(fā)展演化過程的模擬仿真與情景推演。

研究網(wǎng)絡輿情傳播推演技術和面向防恐反恐的特殊個體識別、跟蹤與追溯過程的模擬推演技術，實現(xiàn)線上–線下一體化的事件模擬與推演。

研究與電力系統(tǒng)、水利系統(tǒng)等多種行業(yè)領域相關的公共安全問題模擬技術，實現(xiàn)多事件和事件鏈推演。構建多圈層耦合、多領域融合的地球系統(tǒng)模擬和突發(fā)事件演化模擬的大型綜合模擬器。

2.全方位立體化公共安全網(wǎng)

編制全方位立體化公共安全網(wǎng)，實現(xiàn)風險評估與預防、監(jiān)測預測預警、應急處置與救援、綜合保障四個方面的橫向節(jié)點研究，以及交通安全、危險化學品、輿情、防恐反恐、電力安全、水利安全等縱向節(jié)點研究，實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點之間互聯(lián)互通，合力突破公共安全領域關鍵技術創(chuàng)新和關鍵設備研發(fā)的瓶頸，持續(xù)解決公共安全領域核心的科學技術問題，實現(xiàn)行業(yè)深度融合的全方位立體化公共安全網(wǎng)。

3.城市公共安全與韌性保障工程

隨著城鎮(zhèn)化速度的加快，出現(xiàn)較多的大城市、特大城市及城市群，城市公共安全形勢日益嚴峻，人員聚集場所、道路交通、生命管網(wǎng)等脆弱性增加。針對以城市（城鎮(zhèn)）為載體的高密度人員聚集區(qū)域的公共風險，建立符合我國各類人群特征的行為庫，建成基于多源數(shù)據(jù)的城市動態(tài)風險監(jiān)測、識別和評估平臺。結合應用地理信息系統(tǒng)（GIS）、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等多項新技術，建成智能化、網(wǎng)聯(lián)化的城市快速疏散和避難系統(tǒng)。對城市規(guī)劃、生命線管網(wǎng)、重要設施和關鍵場所等進行全生命周期的管理，形成完善的城市管網(wǎng)系統(tǒng)、重要設施和關鍵場所安全評價體系，建成全國統(tǒng)一的城市安全管理與韌性保障平臺。

4.公共安全研究基地建設

建設一批國際先進的公共安全研究基地，如國家實驗室、工程中心、創(chuàng)新中心等，包括開展突發(fā)事件的實驗再現(xiàn)和耦合性機理研究的各類型實驗室；進行原生突發(fā)事件、次生事件、事件鏈發(fā)展演化的大型實驗研究基地；進行產(chǎn)品檢測和裝備的公共安全檢測測試中心和認證基地；進行突發(fā)事件全過程模擬仿真、情景推演、綜合研判、決策指揮等核心技術的實驗驗證基地、數(shù)據(jù)庫和計算平臺，先進可視化系統(tǒng)與平臺等。

展望與挑戰(zhàn)

展望未來，量子技術、人工智能、增材制造、微納制造、生物制造、新能源革命、新型交通方式、海洋經(jīng)濟、空間探索、萬物互聯(lián)等新興技術在為人類生活提供大量便利和優(yōu)勢的同時，也給公共安全帶來了新的風險。經(jīng)濟全球一體化、老齡化社會、自然災害的強度和頻次增加、恐怖主義等新形勢也給未來公共安全帶來新的挑戰(zhàn)。

（一）未知風險的評估

基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、模擬仿真、情景推演等技術構建風險預測預判工具，分析新技術、新材料、新產(chǎn)業(yè)、新政策等可能存在的無法承受或未認知到的潛在風險，實現(xiàn)對未知風險的預判以及災害先兆事件的研究和關注。

（二）“數(shù)據(jù)-計算-推理”深度融合的未來推演

基于“數(shù)據(jù)-計算-推理”深度融合的未來推演理論和方法，從網(wǎng)絡節(jié)點角度能夠實現(xiàn)重點場所和設施、重要能源與儲備、重大工程等全生命周期的監(jiān)測預測預警；從全網(wǎng)覆蓋角度，能夠預測未來新技術革命、全球格局變化等對公共安全形勢帶來的影響，推動構建面向未來的公共安全應對體系。

（三）信息泛在化與萬物互聯(lián)形式下的公共安全

計算和通信等技術領域的變革，無限數(shù)據(jù)、無限存儲、無限帶寬將成為未來趨勢，萬物互聯(lián)、人機交互，數(shù)據(jù)獲取-處理-分析高度集成化與個性化，政府-機構-公眾的高度交互與協(xié)同，決策結構與流程的扁平化，都給公共安全科學技術的發(fā)展、治理和服務能力的提升帶來極大的挑戰(zhàn)。適應新形勢，迎接新挑戰(zhàn)，亟須健全公共安全體系，構建安全保障型社會，為人類社會的發(fā)展和進步保駕護航。