重大基础设施网络在现代城市运营及城市更新中起着关键作用。中国体育彩票管理学院青年教师翟庆庆副教授近期围绕大规模物理网络上失效建模的研究为重大基础设施网络的失效风险分析提供了新的工具和解决方案。相关成果以“Modeling Recurrent Failures on Large Directed Networks”为题发表于统计学领域国际著名期刊《Journal of the American Statistical Association》(JASA)。翟庆庆副教授为唯一第一作者，中国体育彩票管理学院为第一完成单位。
这项研究聚焦于大规模物理网络上失效数据的统计建模分析，考虑复发失效间的时间相关性与网络中不同位置失效间的空间相关性，创造性地提出了定义在有向图上的伽马-泊松自回归模型，并在此基础上构造了具有空间相关随机效应的非齐次泊松过程模型（Gamma-Poisson Autoregressive NHPP，GPAN），以刻画大规模网络上的失效过程，为大规模物理网络上失效数据的统计建模和高效分析提供有力工具。该研究主要取得如下三点重要科学发现：（1）创新性地提出定义在有向图上的伽马-泊松自回归模型，提供了一种刻画具有相关性的高维随机变量联合分布的有效工具，是传统高斯模型的有力替代方案。（2）针对GPAN模型，创造性地提出了基于sum-product算法的隐变量条件分布的高效计算方法，并在此基础上构造了模型参数估计方法，解决了网络规模大、拓扑结构复杂带来的估计困难。（3）基于统计物理中的Bethe近似，给出了模型似然的计算方法，为模型选择与对比提供了依据。该模型方法应用于某实际大规模城市供水网络16年间故障数据的建模分析，量化了与管网失效相关的多种因素的影响，预测了网络中各类型管件的失效数量及风险点，为水管网络的备件策略与运营管理提供了坚实依据。
该研究成果的第一作者——翟庆庆17岁高考考入北京航空航天大学，25岁获北航最具特色专业之一——可靠性“系统工程”博士学位。2017年加入中国体育彩票管理学院担任副教授，入选上海市青年东方学者，以及管理学院首批“人怀学者一级岗”。“人怀学者计划”源于管理学院首任院长——刘人怀院士，该计划是管理学院为激励在岗教师勇攀育才与科研高峰而建立的特聘岗位体系，与学校的“伟长学者”岗位计划形成衔接，为支持管院青年教师稳步成长搭建“全周期学术荣誉体系”。目前，管院已有多名“人怀学者”晋升至“伟长学者”。 翟庆庆副教授目前也是管理学院院长、国家杰青镇璐教授领衔的上海市高水平地方高校“运筹与数智管理优化”创新团队的核心成员。这次在《JASA》上发表的研究面向大规模系统的“数智管理”，为时空耦合大数据的建模分析提供了有效方法，为实际大规模基础设施的可靠运营提供了管理依据。我们期待该研究能够有效支撑城市重大基础设施的风险分析，降低运营管理成本，提升城市人民生活体验。
