【战略前沿】紧急警报与预警系统:当前知识与未来研究方向(摘译)
来源: http://www.nap.edu/24935
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2018-06-26

 

紧急警报与预警系统:当前知识与未来研究方向

 

 

工程与物理科学局

计算机科学与电信理事会

未来紧急警报与警告系统研究方向委员会

 

美国国家科学工程医学院

共识研究报告

 

美国科学院出版社

华盛顿特区

 

 

前言

 

60多年来人们对灾害响应的研究已经产生了许多涉及人们如何响应那些表明其身处风险信息的洞见,以及在何种情况下人们最可能采取的适当保护行动。这类工作大部分是由传统媒体完成。随着互联网、移动电话及其应用(如社交媒体)的推出,公共警报与预警的格局发生了变化。经过包括卡特里娜飓风在内的一系列自然灾害发生之后,美国向身处险境的人们发出有效警示的能力缺陷暴露了出来。因此,国会于2006年发布了《预警、警报与应对网络(WARN)法案》。该立法鼓励采用更新的技术,包括通过移动设备传播警报与预警信息,此前的警报技术无法达到这种效果。

我们对使用新技术传播和接收信息如何改变或调整公众的反应或警觉,公共安全官员如何最佳使用其警报能力等方面的情况还知之甚少。比如,如何在由于技术或政策决策限制造成的有限的警报内容所传播的消息情况下最大化的发挥警报的有效性,或者如何在当今信息丰富的环境中最好地利用警报与预警,我们对这些所知不多。此外,关于社交媒体在灾害中的应用的正式研究十分有限,还有许多悬而未决的问题,包括政府官员如何使用社交媒体警示公众并获得对态势的感知,公民的额外输入信息提供的挑战和机会、相关的安全和隐私风险、以及应对谣言和虚假信息的策略等。

包括最近由国土安全部(DHS)资助的研究已经对这些问题提供了一些见解。 另外,在DHS的资助下,美国国家科学院曾经召开过3次研讨会,一次专注于通过手机发警报,一次考虑使用社交媒体,另一次则检测如何发出有地理信息的警报和预警。作为本研究的一部分,于2016年8月9-10日和2016年9月1日举行了研讨会。与会者包括DHS资助的研究人员以及其他灾害社会学、应急响应和技术方面的专家。2016年11月1-2日、2017年1月26-27日和2017年3月23日额外召开了情况通报会(收到的简报清单见附件C)。

本报告综述了DHS资助项目的研究结果(此工作的摘要见附件B)、科学院召开的学术研讨会以及其他对公众响应警报与预警的社会技术研究。在这一综述的基础上,委员会提出了一个研究议程,强调了应关注的未来研究重点领域。(栏P.1包含了任务陈述全文。)

当委员会就要结束这项工作时,美国经历了一系列包括Harvey、Irma和Maria飓风等重大自然灾害的破坏,以及在2017年10月1日在拉斯维加斯大道发生的枪击事件。这每一个事件都明确地提醒灾害对我们所在社区的影响,以及通过向公众及时有效地传播应对此类事件的重要性。关于2017年10月加利福尼亚森林大火的早期报告,进一步强调了提高无线紧急警报系统的范围和效率的重要性和潜在益处,公共官员可以使用该系统向受影响地区的手机发送警报。

 

 

栏:P.1

任务陈述

 

一个特别委员会将对当前关于如何有效部署及使用紧急警报与预警系统的前沿知识进行综述,探索与未来计算、工程及社会科学研究相关的需求。委员会将举办一次研讨会,收集来自国土安全部(DHS)科学与技术局资助研究的最新成果,同时促进技术人员、社会科学研究者以及应急管理人员之间的对话。本研究委员会报告将概括DHS的研究成果,提供有关紧急警报与预警的前沿知识概述,提供其与公民互动的关系以及所的需信息,并提出一项跨学科的研究议程,以强调目前存在的差距以及未来的需求。

 

我们试图勾勒出一个研究计划,不仅研究过去灾害和现有技术的相关问题,而且还设想未来的综合警报与预警技术和系统可能是什么样子。由于自然和人为灾害的发生频率和破坏程度都在增加,我们希望未来的系统能够更易于适应一系列新的灾害,并能更快速地整合更新的技术。

 

主席:Ramesh Rao     

未来紧急警报与预警系统研究方向委员会

 

摘要

 

在一系列包括卡特里娜飓风在内的自然灾害发生之后,美国向身处险境的人们发出有效警示的能力缺陷暴露了出来,因此,国会于2006年通过了《警告、警报与响应网络(WARN)法案》。自20世纪90年代中期紧急警报系统(EAS)取代了用于无线电和电视警报的紧急广播系统以来,这一法案引发了国家警报系统的首次重大变化。由此产生的综合公共警报与预警系统(IPAWS)将包括无线紧急警报(WEA)系统,可以向手机用户发送警报短信。(见栏S.1)

如今,诸如智能手机和社交媒体平台等新技术提供了与公众沟通的新途径,信息生态系统也更为广泛,包括额外的官方渠道,比如政府社交媒体账户、基于警报系统和反向911系统(指紧急情况下,911会给市民打电话)的选择性短信息服务;半官方渠道,比如主流媒体和连接设备上的天气应用;以及非官方渠道,比如社交媒体上的第一人称报道(指某个新产品发布出来后,用第一人称发布讯息的方式非常有趣诙谐,更易吸引粉丝并推广产品)。传统媒体也已经利用了这些新工具,包括他们通过利用自己的移动应用手段扩展了广播电台、电视及有线电视的覆盖范围;许多甚至开发自己的移动应用程序来发布信息。此外,私营公司开始利用其拥有的大量用户数据的优势来发现事件,并向其用户提供警报和预警以及其他与灾害有关的信息;例如,谷歌公司提供与搜索结果同时发出的警报,而“Facebook安全检查”发现紧急情况并为用户提供注册其状态的机会。像Waze这样的应用程序,可以为即将到来的司机提供有关交通状况的自动警报,也可由政府机构用于提供疏散信息。因此,有很多机会可以更好地发布、定位和定制紧急警报。

60余年关于公众对警报与预警响应的研究已经产生了许多洞见,这些见解包括人们如何响应那些他们处于风险的信息,以及在何种情况下人们最可能采取适当的保护行动等。其中一些(但不是全部)的研究结果被用于为设计和操作警报与预警系统提供信息,而且,新的见解还在不断涌现。特别是最近产生的研究成果,包括由美国国土安全部(DHS;概述见栏S.2,详述见附件B)资助的工作,仔细研究了当前和新出现技术对公众对警报与预警响应的影响,部分工作重点关注公众对未来可能通过新版本WEA(无线紧急警报)发布的信息有何响应。其中一些结果已被用于增强WEA――正如联邦通信委员会(FCC)发布的《WEA 2016报告与规则制定》的研究参考文献所证明[1]――包括了重要见解,即之前的WEA系统提供90字符长度的消息,无法满足产生快速公众响应[2]所需的信息质量及数量。通过这些研究,已经加深了解人们在灾害和灾难期间如何使用诸如社交媒体等其他工具[3]

本报告回顾了现有研究成果,考虑了实现效率更高的警报与预警[4]系统的新可能性,探讨了如何创建更有效的国家警报与预警系统,探讨了现有知识中的不足,并为提高国家警报与预警能力提出一项研究议程。

 

S.1

警报与预警的定义

 

传统上,“警报”用于表示已发生或可能发生的重大事件,而“预警”通常跟在警报之后并提供更多应采取何种保护措施的详细信息。然而,随着时间推移,这两个术语之间的区别已经模糊,因为人们对信息需求及对这些信息的响应出现了一种更为细致的了解,以及因为已经使用了新的通信技术进行传输这两种消息。警报与预警的目的是提供必要的信息来警示公众并采取必要的行动,确保其安全,并将信息传达给面临紧迫威胁的人群,从而最大限度地提高人们采取保护行动的可能性,尽量减少行动延迟。

有各种事件可能会触发警报与预警,包括恶劣天气等自然灾害和人为事件,如恐怖袭击、枪击、生物/化学威胁、民众骚乱以及严重的交通中断。

警报与预警可通过政府机构、学校系统(包括高等教育和K-12)、媒体站点或其他信息源发送,可以发送给个人、组织、特定群体或广大公众。比如,对于影响某一学校的灾害,警报发起者可以选择在给社区发警报之前先向学校管理者发出警报。

新技术使警报与预警能更精准地针对身处险境的子群体。类似地,警报可以只发送给那些特定学校的警报订阅者,也可以发给特定地理区域的每个人。针对性比较复杂:即使不在危险区域,人们也可能会收到警报;而身处危险区域的人们,可能会收到不直接适用的警报。

警报与预警可以在事件发生之前、期间或之后发送。所需信息类型和身处险境的人群会在事件发生的不同阶段变化。

 

一个未来综合警报与预警生态系统

IPAWS(综合公共警报与预警系统)和WEA(无线紧急警报)系统的开发和部署为公共警报建立了一种有价值的新工具,并且在挽救生命方面已经获得认可[5]。这种工具利用了手机无处不在的普遍性(有92%的美国成年人拥有手机,其中90%的人经常随身携带手机)[6]。然而,还有大量超越WEA的机遇来利用下一代广播与多播技术、新兴的物联网(IoT),以及移动设备根据用户需求或所处环境决定显示哪些消息的能力,该设备具有关于用户或环境和其他背景相关的信息。此外,新工具和技术的出现会给公众带来新的期望。通过公众正在使用的工具和通信设备发送给人们的警报和预警,而且还按他们所习惯的方式呈现信息才是最有效的。对于一个联系日益紧密以各种方式使用通讯传媒的人群来说,任何只依赖当前(小区)广播技术的方法都不足以作为警报与预警系统的主要手段。

 

发现:警报与预警系统存在于一个更大的通信和技术生态系统中,而政府设计和维护的系统必须适应这一更大的生态系统。

发现:为了更好的综合公共和私人通信机制及信息来源,继续提供旨在保护人们的健康与安全的必要信息,并拥有一个通过多种渠道的结构以允许警报与预警能够迅速接纳新技术,一个更有凝聚力的、全面的预警与预警系统十分必要。

发现:国家的警报能力,比如WEA和IPAWS,需要随着智能手机和其他移动宽带设备能力的提高以及更新技术的发展而演变进步。这种演进将需要技术研究和社会与行为科学研究的共同支撑。

 

一个综合警报与预警生态系统的演进

委员会设想了一个警报与预警系统,它不断利用新技术并能体现从灾害事件和研究中获取的新知识。在近期内,这可能意味着更多采用WEA及其他现有警报与预警系统,将当前有关公众反应的知识用于精心制作更有效的警报信息,同时把研究重点放在验证技术的实施方面,还涉及对现有技术进行调整——比如,用于提供发布地理定位信息的新技术——用于警报与预警系统。从长期看,这将包括更好地了解现有技术,探索新技术,并继续开展社会—技术研究,为未来警报能力的设计与运行提供科学支撑。本节对警报系统的近期和长期愿景进行具体描述,为下一节所述的研究议程奠定了基础。

 

近期:采用现有技术进行警报与预警

截止2016年8月8日,只有不到1/3的美国县市已经注册使用了综合公共警报与预警系统[7]网关,该系统允许消息发送者发送WEA消息。截至同一天,自WEA上线以来,美国州或地方政府发布了仅387次无线紧急警报;相比之下,美国国家气象局发布了大约200万次警报[8]。地方紧急事务官员更多的使用WEA,不仅意味着能够传播到更多的人口,还意味着使用量(用于天气以外的紧急事件)的增加可以提高对系统使用的熟悉程度,而这可以改善公众响应时间。

即将出台的FCC(联邦通信委员会)发布的WEA新规则将信息长度扩展到360个字符,同时允许在信息中使用Web链接(URL)[9]。尽管DHS(国土安全部)的项目研究了一系列信息长度,但没有一项研究特别关注360个字符的信息、FCC规则指定的这种字符长度或使用URL的方式,这些将允许一个用户访问附加信息。因此,虽然新规定为那些难以用90个字符发送有用信息的应急管理人员提供了新的机会,但仍需开展研究以确定包含哪些信息、如何在WEA本身的信息中以及在它链接到的任何媒体上最佳显示附加信息。

WEA的开发早于广泛使用智能手机以及更新的移动网络技术之前。因此,这些新技术可以解决WEA的不足方面,包括可访问性、安全性、功能性及其他方面的考虑。这些进展包括以下内容:

 

Ÿ   交付技术现代化。眼前,现代化的机会是从第二代或第三代基于短消息服务的(小区广播)转换到(第四代)长期演进(LTE)广播,从而为发布警报提供更快的传输速度和更多的消息内容[10]

Ÿ   手机通信技术的多样化有助于在移动网络拥塞或发生故障时发布警报消息。短程通信技术(如蓝牙和WiFi)可用于本地转发信息,而调频收音机提供一种可作为备用方案的远程通信技术。

Ÿ   通过确定设备是否位于目标区域内同时确定是否应当显示警报,支持使用存储在手机中的位置信息来提高地理位置定位的精确度。通过利用智能手机的功能不仅可以确定手机现在的位置,还能确定手机曾经所处的位置,据此可知它未来可能的位置,这样就可以进一步增强基于相关性的目标定位。

Ÿ   纳入更多的适应性,以便随着对公共响应和技术能力认识的不断变化,能更容易改善警报和预警的能力。比如,把在智能手机上可以接收并演示WEA警报的软件从操作系统(在某些手机上可能不会经常更新)中转移到更易更新的应用程序,通过常用软件更新机制实现快速升级。

Ÿ   提供性能监控和用户反馈机制,促进关于感知相关性(通过寻求用户反馈和/或推断可能采取的行动)、覆盖范围(有多少用户收到和未收到信息)以及信息传递延迟等方面的研究。

 

长期:建立一个综合警报与警告生态系统

 

从较长远来看,IPAWS可能会被增大,因此,它可以获取广泛的各种数据源提高公众对突发事件和公众反应的了解,可以使用更广泛的潜在技术和设备来发布信息。设想这样一个先进的系统需要探索关于技术可行性和实施的问题,还要了解这些工具将如何影响公众的反应。好在,过去的技术、社会和行为研究已经告诉我们一个生态系统应该具备的一些特性。这些特性包括以下内容:

 

Ÿ   使用隐私保护的技术。比如,位置和其他环境信息可以存储在智能手机上,而应用程序可以使用这些信息来决定何时以及如何显示警报消息。

Ÿ   确保端到端服务的可用性和消息的有效性及完整性。

Ÿ   让用户尽可能多地控制其收到消息的类型,而不会把警报的控制简单设置成打开或关闭。

Ÿ   在警报系统中包含元数据,可与用户偏好结合使用来确定何时以及如何显示警报。

Ÿ   考虑到大量可用技术,采用跨各种通信渠道的方式综合消息。比如,IPAWS信息可以作为数据流提供给私有企业,以便在天气应用程序、导航系统、社交媒体流等类似方面不受限制地使用。

Ÿ   使警报系统具有多种渠道的结构,且能够支持多种形式的信息显示。比如,可以在移动设备上同时提供文本和语音警报。

Ÿ   更好了解应急管理人员的信息需求,以便快速分析社交媒体产生的数据。

Ÿ   使用物联网(IoT)设备和其他嵌入式传感器来检测、分析和对潜在事件进行分类,发送警报、并潜在的使某些应采取的保护措施自动化。

Ÿ   结合可用的通信技术,如网状网络和调频广播信号[11],以便在灾害事件发生时主要通信网络发生故障时增加信息的发布能力。

Ÿ   调整信息内容与格式适应终端用户的条件及需求,比如,考虑设备的位置、已知的设备持有者的居住位置、设备持有者使用的语言、残障状态以及其他情况(由用户选择或输入)。

 

这些满意的系统特性与目标有可能为研究投资提供信息并为将来的系统需求提供信息。

 

研究议程

为实现上述设想的预警系统,还需要回答更多的研究问题。鉴于警报与预警固有的跨学科特点——即是一种社会科学现象(旨在改变公众行为),还是一种技术现象(需要用技术传播),该研究议程包括范围广泛的社会—技术问题,强调社会与行为科学家以及技术人员需要经常相互交流。研究领域将在下面作简要描述,并在第三章中作详细解释。

 

公众反应

如第一章所述,多年的研究使我们获得了许多关于公众对警报与预警反应方面的经验。然而,仍有许多长期存在的老问题和由新技术带来的新问题。关键开放主题包括以下内容:

Ÿ   信息特性。信息长度以及包含保护指南的超链接如何影响公众反应,如何最佳表达风险到来的前置时间,以及如何最好地管理选择接收和选择不接收的优先设置。

Ÿ   可访问性。如何最有效地以非英语语言和方言提供信息,如何适应不同的体能,以及如何在紧急规划中考虑技术获取方面的差异。

Ÿ   地理定位。如何最有效地利用WEA和通用警报协议(CAP)提供的经过改进的地理定位能力,以传达位置信息,确定关注地点(比如,某一个地理位置可能不存在风险,但其住宅是),利用提高室内定位功能,基于位置确定并传达保护措施。

Ÿ   社区参与。新的工具与技术支持社区成员间的沟通;比如,应用程序NextDoor允许人们快速识别邻居,并允许与其邻居或居住在附近的人们进行交流。NextDoor已被公共安全机构用来教育公众[12];然而,我们对于这类工具在灾害发生期间以及随后的紧急情况下是否使用过或如何使用却知之甚少。

 

信息特性

直到灾害产生影响前的表示时间。不同灾害有不同的前置时间。如果提供太长的前置时间,人们遵循保护性指导的可能性较少。懂得如何在WEA消息和其他警报工具中最有效表达前置时间是未来研究的一个重要领域,也要考虑按灾害类型划分的理想前置时间。

选择接收与选择不接收。当前的WEA指南允许个人选择不接收大多数紧急警报。以前的研究建议,警报和预警应该通过尽可能多的渠道发送,但尚需开展新的研究来探索从多渠道接收到相同信息是否会促使人们选择不接收WEA的消息,比如第三方应用程序或本地文本警报系统。

信息长度与嵌入超媒体链接的防护指导。尽管信息应该包含哪些内容已经明确,但受信息长度和内容的限制,关于如何最有效传播这些信息的知识还知之甚少。比如,需要开展研究去了解公众对适合新的360个字符长度的信息作何反应;需要进一步研究以便确定信息的最优最小长度,包括个性化的风险可视化和/或URL链接,这些可以对被警报的人群触发适当的保护措施。至今,还不清楚哪些信息最好包含在WEA信息中,哪些信息最好包含在链接内容中。此外,还担心由于公众在收到包含URL的WEA消息后数秒钟内就会访问链接,可能会造成网络拥塞[13]

 

可访问性

语言和方言。以多种语言传输性息或依靠接收设备翻译信息时,还存在哪些技术挑战?可以支持不同语言的数量是否有实际限制?此外,比如描述关于保护行动的一些关键语言元素,可能会难以准确地翻译成多种语言和方言。需要开展研究来了解是否可以创建一些模板,确保以足够的保真度自动翻译消息。

适应不同能力。已经开发了多种技术,诸如振动节奏和盲文接口,可以使移动电话供那些身体和认知能力有障碍的接收者使用。还需开展研究来了解如何为那些有身体和认知障碍的个人定制最佳的信息内容与传送方式。还有哪些其他技术可用于为不同能力障碍的个人传播信息?如何定制或敲定保护性行动指令来支持不同的人群——包括不同年龄与能力的人群,及其看护者?

数字划分。尽管大部分、以及越来越多的人口使用智能手机,但还是有人无力承担或选择不用智能手机。考虑到通信习惯以及可用技术的多样性,警报与预警系统需要考虑各种技术来覆盖面临灾害的每个人。

 

地理定位

传播地点。哪些图形最有效地表明某人正处于一个危险地点?如何使用可视化技术来最有效地展示消息接收者相对影响区域所处的位置?对于不熟悉其当前所在位置的人来说,最佳传播方式是什么?

确定关注地点。个人希望不仅在他们身处险境时收到警报,而且,当其孩子可能处于险境或其住宅可能处于危险中时也希望收到警报。如何自动确定并更新其关注的地点,而不是由最终用户手动确定并更新?

基于位置的防护措施。对某一个人来说,在一个受影响地区的不同地点最好的保护措施——比如就地避难还是疏散,可能会有所不同。此外,可以给不同的个人分配不同的路线,以加强疏散时的交通量。提供这种精确的保护措施有何技术挑战?实施这些灾难应对此事受到哪些限制?我们应如何鼓励这些工具的使用?

室内定位。了解某人在建筑物内的位置可用于确定最佳疏散路线,或者确定此人是否应该就地避难。一些地区已经部署了有限的室内定位功能,主要用于营销目的;确定建筑楼层比较困难。哪些定位技术正在出现,如何进行最佳使用?

 

灾害警报教育

关于灾害和警报公共教育的有效性因素所开展的研究还非常有限。迄今为止的研究发现,目前的公共教育活动通常无效,因为不够具体,而且未包含能促使人们改变行为的内容[14]。需要更多研究来确定如何激励人们改变行为,还要确定还有哪些其他因素有助于开展成功的公共灾难教育活动。

 

警报后反馈及监控

需要技术来收集信息接收者的反馈,以帮助更好地了解谁收到了警报消息,公众如何响应信息,以及还需要提供哪些额外信息。WEA的移动网络技术可能无法覆盖目标区域的所有手机,而且当前使用的系统是单向的,意味着警报发出者不知道谁真正收到了警报。作为任何反馈与监测系统的一部分,一个致谢机制是一个有用的要素。一些有关公众响应的信息,可以使用工具从社交媒体中提取信息获得。更多的直接反馈机制可以构建到移动设备上的警报应用程序中,这些工具应更容易获取。或许更重要的是,需要开展研究来了解哪些信息对应急管理者更有帮助。也需要那些包括使用机器学习和其他人工智能技术的工具,以便快速了解并处理反馈,以确保应急管理者不会被信息淹没。

一个具有一致性、易于理解以及有洞察力的测量特点的未来警报与预警生态系统,可以提示(并改进)未来对灾害的反应。包括应急管理人员和研究人员在内的多个利益相关方将对这样一种数据驱动的实验框架非常感兴趣。通过在警报与预警系统本身中构建测量,研究人员可以获得实验室研究结果的支持证据(比如,哪些消息长度是合适的?是否应包含地图?)。在灾害生命周期中的反馈也可以并入对同一事件的未来响应。比如,对初始消息的低响应率可能导致后续信息中更积极的消息内容。

 

技术挑战及其影响

技术进步为发布警报与预警创造了更多机会。但是,如何最有效的使用这些技术及其可能对警报与预警的发布产生的影响方面仍存在一些挑战。

 

递送技术

今天,WEA只用于手机通信。尽管围绕小区广播技术仍存在若干技术研究问题,比如下一代网络的使用,但手机还可以通过各种其他适用于消息传播的无线通信技术接收数据。此外,在灾害期间,有些手机网络可能无法正常工作,所以需要其他技术来传递消息(即,端对端技术、调频收音机)。终端用户设备的电池寿命管理也是非常需要研究的领域。

 

连接设备的作用

随着物联网(IoT)的增长,在家庭和整个环境中有更多设备不仅可作为警报通道,还可用于检测紧急情况和潜在风险。确保多种具有传感输出的连接设备被触发,对于提供警报或预警系统可能会有所帮助。为最有效利用这些机会,围绕数据汇总、自动化潜在应用,最适合警报的设备以及IoT设备的潜在应用等方面提出了若干问题。机器学习和其他人工智能技术将在自动化能力方面发挥作用,不仅能够在紧急事件发生时自动发送警报,如地震和枪击事件,而且能够在事件发生期间和发生后为响应者提供更好的信息。

 

安全、信任与隐私

指导大量人口采取特定行动的系统,可能成为一个重要目标,袭击系统服务的可用性、破坏有效消息的完整性以及发布欺骗性消息[15]。随着应急管理人员开始利用来自社交媒体的信息——包括个人信息以及定位相关信息,安全和隐私问题将会突显。如何在利用这些工具的同时保护好终端用户的隐私?此外,一个系统在利用用户生成(公共生成的)内容时,错误信息也成为日益关注的问题。快速检测并纠正质量差的信息将会成为一个有价值的系统功能。

 

建立一个更好警报系统的挑战

除上述列出的具体研究主题之外,委员会还注意到建立一个更好警报与预警系统的若干挑战。

 

新系统采用缓慢

缺乏采用新系统的原因包括各级政府和信息发送部门的教育成本,但即使是那些能接入IPAWS网关的机构也可能对使用新系统犹豫不决。此外,在较小的司法管辖区,发送警报可能是一项兼职工作,而且一个人可能只在事件发生期间才会在应急响应社区中活跃;在最大的司法管辖区,公共警报可能是由训练有素的应急管理专业人员组成的大型团队全职负责灾害响应。

天气预报及其他自然灾害信息的限制

在州、地方、区域或联邦层面发布天气相关信息的各级机构,最终必须依靠国家气象局、国家海洋与大气管理局、美国地质调查局提供的预报和天气信息。这些机构反过来依靠基础设施收集、模拟并分发有关天气、地震、空气质量以及其他环境条件信息。这些机构提供的信息也支持大量私营部门开展警报服务。有效的警报取决于建模以及数据收集与分析能力的维护与发展。

不断变化的技术

公众使用的技术与通信工具变化很快。然而,新老技术的长期共存增加了这一挑战。为了覆盖大多数人,系统不仅要发展演进,还要继续使用传统技术。此外,紧急警报技术以及公民理解警报并使用信息功能的能力也在不断发展。不断发展的技术与公民在社区范围内有效使用这些技术的能力之间的相互作用,本身就是未来研究的一个问题。

跨学科研究以及将研究转化为实践的难度

公众对警报的响应是一项高度跨学科活动,也是与紧急情况管理实践密切相关的一项活动,主要发生在美国的州和地方一级。然而,技术人员、社会科学研究人员以及应急管理人员很少有机会进行持续交流,来考虑如何应用当前知识或填补我们认知上的空白。

鼓励参与

警报与预警生态系统包含了大量官方信息来源以及众多其他信息提供者,如社交媒体公司、导航公司、当地媒体以及硬件制造商。比如,WEA依靠移动服务提供商在其基础设施中实施必要的功能,依靠手机制造商将必要的软件安装在智能手机中(尽管是自愿参与,目前所有主要制造商都参与在其中)。把这些不同部分纳入系统并确保共享关于系统如何工作的信息,将会是一个越来越大的挑战。我们如何鼓励利益相关方开放,如何鼓励那些操作其他有价值的计算机以及通信能力的部门参与进来?

 

***

国家有效应对天灾人祸的能力,取决于部署利用新技术改进警报系统的能力,通过充分了解公众对这些系统的使用方式和响应情况获得更多信息。做到这些将依靠解决上述挑战与研究领域。

 

S.2

近期由DHS支持的警报、预警以及无线紧急警报系统研究

 

本栏概述了近期由国土安全部(DHS)支持的研究。附件B也包括对每个研究项目及其结果的较详细描述。

公众响应

Ÿ   无线应急警报影响的认知建模。针对WEA和灾害的实验研究发现,个体对洪水威胁的感知与对其他类型灾害的感知不同。

Ÿ   WEA信息:对生理、情绪、认知和行为反应的影响。在一项实验室实验中,研究人员评估了参与者对一个模拟WEA信息所产生的心理生理、情感、认知和行为反应。

Ÿ   处于风险社区的地理定位以及部署有效危机沟通的一种综合途径研究结果。研究使用民族志调查以及二手数据来源(公共记录)来调查密西西比河沿岸不同社区对警报与预警需求。

Ÿ   针对移动设备的即时威胁公共信息全面测试。该项目使用混合方法(访谈、焦点群体和实验)将第一次WEA警报与140个字符和1380个字符的消息进行比较,并测试了280个字符的信息。

Ÿ   公众对警报与预警的响应:优化残障人士的信息接收能力。先进通信政策中心(CACP)开展了研究与发展活动,以更好地了解残疾人对WEA消息的响应。

Ÿ   无线紧急报警服务的机遇、选择与提升。该研究旨在通过警告发起者(AOs)深入了解WEA的使用情况。

 

地理定位

Ÿ   在任意大小目标区域内的无线紧急警报:移动位置感知紧急通知。提出了一种新的称作任意大小位置感知的目标定位(ASLAT)WEA地理定位机制的研究计划,并对这种新机制的性能特征进行了分析,以评估其部署的可行性。

Ÿ   无线应急警报的地理定位性能:该研究目的旨在利用不同的WEA天线选择方法,评估WEA信息地理定位的公共效益与性能权衡,并为即将发生的威胁情景确定最优WEA无线电频率地理定位区域。该简报针对两种即将发生的威胁情景解决了这些问题:龙卷风预警以及地震早期预警。

Ÿ   探索地理定位紧急警报传播的影响:该应用基于代理建模,用于了解来自WEA系统的消息传播。该项目研究了扩散行为对于了解地理定位WEA消息的价值的重要程度。

Ÿ   利用射频覆盖来提高地理定位粒度和WEA发布的准确性。Comtech TCS公司利用无线射频(RF)手机网站传播的足迹,构建一种地理定位算法进行了研究与开发。

 

技术

Ÿ   可接入通用报警协议无线电数据系统演示:海湾沿岸各州。该项目旨在使用联邦应急管理局(FEMA)的综合公共警报与预警系统(IPAWS)聚合器提供的通用警报协议(CAP)消息,创建并演示端到端可接入无线电紧急警报。

Ÿ   2013-2016年SEI无线紧急警报(WEA)研究。SEI发展了一个综合策略来辅助AOs(警报发布者)采用并利用WEA。在一个后续项目中,SEI评估了影响WEA服务的商业移动服务提供商(CMSPs)网络安全风险,开发了无线紧急警报CMSP网络安全指南*

注:DHS,《无线紧急警报(WEA)CMSP网络安全指南》,最近更新版,2017年7月31日,https://www.dhs.gov/publication/wea-cmsp-cybersecurity-guidelines。

 

 

原文题目:

Emergency Alert and Warning Systems: Current Knowledge and Future Research Directions

资料来源:

http://www.nap.edu/24935

 

(黄铭瑞、王化编译,殷永元审核)

 


[1] 美国联邦通信委员会,《2016报告与命令及规则制定的进一步通知》,FCC 16-127,9月29日,详见https://apps.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-16-127A1.pdf。

[2] J. Sorensen,D.Mileti,1987,应急预警系统组织的决策不确定性,国际突发事件与灾害学报,5(1):33-61。

[3] L. Palen等,2010,技术媒介支持公众参与和援助大规模突发事件与灾难的愿景,计算机协会与英国计算机学会2010计算机科学愿景会议,2010年ACM-BCS计算机科学愿景会议论文集,文章号8;以及B.R. Lindsay,2011,社会媒体与灾害:当前使用、未来选择与政策考虑,国会研究服务,文章号R41987。

[4] 警报通知接收者重要事件已经发生或可能发生,而警告通常在警报之后,提供更详细的事件描述信息并指示接收者应采取何种保护措施。警报与警告间的区别并不总是很明确,因为警告也可以用于警报,而警报也会包含关于保护措施的信息。技术进一步淡化了这一区别。然而,这之间的区别却很重要,因为如果提供传统上被称为警报的内容,一些工具可能会被设计得更好;反之亦然。

[5] 国家气象服务,《无线紧急警报:真实故事》,2014年5月28日, https://www.weather.gov/news/130313-wea-stories。

[6] L. Rainie、K. Zickuhr,《美国人对移动礼仪的看法》,2015年8月26日,http://www.pewinternet.org/2015/08/26/americans-views-on-mobile-etiquette/。

[7] IPAWS是基于《第13407号行政命令》创建的,旨在将各种警报系统——紧急警报系统、国家预警系统、无线紧急警报以及NOAA天气及所有危险电台——综合到一个现代网络中。IPAWS利用通用警报协议(CAP),一种基于XML的数据格式来交换警报和预警。

[8] Mark Lucero,联邦紧急事务管理局IPAWS部,《IPAWS的演变》,向委员会的演示材料,2016年8月9日。

[9] 参见https://apps.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-16-127A1.pdf。

[10] LTE广播(或多播)提供更快的传输速度同时支持更多的信息内容。

[11] 许多智能手机内置了调频收音机硬件。如果移动网络不能正常工作的话,这些硬件可被用来提供信息;然而,启用此功能需要考虑许多技术和业务问题。

[12] M. Helft,打击犯罪脸书网,Fortune.com,2014年7月1日,http://fortune.com/2014/07/01/nextdoor-local-neighborhood-social-network-police/。

[13] 联邦通信委员会,《改善无线紧急警报和社区发起的警报》,2015年11月19日,https://apps.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-15-154A1.pdf。

[14] B.J. Adame, C.H. Miller, 2015,利益相关者、备灾、战略活动信息设计. 健康传播30(3):271-281;J.D. Fraustino, L. Ma, 2015, CDC在风险运动中使用社交媒体与幽默-防备101:僵尸启示录. 应用传播研究学报43(2):222-241;M.M. Turner, J.C. Underhill, 2012,激励应急准备行为:协会上诉的差异效应与实际预期内疚感. 通讯季刊,60(4):545- 559。

[15] Carnegie Mellon,卡内基梅隆大学软件工程学院,2013-2016年SEI无线紧急警报(WEA)研究. 2016年9月1日,向委员会汇报材料。