有效滿足大都市地區日益增長的公共服務需求一直是一個持續存在的挑戰。城市大學(城大)的研究團隊開發了一種新穎的性能評估方法，標志著評估溢出排隊系統阻塞概率這一百年難題的重大突破，為更好地分配有限資源提供了方法。隨著計算效率和準確性的顯著進步，該方法具有優化眾多電信網絡甚至醫療保健系統性能的巨大潛力，最終增強各種公共服務的資源分配和容量規劃。

電信業務理論是概率論在解決電信系統乃至服務系統的規劃、性能評估、運營和維護等問題中的應用。它可以在電信網絡和服務系統的動態和隨機環境中實現明智的決策、高效的資源管理和最佳的網絡性能。“電信業務”一詞涵蓋各種數據通信業務和電信業務。但從理論出發開發的工具獨立于技術，適用于其他領域，包括各種服務系統。

其中，溢出損失系統(OLS)是一類重要的電信通信數學模型，常見于無線通信、云計算、重癥監護和緊急服務等公共服務中。它們可用于分析由于需求過多或容量有限而無法響應或滿足重要請求的潛在情況。請求被拒絕的概率(稱為阻塞概率)是 OLS 的關鍵性能指標。

評估此類系統中的阻塞概率(涉及相互溢出效應)一直是一個具有挑戰性的百年問題。這對于設計電信和服務系統并確保資源能夠有效分配至關重要。

為了應對這一挑戰，2013年，城大電機工程系副教授黃永明教授領導的研究團隊率先開發了一種數學方法，稱為信息交換替代近似(IESA)，以計算OLS 中的阻塞概率。與傳統的近似方法相比，它顯著提高了準確性和魯棒性，同時實現了計算效率。該團隊已在IEEE Transactions on Communications、IEEE Transactions on Green Communications and Networking、IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology、IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking和IEEE Communications Letters 等期刊上發表了 IESA 框架下的多項進展。

最近，他們通過開發IESA替代模型并結合神經網絡算法進一步改進了IESA，可以實現更小的估計誤差，提供通用且多功能的績效評估工具，以有效協調資源分配，例如在醫院重癥監護病房(ICU) )和蜂窩移動網絡，以系統和科學的方式。

為了展示 IESA 的應用潛力和功效，團隊將其應用到一個簡化的場景中，以評估患者在由 15 個 ICU(每個 15 個床位)組成的網絡中被拒絕的概率，假設患者可以被轉診到該區域內的任何 ICU。網絡，平均停留時間為15天。與之前最先進的方法相比，IESA 替代模型提供了對實際拒絕概率的更準確估計，提高了多達六個數量級。

最新研究結果發表在IEEE Access上，題為“遠程通信理論中長達一個世紀的挑戰：相互溢出的溢出丟失系統的阻塞概率評估”。在文章中，他們還描述了應對電信流量理論這一百年挑戰的歷史和最新進展，并解釋了 IESA 如何成功應對這一挑戰，從而在這一百年努力中取得重大突破。

為了進一步測試理論研究的實際應用，黃教授和他的團隊正在與公共機構和電信行業合作，將IESA應用于醫療保健系統和移動網絡的實際情況。

例如，他們正與醫院管理局(HA)深切治療協調委員會合作，優化重癥監護病房的資源分配和容量規劃。該團隊基于模擬數據和假設的ICU網絡模型，應用IESA對ICU的“性能評估”和“優化”進行了初步研究。他們還根據從醫管局臨床數據分析及報告系統檢索的真實數據集和真實的重癥監護病房節點模型進行分析，以評估重要指標，例如患者拒絕率。

黃教授表示：“我們的初步結果得到了積極的反饋，我們計劃利用真實的患者數據和真實的 ICU 網絡實施 IESA 進行試點測試。” “我們希望我們的模式能夠通過更有效地配置資源來惠及公共服務。”

該研究的共同第一作者是城大黃教授和劍橋大學制造研究所副研究員陳彥芝博士。該研究得到健康及醫學研究基金和普通研究基金的支持。