粮食安全与能源安全、金融安全并称为当今世界的三大经济安全,但粮食安全最脆弱。2015年7月1日通过的《国家安全法》明确提出健全粮食安全保障体系,粮食安全上升为国家安全战略的重要组成部分。随着大数据时代的到来,信息空间、物理世界和人类社会三元空间的交织、协同、融合不断加强,反映粮食安全状态的海量、多源、实时数据不断涌现,透视粮食安全规律的智能模型、算法、计算平台不断创新,为开展粮食安全预警提供了一种全新的视角。本文从大数据视角切入,以中国粮食安全预警为研究对象,在系统总结梳理传统粮食安全预警理论、方法和技术的基础上,构建了大数据支撑的粮食安全理性预期预警理论,完善了涉及粮食安全在商品、天气、金融、能源等不同属性维度的预警指标,确定了预警指标的阈值和周期,基于预警指标构建了粮食供需预测模型,进行了未来10年玉米供需模拟分析,开展了大数据在价格预警上的应用,从大数据角度提出了完善粮食安全预警的相关政策建议。本文在理论构建、指标选择、特征提取、模型构建和预警应用等方面开展了以下探索性研究:一是提出了粮食安全理性预期预警理论。在综合预期理论、信息论、决策科学和预警理论基础上,形成了粮食安全理性预期预警理论,即大数据可以消除不确定性、超算体系可以提升信息处理效能,预期管理可以通过全局信息代替局部信息,用实时信息替代滞后信息,用同一性预期代替非同一性预期,减少信息不对称性,使得预警决策不断逼近理性,市场预期可以被识别、被管理和甚至被重塑。在信息流动与传播过程中,谁掌握了信息的权威性、透明度和解释权,谁就具备了把控市场预期的主动权、影响力和话语权。二是构建了基于大数据的粮食预警指标体系,突破了过往粮食安全预警研究指标的局限性。将气候、资本、能源等新影响因素指标纳入到预警指标体系中,通过对南方涛动指数、期货市场非商业持仓情况、生物质能源发展情况的分析,可对全球化背景、复杂环境下粮食安全进行指标预警研究,提升了粮食安全预警指标的完备性。三是开展了预警指标的阈值和周期等基础性研究。在预警指标阈值确定上,运用分位数方法、概率分布+分位数等方法确定了宏观经济景气指数、玉米产量波动指数、玉米消费量波动指数、全国粮油批发价格指数、玉米库存消费比指数、玉米供需差率指数等预警指标的阈值;在预警指标周期波动识别上,运用X11方法和频谱分析方法,分析发现粮食产量波动周期大约为13年左右,水稻为7年左右,小麦和玉米为3年左右。四是开展了玉米供需预测模拟分析。基于局部均衡原理构建了粮食供需预测模型,在联合国人口高增长方案假设条件下,对未来10年的玉米供需状况进行了预测分析。发现2016-2020年间,玉米国内消费年均增长4.9%,面积年均递减3.4%的情况下,玉米的单产应保持年均增长1.6%,去库存年均消耗1300万吨左右,进口维持在150万吨左右,可以实现国内玉米的供需平衡;2017-2026年,玉米国内消费年均增长3.0%,面积年均递减0.8%的情况下,玉米单产应年均递增1.2%,去库存年均1000万吨左右,进口维持在年均240万吨左右,可以实现国内玉米的供需平衡。五是开展了大数据在价格动态预警中的应用研究。以玉米全产业链价格信息流为研究对象:1)针对价格总体水平走向变化问题,构建了价格均线系统,识别价格走势和市场预期转折变化,构建了区域价格雷达预警图,发现了区域价格的高地和洼地,通过季节性价格预警图,发现了8月、9月等关键时点的价格高低点;2)针对异常波动持续性识别问题。基于概率分布函数和3σ原理,构建了价格异动持续性识别模型,有效识别了急涨急跌,单边行情、连续波动等多种异常情况,有效验证了世界玉米市场2008-2009年、中国玉米市场2010年前后的异常波动以及波动持续性情况;3)针对价格关联预期影响问题。开展了国内外玉米价差、期现货价格走势、期货近远价差等关联分析,阐述了粮食品种间的比价关系和联动影响。粮食安全系统的结构多层次性、过程多阶段性、组分异质性、系统动态性和非线性决定了粮食安全预警是一件非常复杂且困难的事情。建议从大数据视角入手,通过完善粮食全产业链监测、强化数据智能分析、加强信息发布共享、加强预期引导管理,丰富粮食调控工具箱,构建粮食预警安全网,促进粮食安全预警与调控不断向着实时化、精准化和科学化方向发展。