專家與決策支持系統(tǒng)

1、 南京信息工程大學(xué)專家與決策支持系統(tǒng)專家與決策支持系統(tǒng)龔毅光信息與控制學(xué)院參考教材1.陳文偉，決策支持系統(tǒng)教程，清華大學(xué)出版社，2004年11月2.陳文偉，決策支持系統(tǒng)及其開發(fā)（第二版），清華大學(xué)出版社，2000年2月3.張玉峰，決策支持系統(tǒng)，武漢大學(xué)出版社， 2004年8月4.陳曉紅，決策支持系統(tǒng)理論和應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，2000年5月5.邵軍力等. 人工智能基礎(chǔ), 電子工業(yè)出版社， 2000年3月課程主要內(nèi)容第一章：ES、DSS概述（ 1 2）第二章：模型輔助決策支持（34）第三章：DSS的構(gòu)造與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（67）第四章：模型庫(kù)管理系統(tǒng)（812）第五章：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（1316）第六章：數(shù)

2、據(jù)倉(cāng)庫(kù)（1718）第七章：方法庫(kù)管理系統(tǒng)（19）第八章：知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)（2022）第九章：DSS的設(shè)計(jì)與開發(fā)（23）第一章 ES、DSS概述1.1 專家系統(tǒng)概述1.2 決策支持系統(tǒng)概述1.1 專家系統(tǒng)概述一.專家系統(tǒng)的概念： 專家系統(tǒng)（Expert System，ES）是人工智能的一個(gè)重要分支 斯坦福大學(xué)的Edward Feigenbaum認(rèn)為：專家系統(tǒng)是一種智能的計(jì)算機(jī)程序，它能運(yùn)用知識(shí)和推理來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題。1.1 專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的原理1.1 專家系統(tǒng)概述二、專家系統(tǒng)的原理： 知識(shí)獲?。喊褜＜业闹R(shí)按一定的知識(shí)表示形式輸入到專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中。 例如：IF 紅燈亮

3、 THEN 停止 IF 綠燈亮 THEN 運(yùn)行（產(chǎn)生式規(guī)則） 推理：專家系統(tǒng)的問題沒有算法，依靠推理來獲得合理的解決方法。 推理機(jī)：專家系統(tǒng)中執(zhí)行推理的程序。 例如：產(chǎn)生式規(guī)則的推理機(jī)=搜索+匹配 根據(jù)綠燈亮，搜索匹配得出運(yùn)行 人機(jī)接口（解釋機(jī)）：將用戶的咨詢和專家系統(tǒng)推出的建議、結(jié)論進(jìn)行人機(jī)間的翻譯和轉(zhuǎn)換1.1 專家系統(tǒng)概述三、專家系統(tǒng)的特性： 用定性方式輔助決策 使用知識(shí)和推理機(jī)制 知識(shí)獲取比較困難 知識(shí)包括確定知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 解決問題的能力受知識(shí)庫(kù)內(nèi)容的影響 適用范圍較寬1.1 專家系統(tǒng)概述四、專家系統(tǒng)的發(fā)展： 對(duì)通用問題求解Human Problem Solving（Newell，Si

4、mon 1972） 用規(guī)則表示知識(shí) IF 有火焰 THEN 有火災(zāi) IF 有煙霧 THEN 可能有火災(zāi) IF 有報(bào)警 THEN 可能有火災(zāi) 認(rèn)知處理機(jī)（Cognitive processor）盡力發(fā)掘?qū)⒈贿m當(dāng)刺激激活的規(guī)則1.1 專家系統(tǒng)概述五、專家系統(tǒng)的開發(fā)工具： LISP語言 PORLOG語言 CLIPS語言C Language Integrated Production System1.1 專家系統(tǒng)概述六、專家系統(tǒng)的應(yīng)用： 看書 舉一個(gè)例子1.1 專家系統(tǒng)概述六、專家系統(tǒng)的應(yīng)用：1.2 決策支持系統(tǒng)概述1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念1.2.1 決策支持

5、系統(tǒng)的形成和發(fā)展電子數(shù)據(jù)處理電子數(shù)據(jù)處理 (EDP)管理信息系（管理信息系（MIS） (數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù))運(yùn)籌學(xué)（運(yùn)籌學(xué)（OR)、管理科學(xué)（、管理科學(xué)（MIS）( 模型模型)決策支持系統(tǒng)（決策支持系統(tǒng)（DSS）(模型庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)模型庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù))專家系統(tǒng)（專家系統(tǒng)（ES）（知識(shí)庫(kù)推理機(jī)）（知識(shí)庫(kù)推理機(jī)）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）（MP模型網(wǎng)絡(luò)權(quán)值）模型網(wǎng)絡(luò)權(quán)值）智能決策智能決策支持系統(tǒng)支持系統(tǒng)（IDSS）一、DSS的形成1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（DW）聯(lián)機(jī)分析處理（聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）數(shù)據(jù)挖掘（數(shù)據(jù)挖掘（DM）新決策支持系統(tǒng)新決策支持系統(tǒng) （NDSS）智能決策支持系統(tǒng)（

6、智能決策支持系統(tǒng)（IDSS）綜合決策支綜合決策支持系統(tǒng)持系統(tǒng)（SDSS）Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的綜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的綜合決策支持系統(tǒng)合決策支持系統(tǒng)（SDSS.net）一、DSS的形成1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展1.數(shù)據(jù)處理（EDP） 數(shù)據(jù)處理:包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)正確性檢查、數(shù)據(jù)操作與加工、數(shù)據(jù)輸出等 數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn):數(shù)據(jù)量大、時(shí)效性強(qiáng)、運(yùn)算較簡(jiǎn)單、每次處理一條記錄1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展2.管理信息系統(tǒng)（MIS） 管理信息系統(tǒng)的定義：管理信息系統(tǒng)是由人和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的對(duì)管理信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、維護(hù)、加工、傳遞和使用的系統(tǒng)。 管理信息系統(tǒng)的特性：事務(wù)處理為主；為結(jié)構(gòu)化

7、決策服務(wù)；具有系統(tǒng)的特性；以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ) 管理信息系統(tǒng)的功能：事務(wù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)的更新和維護(hù)、產(chǎn)生各類報(bào)表、查詢功能、用戶的交互1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展3.管理科學(xué)（MS） 管理科學(xué)（或稱為運(yùn)籌學(xué)）：是對(duì)管理問題用定量分析方法，建立數(shù)學(xué)模型，通過求解計(jì)算，達(dá)到輔助管理決策的一門科學(xué)。1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展3.管理科學(xué)（MS）管理科學(xué)解決問題的步驟： 定義問題和確定目標(biāo) 建立模型： 模型：對(duì)客觀規(guī)律的抽象描述 求解模型，優(yōu)化方案 檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)模型是否合理 運(yùn)用模型解決問題、不斷優(yōu)化模型1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展4.決策支持系統(tǒng)（DSS）： DSS將MIS的數(shù)據(jù)處理

8、功能和運(yùn)籌學(xué)中模型的數(shù)值計(jì)算功能集成起來，具有更高層次的輔助決策 DSS繼承了MIS的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理功能。 DSS增加的模型庫(kù)和模型庫(kù)管理系統(tǒng)把眾多的模型有效地組織和存儲(chǔ)起來，建立了模型庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的有機(jī)結(jié)合。1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展4.決策支持系統(tǒng)（DSS）：決策支持系統(tǒng)的特性： 用定量方式輔助決策，而不是代替決策 使用大量的數(shù)據(jù)和多個(gè)模型 支持決策制定過程 為多個(gè)管理層次上的用戶提供決策支持 能支持相互獨(dú)立的決策和相互依賴的決策 用于半結(jié)構(gòu)化決策領(lǐng)域1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展5.智能決策支持系統(tǒng)（IDSS）：IDSS是以決策支持系統(tǒng)為主體，結(jié)合人

9、工智能技術(shù)形成的系統(tǒng)。IDSS 中的人工智能技術(shù)有：專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、遺傳算法以及自然語言理解等。1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展6. NDSS和SDSS：20世紀(jì)90年代興起的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘三項(xiàng)新技術(shù)為決策支持系統(tǒng)開辟了一條以從數(shù)據(jù)中獲取輔助決策信息的新路，我們稱它為新決策支持系統(tǒng)。它與傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)不是覆蓋關(guān)系，而是互補(bǔ)關(guān)系。新決策支持系統(tǒng)與傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)的結(jié)合，我們稱為綜合決策支持系統(tǒng)。1.2.1 決策支持系統(tǒng)的形成和發(fā)展二、決策支持系統(tǒng)的發(fā)展從管理科學(xué)的模型輔助決策發(fā)展到?jīng)Q策支持系統(tǒng)，經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段： 單模型輔助決策 交互建模的DSS 組合模型

10、的DSS 智能的DSS1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念一、決策問題的結(jié)構(gòu)化分類： 按問題的結(jié)構(gòu)化程度分類，即對(duì)決策問題的內(nèi)在規(guī)律能否用明確的程序化語言（數(shù)學(xué)的、邏輯的、形式的、定量的、推理的）給以清晰的說明或者描述。 結(jié)構(gòu)化決策：能夠描述清楚 非結(jié)構(gòu)化決策：不能夠描述清楚的 半結(jié)構(gòu)化決策：介于兩者之間1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念 結(jié)構(gòu)化問題可以用計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。 非結(jié)構(gòu)化問題計(jì)算機(jī)難以處理。 當(dāng)把計(jì)算機(jī)和人有機(jī)的結(jié)合起來就能有效地處理半結(jié)構(gòu)化決策問題。1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念 MIS：解決結(jié)構(gòu)化問題 DSS：解決半結(jié)構(gòu)化問題 其中，DSS中數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)是可以計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的，這部分是

11、結(jié)構(gòu)化的；而對(duì)于多個(gè)解決方案的選擇在計(jì)算機(jī)中是難以實(shí)現(xiàn)的，由人來解決，這部分是非結(jié)構(gòu)化的。1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念 如何區(qū)分問題的結(jié)構(gòu)化程度？ 問題形式化描述的難易程度 解題方法的難易程度 解題中所需計(jì)算量的多少1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念二、決策支持系統(tǒng)的定義： R.H.Spraque 和E.D.Carlson的定義：決策支持系統(tǒng)具有交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特征，幫助決策者利用數(shù)據(jù)和模型去解決半結(jié)構(gòu)化問題。 P.G.W.Keen的定義：決策支持系統(tǒng)是“決策”(D)，“支持”(S)，“系統(tǒng)”(S)，三者匯集成的一體,即通過不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)建立系統(tǒng)的技術(shù)，逐漸擴(kuò)展支持能力，達(dá)到更好的輔助決策.

12、 S.S.Mittra的定義：決策支持系統(tǒng)是從數(shù)據(jù)庫(kù)中找出必要的數(shù)據(jù)，并利用數(shù)學(xué)模型的功能，為用戶產(chǎn)生所需要的信息。1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念 決策支持系統(tǒng)的常用定義：是以管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、控制論和行為科學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬技術(shù)和信息技術(shù)為手段，面對(duì)半結(jié)構(gòu)化的決策問題，支持決策活動(dòng)的具有智能作用的人/機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 陳文偉的定義：決策支持系統(tǒng)是綜合利用大量數(shù)據(jù)，有機(jī)組合眾多模型，通過人機(jī)交互，輔助各級(jí)決策者實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策的系統(tǒng)。1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念 DSS結(jié)構(gòu)圖（陳文偉定義） 用戶人機(jī)交互系統(tǒng)模型庫(kù)管理系統(tǒng)MBMS數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS模型庫(kù)MB數(shù)據(jù)庫(kù)DB1.2.2 決策支持系統(tǒng)的概念三、DSS與MS/OR的關(guān)系以模型輔助決策是管理科學(xué)/運(yùn)籌學(xué)（MS/OR）和決策支持系統(tǒng)（DSS）的共同基礎(chǔ)。DSS與MS/OR比較，有如下的特點(diǎn)： DSS將數(shù)據(jù)和模型通過接口組成一個(gè)系統(tǒng)。 DSS需要多模型間的選擇和多模型的組合，形成多個(gè)方案。 DSS通過人機(jī)交互支持人對(duì)非結(jié)構(gòu)問題的決策。 DSS能便利用戶的使用和適應(yīng)用戶的不同需求。1