第4章 決策支持及人工智能

1、決策支持系統(tǒng)的概念決策支持系統(tǒng)的概念決策支持系統(tǒng)的功能決策支持系統(tǒng)的功能決策支持系統(tǒng)的組成決策支持系統(tǒng)的組成決策支持系統(tǒng)的決策過程決策支持系統(tǒng)的決策過程人工智能人工智能第4章 決策支持與人工智能 近半個世紀以來，組織的管理思想、方法與工具近半個世紀以來，組織的管理思想、方法與工具隨著組織環(huán)境的變遷而發(fā)生了巨大的變化，管理思隨著組織環(huán)境的變遷而發(fā)生了巨大的變化，管理思想、方法與工具的改進使組織的管理效率與效用有想、方法與工具的改進使組織的管理效率與效用有了顯著的提高。了顯著的提高。 20世紀世紀60年代末年代末70年代初出現(xiàn)的年代初出現(xiàn)的MIS使企業(yè)的信使企業(yè)的信息獲得了系統(tǒng)的開發(fā)和利用，將企業(yè)

2、的管理水平提息獲得了系統(tǒng)的開發(fā)和利用，將企業(yè)的管理水平提高到了一個新的層次。高到了一個新的層次。 第4章 決策支持與人工智能舉例 然而，面對一些然而，面對一些和和的決策支的決策支持要求，持要求，MIS無能為力。無能為力。 決策支持系統(tǒng)（決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，DSS）應(yīng)運而生。應(yīng)運而生。DSS是一種以計算機為工具，應(yīng)用決策科學(xué)及是一種以計算機為工具，應(yīng)用決策科學(xué)及有關(guān)學(xué)科的理論與方法，以人機交互方式輔助有關(guān)學(xué)科的理論與方法，以人機交互方式輔助決策者解決半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化決策問題的信決策者解決半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化決策問題的信息系統(tǒng)息系統(tǒng) 。4.1 決策支持系統(tǒng)

3、的概念決策支持系統(tǒng)的概念DSS與與MIS的關(guān)系的關(guān)系有廣義與狹義之分，就狹義而言，有廣義與狹義之分，就狹義而言，MIS與與DSS是不同的系統(tǒng)，是不同的系統(tǒng)，就廣義而言，就廣義而言，DSS是是MIS的分系統(tǒng)。的分系統(tǒng)。 MIS MIS是一個總概念，是一個總概念，DSSDSS是是MISMIS發(fā)展的高級階段或高層子系統(tǒng)。發(fā)展的高級階段或高層子系統(tǒng)。 DSS DSS是鑒于是鑒于MISMIS的不足而推出的目標不同于的不足而推出的目標不同于MISMIS的新型系統(tǒng)。的新型系統(tǒng)。 MISMIS是是DSSDSS的基礎(chǔ)部分，也即的基礎(chǔ)部分，也即DSSDSS包括提供決策信息的包括提供決策信息的MISMIS，MISM

4、IS是是DSSDSS的一個子系統(tǒng)。的一個子系統(tǒng)。從發(fā)展的觀點看，可以將從發(fā)展的觀點看，可以將DSS看做是看做是MIS的高級階段或高層分系的高級階段或高層分系統(tǒng)。但為了有利于作深人的專門研究，為了滿足組織管理決策現(xiàn)統(tǒng)。但為了有利于作深人的專門研究，為了滿足組織管理決策現(xiàn)代化與科學(xué)化的迫切需要，針對性地作代化與科學(xué)化的迫切需要，針對性地作DSS的專門開發(fā)與應(yīng)用也的專門開發(fā)與應(yīng)用也是可行的。是可行的。4.2 決策支持系統(tǒng)的功能決策支持系統(tǒng)的功能 管理并隨時提供與決策問題有關(guān)的組織內(nèi)部信息。管理并隨時提供與決策問題有關(guān)的組織內(nèi)部信息。如：訂單要求、庫存狀況、生產(chǎn)能力與財務(wù)報表等。如：訂單要求、庫存狀況

5、、生產(chǎn)能力與財務(wù)報表等。 收集、管理并提供與決策問題有關(guān)的組織外部信息。收集、管理并提供與決策問題有關(guān)的組織外部信息。如：政策法規(guī)、經(jīng)濟統(tǒng)計、市場行情、同行動態(tài)與科技如：政策法規(guī)、經(jīng)濟統(tǒng)計、市場行情、同行動態(tài)與科技進展等。進展等。 收集、管理并提供各項決策方案執(zhí)行情況的反饋信收集、管理并提供各項決策方案執(zhí)行情況的反饋信息。息。如：訂單或合同執(zhí)行進程、物料供應(yīng)計劃落實情況、如：訂單或合同執(zhí)行進程、物料供應(yīng)計劃落實情況、生產(chǎn)計劃完成情況等。生產(chǎn)計劃完成情況等。 能以一定的方式存儲和管理與決策問題有關(guān)的各種能以一定的方式存儲和管理與決策問題有關(guān)的各種數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型。如：定價模型、庫存控制模型與生

6、產(chǎn)調(diào)度模型等。如：定價模型、庫存控制模型與生產(chǎn)調(diào)度模型等。4.2 決策支持系統(tǒng)的功能決策支持系統(tǒng)的功能 能夠存儲并提供常用的數(shù)學(xué)方法及算法。能夠存儲并提供常用的數(shù)學(xué)方法及算法。如：回歸分析方法、線性規(guī)劃、最短路徑算法等。如：回歸分析方法、線性規(guī)劃、最短路徑算法等。 上述數(shù)據(jù)、模型與方法能容易地修改和添加。上述數(shù)據(jù)、模型與方法能容易地修改和添加。如：數(shù)據(jù)模式的變更、模型的連接或修改、各種方法如：數(shù)據(jù)模式的變更、模型的連接或修改、各種方法的修改等。的修改等。 能靈活地運用模型與方法對數(shù)據(jù)進行加工、匯總、分能靈活地運用模型與方法對數(shù)據(jù)進行加工、匯總、分析、預(yù)測，得出所需的綜合信息與預(yù)測信息。析、預(yù)測

7、，得出所需的綜合信息與預(yù)測信息。4.2 決策支持系統(tǒng)的功能決策支持系統(tǒng)的功能 具有方便的人機對話和圖像輸出功能，能滿足隨機的具有方便的人機對話和圖像輸出功能，能滿足隨機的數(shù)據(jù)查詢要求，回答數(shù)據(jù)查詢要求，回答 如果如果則則 之類的問題。之類的問題。 提供良好的數(shù)據(jù)通信功能，以保證及時收集所需數(shù)據(jù)提供良好的數(shù)據(jù)通信功能，以保證及時收集所需數(shù)據(jù)并將加工結(jié)果傳送給使用者。并將加工結(jié)果傳送給使用者。 具有使用者能忍受的加工速度與響應(yīng)時間，不影響使具有使用者能忍受的加工速度與響應(yīng)時間，不影響使用者的情緒。用者的情緒。4.2 決策支持系統(tǒng)的功能決策支持系統(tǒng)的功能2022-2-1113 DSS與與MIS雖然功

8、能目標不同，但它們都是雖然功能目標不同，但它們都是以不同的方式，為解決性質(zhì)不同的管理問題提供以不同的方式，為解決性質(zhì)不同的管理問題提供信息服務(wù)。信息服務(wù)。a、 MIS收集、存儲及提供的大量基礎(chǔ)信息是收集、存儲及提供的大量基礎(chǔ)信息是DSS工作的基礎(chǔ)，而工作的基礎(chǔ)，而DSS使使MIS提供的信息在深提供的信息在深層次上發(fā)揮更大的作用；層次上發(fā)揮更大的作用；b、 MIS需要擔負起收集、反饋信息的作用，支需要擔負起收集、反饋信息的作用，支持持DSS執(zhí)行結(jié)果的驗證和分析；執(zhí)行結(jié)果的驗證和分析；c、 DSS經(jīng)過反復(fù)使用，逐步明確起來的新的數(shù)經(jīng)過反復(fù)使用，逐步明確起來的新的數(shù)據(jù)模式與問題模式，將逐步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化

9、，并納入據(jù)模式與問題模式，將逐步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，并納入MIS的工作范圍；的工作范圍； d、 DSS是是MIS的發(fā)展，是管理信息系統(tǒng)向縱深的發(fā)展，是管理信息系統(tǒng)向縱深發(fā)展的一個階段。發(fā)展的一個階段。4.3 DSS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) DSSDSS部件之間的關(guān)系構(gòu)成了部件之間的關(guān)系構(gòu)成了DSSDSS的系統(tǒng)結(jié)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的功能主要是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定，具有不構(gòu)，系統(tǒng)的功能主要是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定，具有不同功能特色的同功能特色的DSSDSS，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也不同。，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也不同。 由數(shù)據(jù)庫、模型庫等子系統(tǒng)與對話子系統(tǒng)成由數(shù)據(jù)庫、模型庫等子系統(tǒng)與對話子系統(tǒng)成三角形分布的結(jié)構(gòu)，也是三角形分布的結(jié)構(gòu)，也是DSSDS

10、S最基本的結(jié)構(gòu)。最基本的結(jié)構(gòu)。 15分析系統(tǒng)部件分析系統(tǒng)部件提出方案提出方案選擇最好方案選擇最好方案評價方案評價方案實現(xiàn)結(jié)果實現(xiàn)結(jié)果由系統(tǒng)到子系由系統(tǒng)到子系統(tǒng)收集信息統(tǒng)收集信息內(nèi)內(nèi) 源源外外 源源DSS輸入接口輸入接口信息處信息處理器理器數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫模型模型方法庫方法庫報報 告告數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫查詢查詢模模 擬擬結(jié)結(jié) 果果DSS情報情報活動活動設(shè)計設(shè)計活動活動選擇選擇活動活動實施實施活動活動DSS輸出接口輸出接口對話管理對話管理子系統(tǒng)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)模型庫模型庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫庫模型庫模型庫用戶用戶對話管理對話管理子系統(tǒng)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)模型庫模型庫管理

11、系統(tǒng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫模型庫模型庫用戶用戶方法庫方法庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)方法庫方法庫對話管理子系統(tǒng)是對話管理子系統(tǒng)是DSSDSS是人機接口界面；是人機接口界面；決策者作為決策者作為DSSDSS的用戶通過該子系統(tǒng)提出信息查詢的的用戶通過該子系統(tǒng)提出信息查詢的請求或決策支持的請求；請求或決策支持的請求；對話管理子系統(tǒng)對接受到的請求作檢驗，形成命令，對話管理子系統(tǒng)對接受到的請求作檢驗，形成命令，為信息查詢的請求進行數(shù)據(jù)庫操作，提取信息，所得為信息查詢的請求進行數(shù)據(jù)庫操作，提取信息，所得信息傳送給用戶；信息傳送給用戶；對決策支持的請求將識別問題與構(gòu)建模型，從方法庫對決策支持的請求將識別問題與構(gòu)建模型，

12、從方法庫中選擇算法，從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，運行模型庫中的模中選擇算法，從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，運行模型庫中的模型，運行結(jié)果通過對話子系統(tǒng)傳送給用戶或暫存數(shù)據(jù)型，運行結(jié)果通過對話子系統(tǒng)傳送給用戶或暫存數(shù)據(jù)庫待用。庫待用。例：有一制造廠為決定它的生產(chǎn)規(guī)模和合適的庫存量，建例：有一制造廠為決定它的生產(chǎn)規(guī)模和合適的庫存量，建立一個決策支持系統(tǒng)。立一個決策支持系統(tǒng)。模型庫：模型庫：由生產(chǎn)計劃、庫存模擬模型由生產(chǎn)計劃、庫存模擬模型 (如預(yù)測、庫存如預(yù)測、庫存控制模型控制模型)等組成。等組成。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫中存有歷年銷售量、資金流動情況、成本等中存有歷年銷售量、資金流動情況、成本等原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)。1. 人機交互系統(tǒng)

13、：人機交互系統(tǒng)：決策者通過計算機終端屏幕，根據(jù)決策者通過計算機終端屏幕，根據(jù)DSS提供最佳訂貨量和重新訂貨時間，以及相應(yīng)的提供最佳訂貨量和重新訂貨時間，以及相應(yīng)的生產(chǎn)成本、庫存成本等信息，進行生產(chǎn)成本、庫存成本等信息，進行 “如果如果將會將會怎樣怎樣?” 的詢問，對所提方案進行靈敏度分析，或者的詢問，對所提方案進行靈敏度分析，或者以新的參數(shù)進行模擬而得到一個新的方案。以新的參數(shù)進行模擬而得到一個新的方案。 應(yīng)用應(yīng)用DSS作決策的過程是一個人機交互的啟發(fā)，因此問題的作決策的過程是一個人機交互的啟發(fā)，因此問題的解決過程往往要分解成若干個階段，一個階段完成后用戶獲得解決過程往往要分解成若干個階段，一

14、個階段完成后用戶獲得階段的結(jié)果以及某些啟示，然后進入下一階段的人機對話，如階段的結(jié)果以及某些啟示，然后進入下一階段的人機對話，如此反復(fù)，直到用戶形成決策意見，確定問題的解。此反復(fù)，直到用戶形成決策意見，確定問題的解。階段1階段2階段3.決策意見4.4 決策支持系統(tǒng)的決策過程決策支持系統(tǒng)的決策過程情報階段:發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計階段:可行方案選擇階段:選出適合的方案實施階段:方案實施評價修訂案例分析 人工智能的應(yīng)用1985年，年僅22歲的俄羅斯棋手卡斯帕羅夫力克群雄，成為歷史上最年輕的國象棋世界冠軍。從那以后，他在國際象棋領(lǐng)域里的地位一直未受到嚴峻挑戰(zhàn)，被認為是有史以來最強的棋手之一。正是1985年，專為

15、國際象棋而設(shè)計的計算機“深藍”在美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的實驗室中誕生了。當時“深藍”還不叫現(xiàn)在這個名字，而是叫做“Chiptest”(字面意思是芯片測試)，設(shè)計者是華裔博士生許峰雄。Chiptest每秒鐘大約只能計算5萬步棋。其后幾經(jīng)演變，幾易主人，這臺機器的棋藝越來越高超。深藍擁有32個處理器，并行處理信息，每秒能夠計算2億步棋。1997年34歲的卡斯帕羅夫與“深藍”的“人機大戰(zhàn)”始于5月3日，雙方先后共進行6局對弈。在首局比賽中，卡斯帕羅夫執(zhí)白先行，經(jīng)過3個多小時的苦戰(zhàn)擊敗“深藍”，力拔頭籌。在次日舉行的第二局比賽中，“深藍”卻以凌厲的攻勢和明顯的優(yōu)勢戰(zhàn)勝卡氏，扳回一局。在接下去的第三、第四和

16、第五局比賽中，雙方下得異常激烈，鏖戰(zhàn)數(shù)小時，最終均戰(zhàn)成平局。11日舉行的第六局比賽，“深藍”充分利用執(zhí)白先行的好處，一路強攻，僅用一個多小時，雙方僅走19步，就讓卡氏俯首稱臣，取得了決定性的勝利。1950年，信息論創(chuàng)始人克勞德香農(nóng)說：“下棋問題不管是在步驟上還是在目的上都非常明確。找到象棋問題的答案既不復(fù)雜，也不簡單?！碑敃r，計算機技術(shù)還像是處在遠古的侏羅紀時代一樣。深藍是如何下棋的，又是什么原因使深藍如此會下棋?“深藍”是如何下棋的？“深藍”重達1.4噸，是一臺RS/6000SP型超級計算機，共裝有32個并行處理器，每秒能分析2億步棋?！吧钏{”對每步棋作出決定前，有四個主要考慮，包括：(1)

17、棋子，每只棋子各有價值，但在不同位置和棋局的不同階段，價值會相對調(diào)整；(2)位置，電腦就棋子周圍能夠作安全攻擊的四方格數(shù)目估值。控制愈多四方格，愈處于優(yōu)勢；(3)步調(diào)，力求每一步皆有助于操作棋局；(4)保王，電腦替王所處的位置的安全性估值，以作出防衛(wèi)棋步。又是什么原因使深藍如此會下棋?答案在于深藍具有獨特的軟件設(shè)計以及大規(guī)模并行處理能力。說到底，深藍靠“不停地傻算”勝了卡斯帕羅夫。同時，“深藍”內(nèi)存貯了幾乎世界上所有的棋譜，對于棋王過去下過的每一局棋都了如指掌，而且心無旁騖。它能根據(jù)卡氏過去的棋局進行程序優(yōu)化。包裝后的“深藍”也可以在下棋過程中由人改變程序，根據(jù)棋面及時調(diào)整戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，表現(xiàn)出人性

18、化的某些智能性。人工智能在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用人工智能在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用遠程醫(yī)療系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)專家系統(tǒng)是人工智能領(lǐng)域的重要分支，醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)可以作為醫(yī)生診斷的一種輔助工具遠程醫(yī)療是使用技術(shù)遠程監(jiān)視、診斷，有時甚至進行治療的技術(shù)，而無需與病人同處一地。目前，遠程醫(yī)療通常要使用一些便攜式或家用診斷器件，測量血壓、心率以及其他生命體征，以便進行跟蹤。然后，把這些結(jié)果上傳到PC，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給醫(yī)生或醫(yī)療提供商，以監(jiān)控結(jié)果。在這個過程中，有很多人為干預(yù)?！熬W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步在不斷對此進行改進。例如，加拿大NewBrunswick的圣約翰醫(yī)院的護士測量術(shù)后在家休養(yǎng)的病人的生命體征，以確定他們是否在正確康復(fù)

19、，或是還需要其他救助。這實際上降低了病人的醫(yī)療成本，也空出了醫(yī)院非常緊缺的術(shù)后病床，并使病人更舒適地在家休養(yǎng)?！彪m然當今的遠程醫(yī)療已經(jīng)取得很大的進步，但仍有很多事情要做。下一步就是讓智能器件和系統(tǒng)不需要診斷，真正通過自動遠程醫(yī)療實現(xiàn)先進的治療。在自動遠程醫(yī)療中，關(guān)鍵藥物療法可根據(jù)聯(lián)網(wǎng)傳感器和器件收集的信息進行實時調(diào)整。通過比較病人的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，可在合理范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)劑量。嵌入式智能不僅在上述領(lǐng)域發(fā)揮作用，還可以通過遠程醫(yī)療實現(xiàn)機器人手術(shù)。目前，通過使用可消除人手正常抖動的操縱桿，醫(yī)生能夠進行本地機器人手術(shù)，從而幫助外科醫(yī)生更精確地進行精密手術(shù)。機器人手術(shù)目前僅在病人和醫(yī)生同處一個病房的

20、情況中使用。未來網(wǎng)絡(luò)延遲和視頻等問題將解決，屆時我們有望進行遠程機器人手術(shù)，因為醫(yī)療專家基本上可在全球范圍內(nèi)按需分配。然而，實現(xiàn)這一目標所需的條件現(xiàn)在還沒有完全到位。為了做到這一點，必須保證有近乎完美延遲的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，來發(fā)送視頻圖像，控制機器人。到2015年，這種可能性將更大。我們將擁有更快、更強大的多核處理和先進的聯(lián)網(wǎng)功能，同時還將改進網(wǎng)絡(luò)帶寬和視頻壓縮。有了在處理、視頻和網(wǎng)絡(luò)功能領(lǐng)域的進步，遠程機器人手術(shù)將成為可能。超級電腦能夠戰(zhàn)勝國際象棋冠軍GaryKasparov，是因為它儲存了很多過去的比賽、策略和結(jié)果。醫(yī)療人工智能利用基于多年的實際醫(yī)療數(shù)據(jù)和病歷的先進算法，幫助醫(yī)生更好地決策。醫(yī)療人工智能并不是真正意義上的新概念。大概在10年前，研究人員就開發(fā)了一個使用人工智能的系統(tǒng)，來診斷心臟病發(fā)作風(fēng)險，它比大部分資深的心臟病專家的效率還高10%。然而采用嵌入式智能，其管理和處理大量數(shù)據(jù)和更豐富數(shù)據(jù)類型的能力，將使這些系統(tǒng)在診斷能力方面更加先進。未來10年，我們設(shè)想醫(yī)療人工智能系統(tǒng)不僅能使用復(fù)雜算法進行智能決策，而且能通過捕獲、分析和調(diào)節(jié)持續(xù)的實時病人數(shù)據(jù)流真正地學(xué)習(xí)。例如，研