智能決策技術(shù)原理及應(yīng)用

1、智能決策技術(shù)原理及應(yīng)用摘要 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能 正確、快速地做出決策無疑是贏得市場獲取 最大經(jīng)濟(jì)效益的保證。決策支持系統(tǒng)可以看 成是管理信息系統(tǒng)和運籌學(xué)相結(jié)合而發(fā)展 起來的，它要求有很強的數(shù)值計算能力，又 要有很強的數(shù)據(jù)處理能力，而目前的計算機(jī) 語言的支持能力不足，使得決策支持系統(tǒng)的 發(fā)展非常緩慢。關(guān)鍵詞決策支持系統(tǒng)人工智能專 家系統(tǒng)一、智能決策技術(shù)概述決策支持系統(tǒng)的形成隨著計算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，如科學(xué) 計算、數(shù)據(jù)處理、管理信息系統(tǒng)的發(fā)展以及 運籌學(xué)和管理科學(xué)的應(yīng)用，為決策支持系統(tǒng) 的形成打下了基礎(chǔ)。決策支持系統(tǒng) (Decision Support SystemDDS)是 80 年 代迅

2、速發(fā)展起的新型計算機(jī)學(xué)科。70年代初 由美國Morton在管理決策系統(tǒng)一文中 首先提出決策支持系統(tǒng)的概念。DSS實質(zhì)上是在管理信息系統(tǒng)和運籌學(xué) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。管理信息系統(tǒng)重點在 對大量數(shù)據(jù)的處理。運籌學(xué)在運用模型輔助 決策體現(xiàn)在單模型輔助決策上。隨著新技術(shù) 的發(fā)展，所需要不得不解決的問題會愈來愈 復(fù)雜，所涉及的模型會愈來愈多，模型類型 也由數(shù)學(xué)模型擴(kuò)充數(shù)據(jù)處理模型。模型數(shù)量 也愈來愈多。這樣，對多模型輔助決策問題， 在決策支持系統(tǒng)出現(xiàn)之前是靠人來實現(xiàn)模 型間的聯(lián)合和協(xié)調(diào)。決策支持系統(tǒng)的出現(xiàn)就 是要解決由計算機(jī)自動組織和協(xié)調(diào)多模型 運行，對大量數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存取和處理， 達(dá)到更高層次的輔助

3、決策能力。決策支持系 統(tǒng)的新特點就是增加了模型庫和模型庫管 理系統(tǒng)，它把眾多的模型（數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù) 處理模型以及更廣泛的模型）有效地組織和 存儲起來，并且建立了模型庫和數(shù)據(jù)庫的有 機(jī)結(jié)合。這種有機(jī)結(jié)合適應(yīng)人機(jī)交互功能， 自然促使新型系統(tǒng)的出現(xiàn)，即DDS的出現(xiàn)。 它不同于MIS數(shù)據(jù)處理，也不同于模型的數(shù) 值計算，而是它們的有機(jī)集成。它既有數(shù)據(jù)處理功能又具有數(shù)值計算功能。決策支持系統(tǒng)概念及結(jié)構(gòu)。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 (數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù)處理模型等)，通過人機(jī)交 互，輔助各級決策者實現(xiàn)科學(xué)決策的系統(tǒng)。DSS使人機(jī)交互系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)三者有機(jī)結(jié)合起來。它大大擴(kuò)充

4、了 數(shù)據(jù)庫功能和模型庫功能，即DSS的發(fā)展使 管理信息系統(tǒng)上升到?jīng)Q策支持系統(tǒng)的新臺 階上。DSS使那些原來不能用計算機(jī)解決的 問題逐步變成能用計算機(jī)解決。人工智能概念和研究范圍人工智能定義。由計算機(jī)來表示和 執(zhí)行人類的智能活動(如判斷、識別、理解、 學(xué)習(xí)、規(guī)劃和問題求解等)就是人工智能。 人工智能的研究在逐步擴(kuò)大機(jī)器智能，使計 算機(jī)逐步向人的智能靠近。人工智能的研究范圍。人工智能研 究的基本范圍有：問題求解、邏輯推理和定 理證明、自然語言處理、自動程序設(shè)計、學(xué) 習(xí)、專家系統(tǒng)、機(jī)器人學(xué)、機(jī)器視覺、智能 檢索系統(tǒng)、組合高度問題、系統(tǒng)與表達(dá)語言 等；其主要研究領(lǐng)域有：自然語言處理、機(jī) 器人學(xué)、知識工

5、程。自然語言處理：語音的識別與合成，自 然語言的理解和生成，機(jī)器翻譯等。機(jī)器人學(xué)：從操縱型、自動型轉(zhuǎn)向智能 型。在重、難、險、害等工作領(lǐng)域中推廣使 用機(jī)器人。知識工程：研究和開發(fā)專家系統(tǒng)。目前 人工智能的研究中，最接近實用的成果是專 家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)在符號推理、醫(yī)療診斷、 礦床勘探、化學(xué)分析、工程設(shè)計、軍事決策、 案情分析等方面都取得明顯的效果。決策支持新技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫的興起和概念。數(shù)據(jù)倉庫 (Data WarehouseDW)的概念是 Prism Solutions公司副總裁在1992年出版的書 建立數(shù)據(jù)倉庫(Building the Data Warehouse)中提出的。數(shù)據(jù)倉庫的提出是以

6、 關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并行處理和分布式技術(shù)的飛速 發(fā)展為基礎(chǔ)，它是解決信息技術(shù)在發(fā)展中一 方面擁有大量數(shù)據(jù)，另一方面有用信息卻很 貧乏(Data richInformation poor)這種 不正?，F(xiàn)象的綜合解決方案。在建立數(shù)據(jù)倉庫一書中，對數(shù)據(jù)倉 庫定義為：數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成的、 穩(wěn)定的、不同時間的數(shù)據(jù)集合，用于支持經(jīng) 營管理中決策制定過程。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用于事務(wù)處理，也叫操作型 處理，是指對數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)進(jìn)行日常操作，即 對一或一組記錄的查詢和修改，主要為企業(yè) 特定的應(yīng)用服務(wù)的。用戶關(guān)心的是響應(yīng)時間， 數(shù)據(jù)的安全性和完整性。數(shù)據(jù)倉庫用于決策 支持，也稱分析型處理，用于決策分析，它 是建成立決策支

7、持系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)倉庫的特點。數(shù)據(jù)倉庫是面向 主題的：主題是數(shù)據(jù)歸類的標(biāo)準(zhǔn)，每一個主 題基本對應(yīng)一個宏觀的分析領(lǐng)域。數(shù)據(jù)倉庫是集成的：數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫 之前，必須經(jīng)過加工與集成。對不同的數(shù)據(jù) 來源進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼。統(tǒng)一原始數(shù) 據(jù)中的所有矛盾之處，如字段的同名異義， 異名同義，單位不統(tǒng)一，字長不一致等?？?之將原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作一個從面向應(yīng)用到面 向主題的大轉(zhuǎn)變。數(shù)據(jù)倉庫是穩(wěn)定的：數(shù)據(jù)倉庫中包括了 大量的歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)集成進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫 后是極少或根本不更新的。數(shù)據(jù)倉庫是隨時間變化的：數(shù)據(jù)倉庫內(nèi) 的數(shù)據(jù)時限在5-10年，故數(shù)據(jù)的鍵碼包含 時間項，標(biāo)明數(shù)據(jù)的歷史時期，這適合DSS 進(jìn)行時間趨勢分

8、析。數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)很大：通常的數(shù)據(jù)倉庫 的數(shù)據(jù)量為10GB級，大型的是一個TB級數(shù) 據(jù)量。數(shù)據(jù)中索引和綜合數(shù)據(jù)占2/3，原始 數(shù)據(jù)占1/3。數(shù)據(jù)倉庫軟、硬件要求：需要一個巨大 的硬件平臺和一個并行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)開采的概念及方法。1995年在 加拿大召開了第一屆知識發(fā)現(xiàn)(Knowledge Discovery in DatabaseKDD)和數(shù)據(jù)開采 (Data MiningDM)國際學(xué)術(shù)會議以后，“數(shù) 據(jù)開采”開始流行，它是“知識發(fā)現(xiàn)”概念 的深化，知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)開采是人工智能、 機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。KDD 一詞是在1989年8月于美國底特律市召開 的第一屆KDD國際學(xué)術(shù)會議

9、上正式形成的。知識發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用 知識的整個過程。數(shù)據(jù)開采被認(rèn)為是KDD過 程中的一個特定步驟，它用專門算法從數(shù)據(jù) 中抽取模式。數(shù)據(jù)開采的主要方法和技術(shù)有：信息論 方法、集合論方法、仿生物技術(shù)、公式發(fā)現(xiàn)、 統(tǒng)計分析方法及其它方法。二、智能決策技術(shù)原理要能做出智能決策需要在智能決策支 持系統(tǒng)的輔助下才能實現(xiàn)。因而要知道智能 決策技術(shù)的原理就須要知道智能決策支持 系統(tǒng)的原理及構(gòu)造。智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)是在決策支 持系統(tǒng)(DSS)的基礎(chǔ)上集成人工智能專家系 統(tǒng)(ES)而形成的。決策支持系統(tǒng)主要是由問 題處理與人機(jī)交互系統(tǒng)(由語言系統(tǒng)和問題 處理系統(tǒng)組成)、模型庫系統(tǒng)(由模型庫管

10、理 系統(tǒng)和模型庫組成)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(由數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫組成)等組成。專家系統(tǒng) 主要由知識庫、推理機(jī)和知識庫管理系統(tǒng)三 者組成。決策支持系統(tǒng)和專家系統(tǒng)集成為智 能決策支持系統(tǒng)。IDSS中DSS和ES的結(jié)合主要體現(xiàn)在兩 個方面：DSS和ES的總體結(jié)合。由集成系統(tǒng) 把DSS和ES有機(jī)結(jié)合起來(將兩者一體化)。KB和MB的結(jié)合。模型庫中的數(shù)學(xué)模型 和數(shù)據(jù)處理模型作為知識的一種形式，即過 程性知識，加入到知識推理過程中去，或者 將知識庫和推理機(jī)結(jié)合起來，形成知識推理 模型加入到模型庫中去。DB和動態(tài)DB的結(jié)合。DSS中的DB 可以看成是相對靜態(tài)的數(shù)據(jù)庫，它為ES中 的動態(tài)數(shù)據(jù)庫提供初始數(shù)據(jù)，ES

11、推理結(jié)束后， 動態(tài)DB中的結(jié)果再送回到DSS中的DB去。 由DSS和ES這三種結(jié)合形式，也說形成了 三種IDSS集成形式。智能決策支持系統(tǒng)是以大量的信息收 集和大量的知識為基礎(chǔ)，將它們存儲在數(shù)據(jù) 庫和知識庫中，為問題處理系統(tǒng)服務(wù)。將實 際問題轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能進(jìn)行求解的過程，就 是通過對問題的分解和分析，建立問題求解 的總框架模型，根據(jù)這個總框架模型的各組 成部分的目標(biāo)、功能、數(shù)據(jù)和求解的要求來決定各組成部分是建立新模型，還是選擇已 有的成熟模型；多模型如何組合；需要利用 哪些數(shù)據(jù)；是采用數(shù)值計算模型還是采用知 識推理模型進(jìn)行各種處理方法選擇，然后對 其進(jìn)行求解。將求解的結(jié)果或得到的支持決 策的信

12、息反回給決策用戶。三、智能決策技術(shù)的應(yīng)用決策支持系統(tǒng)自70年代初產(chǎn)生以來， 在這20年間逐步應(yīng)用于各個領(lǐng)域和部門， 在發(fā)展中不斷融入人工智能的技術(shù)使之成 為智能決策支持系統(tǒng)，并得到更加廣泛的應(yīng) 用。主要有以下部門：企業(yè)(包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等)(1)生產(chǎn)部門；(2)財務(wù)部門；(3)銷售部門；(5)勞動人事部門;(2)衛(wèi)生保健部門;教育文化部門，運輸、后勤部門;(5)勞動人事部門;(2)衛(wèi)生保健部門;教育文化部門，(6)外貿(mào)部門，等等。事業(yè)單位(1)城市管理部門；資源管理部門； 等等。國防軍事領(lǐng)域研究開發(fā)領(lǐng)域在我國，目前已開發(fā)應(yīng)用的有：全國宏 觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展決策支持系統(tǒng)，省區(qū)整體發(fā)展決 策支持系統(tǒng)，

13、縣區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略研究決策支持系 統(tǒng)，各行業(yè)的發(fā)展決策支持系統(tǒng)，公司一級 的、廠一級生產(chǎn)經(jīng)營決策支持系統(tǒng)，流域管 理決策支持系統(tǒng)，運輸經(jīng)營管理決策支持系 統(tǒng)，人口發(fā)展與控制決策支持系統(tǒng)，作戰(zhàn)指 揮決策支持系統(tǒng)，后勤保障決策支持系統(tǒng)等 等?？梢姏Q策支持系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)深入到 生活的各個方面。由于人們在日常生活中， 隨時都要作出選擇和決定，這種選擇和決定 就是決策。現(xiàn)代化的社會經(jīng)濟(jì)生活規(guī)模宏大， 變化和進(jìn)展迅速，各種關(guān)系錯綜復(fù)雜，不論 是對個人、集體、地區(qū)、國家，決策的正確 與否，影響是巨大的；一念之差，影響到事 業(yè)的成敗，組織的興亡盛衰。而正確有效的 決策在于充分掌握信息和根據(jù)信息作出正 確判斷，因此米集、整理和分析信息是決策 聽