第11章-智能決策支持系統(tǒng)

第四章

決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)應(yīng)用案例某紡織廠開(kāi)發(fā)的一個(gè)用于配棉計(jì)算的決策支持系統(tǒng)，我們知道不同的棉花有不同的強(qiáng)度，不同的耐磨性，不同的吸水性，還有不同的價(jià)格和運(yùn)輸費(fèi)用，致使每種產(chǎn)品要求的棉紗也有不同的特性。實(shí)際上一根成品紗是由幾十根不同的紗混紡而成的。那么應(yīng)當(dāng)用什么棉、多少支紗來(lái)混紡，才能達(dá)到強(qiáng)度、耐磨性、吸水性和成本最低的要求目標(biāo)，這可以用線性規(guī)劃建立一組包含幾十個(gè)變量、幾十個(gè)方程的數(shù)學(xué)模型，決策支持系統(tǒng)用來(lái)進(jìn)行這種計(jì)算，使每年節(jié)省資金多達(dá)幾十萬(wàn)元。本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2023/2/631.1決策和決策科學(xué)決策：為達(dá)到一定目的而進(jìn)行的有意識(shí)、有選擇的活動(dòng)。

在一定的人力、設(shè)備、材料、技術(shù)、資金和時(shí)間因素的制約下，人們?yōu)閷?shí)現(xiàn)特定目標(biāo)，可從多種可供選擇的策略中做出決斷，以求得最優(yōu)或較好效果的過(guò)程就是決策過(guò)程。決策支持系統(tǒng):以信息技術(shù)為手段，應(yīng)用決策科學(xué)及有關(guān)學(xué)科的理論與方法，以人機(jī)交互方式輔助決策者解決半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題的信息系統(tǒng)。智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)：決策支持系統(tǒng)(DSS)+人工智能(AI)將人工智能中的知識(shí)表示與知識(shí)處理的思想引入到DSS。

2023/2/641.1決策和決策科學(xué)2023/2/65情報(bào)指進(jìn)行“情報(bào)”（數(shù)據(jù)）的收集和處理、研究決策環(huán)境、分析和確定影響決策的因素或條件的一系列活動(dòng)；設(shè)計(jì)指發(fā)現(xiàn)、制訂和分析各種可能的行動(dòng)方案；抉擇指從可行方案中選擇一個(gè)特定的方案，對(duì)它進(jìn)行方案評(píng)價(jià)與審核，并付諸實(shí)施。1.1決策和決策科學(xué)決策過(guò)程模型的四個(gè)階段2023/2/66情報(bào)活動(dòng)階段調(diào)查環(huán)境，并定義要決策的事件和條件。制定決策目標(biāo)，要進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的收集和調(diào)查研究工作。設(shè)計(jì)活動(dòng)階段識(shí)別限制性因素，找出更多的備選方案。選擇活動(dòng)階段從各種可能的備選方案中，針對(duì)決策目標(biāo)，選出最合理的方案。實(shí)施活動(dòng)階段選定方案后，即可付之實(shí)施。在實(shí)施過(guò)程中還要收集實(shí)施過(guò)程中的情報(bào)。1.2決策的科學(xué)化決策的科學(xué)化正在向以下一些方向發(fā)展：2023/2/67用信息系統(tǒng)支持和輔助決策定性決策向定量與定性相結(jié)合決策的方向發(fā)展用計(jì)算機(jī)進(jìn)行定量分析必須與人的創(chuàng)造性形象思維相結(jié)合。單目標(biāo)決策向多目標(biāo)綜合決策發(fā)展戰(zhàn)略決策向更遠(yuǎn)的未來(lái)決策發(fā)展決策是對(duì)未來(lái)實(shí)踐的方向、原則、目標(biāo)和方法等所作的決定。1.3決策問(wèn)題的類型2023/2/68結(jié)構(gòu)化決策簡(jiǎn)單、直接、有固定的規(guī)律可循可依據(jù)一定的通用模型和決策規(guī)則實(shí)現(xiàn)其決策過(guò)程的基本自動(dòng)化。非結(jié)構(gòu)化決策復(fù)雜、沒(méi)有固定規(guī)律可循。決策者根據(jù)掌握的情況和數(shù)據(jù)臨時(shí)做出決定。半結(jié)構(gòu)化決策介于上述兩類之間。可適當(dāng)建立模型，但無(wú)法確定最優(yōu)方案。1.3決策問(wèn)題的類型不同結(jié)構(gòu)化程度的決策問(wèn)題：2023/2/69

結(jié)構(gòu)化

非結(jié)構(gòu)化戰(zhàn)略性決策問(wèn)題戰(zhàn)術(shù)性決策問(wèn)題業(yè)務(wù)性決策問(wèn)題決策問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化程度并不是一成不變的。管理信息系統(tǒng)主要解決結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題，而決策支持系統(tǒng)則以支持半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題為目標(biāo)。廠址選擇作業(yè)計(jì)劃庫(kù)存補(bǔ)充資金分配計(jì)劃作業(yè)調(diào)度獎(jiǎng)金分配管理體制確定廣告部署選擇銷售對(duì)象決策支持系統(tǒng)應(yīng)用案例一個(gè)小型的海運(yùn)決策支持系統(tǒng)。最初，美國(guó)冶金公司的子公司負(fù)責(zé)運(yùn)輸公司的油、煤以及成品，后來(lái)它也向市場(chǎng)開(kāi)放。這個(gè)海運(yùn)估價(jià)系統(tǒng)計(jì)算財(cái)務(wù)上和技術(shù)上的運(yùn)輸細(xì)目。財(cái)務(wù)計(jì)算包括船時(shí)的成本、燃料、工時(shí)、折舊、各種貨物的運(yùn)費(fèi)率以及口岸開(kāi)銷。技術(shù)細(xì)目包括船倉(cāng)的容量、速度、口岸距離、燃料和水的消耗以及裝載模型等。管理者需要知道在已知調(diào)度計(jì)劃和運(yùn)費(fèi)率的情況下，為使利潤(rùn)最大應(yīng)指定哪個(gè)船只?還有滿足要求，利潤(rùn)最好，船速應(yīng)是多少?由馬來(lái)西亞到美國(guó)西海岸，船的裝載模型應(yīng)當(dāng)怎樣?本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2023/2/611DSS的兩種基本結(jié)構(gòu)形式是三庫(kù)結(jié)構(gòu)和基于知識(shí)的結(jié)構(gòu)。2023/2/612三庫(kù)結(jié)構(gòu)2決策支持系統(tǒng)2決策支持系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2023/2/613DSS的決策支持過(guò)程是一個(gè)人機(jī)交互的啟發(fā)式過(guò)程，該過(guò)程往往要分解成若干階段，一個(gè)階段完成后用戶獲得階段的結(jié)果及某些啟示，然后進(jìn)入下一階段的人機(jī)會(huì)話，如此反復(fù)，直至用戶形成決策意見(jiàn)，確定問(wèn)題的解。DSS在三庫(kù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，再引入基于知識(shí)管理的功能就構(gòu)成了四庫(kù)結(jié)構(gòu)的智能決策支持系統(tǒng)。按照DSS功能還可分為專用DSS、DSS工具和DSS生成器。專用決策支持系統(tǒng)(specialdecisionsupportsystems，SDSS)是指專門針對(duì)某種問(wèn)題的決策支持系統(tǒng)，如專用于電站投資的決策支持系統(tǒng)，專用于某地區(qū)貨運(yùn)汽車調(diào)度的決策支持系統(tǒng)等。決策支持系統(tǒng)工具(decisionsupportsystemtools，DSST)是指一些工具，如某種語(yǔ)言、操作系統(tǒng)、某種數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等。決策支持系統(tǒng)生成器(decisionsupportsystemgenerator，DSSG)是通用決策支持系統(tǒng)。庫(kù)情報(bào)分析方案評(píng)價(jià)選擇實(shí)施報(bào)告查詢結(jié)果內(nèi)外接口處理器方法,模型庫(kù)DSS決策支持系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2023/2/6183.1智能決策支持系統(tǒng)的基本概念人工智能有多個(gè)分支領(lǐng)域，包含專家系統(tǒng)（ES）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetwork，ANN）專家系統(tǒng)：以計(jì)算機(jī)為工具，利用專家知識(shí)及知識(shí)推理等技術(shù)來(lái)理解與求解問(wèn)題的知識(shí)系統(tǒng)。將ES+DSS結(jié)合形成IDSS,在結(jié)構(gòu)上增設(shè)了知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)與問(wèn)題處理系統(tǒng)，人機(jī)對(duì)話部分還加入了自然語(yǔ)言處理功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：采用物理可實(shí)現(xiàn)的器件或計(jì)算機(jī)來(lái)模擬生物體中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的某些結(jié)構(gòu)與功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于基于案例學(xué)習(xí)的模型，它模擬人的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，構(gòu)造人工神經(jīng)元，吸取了生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的部分優(yōu)點(diǎn)。2023/2/6193.2智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)人工智能技術(shù)應(yīng)用于DSS的程度與范圍不同，可以構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的IDSS，但都以含有知識(shí)庫(kù)或知識(shí)處理系統(tǒng)為標(biāo)志，較完整和典型的IDSS結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)三庫(kù)DSS的基礎(chǔ)上增設(shè)知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)，在人機(jī)對(duì)話子系統(tǒng)加入自然語(yǔ)言處理系統(tǒng)形成智能人機(jī)接口，與四庫(kù)之間插入問(wèn)題處理系統(tǒng)而構(gòu)成的四庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2023/2/620四庫(kù)DSS的基本結(jié)構(gòu)3.2智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（一）智能人機(jī)接口決策者可以使用自然語(yǔ)言來(lái)提出決策問(wèn)題，由自然語(yǔ)言處理功能通過(guò)語(yǔ)法、語(yǔ)義結(jié)構(gòu)分析等方法轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能理解的形式。（二）問(wèn)題處理系統(tǒng)問(wèn)題處理系統(tǒng)處于IDSS的中心位置，是聯(lián)系人與機(jī)器及所存儲(chǔ)的求解資源的橋梁，主要由問(wèn)題分析器與問(wèn)題求解器兩部分組成。其工作流程如圖所示。2023/2/6213.2智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（三）知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)與推理機(jī)知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)是有關(guān)規(guī)則、因果關(guān)系及經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)的獲取、解釋、表示、推理以及管理與維護(hù)的系統(tǒng)。2023/2/622知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)1．知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)。一是回答對(duì)知識(shí)庫(kù)知識(shí)增、刪、改等知識(shí)維護(hù)的請(qǐng)求，二是回答決策過(guò)程中問(wèn)題分析與判斷所需知識(shí)的請(qǐng)求。2．知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)的是那些既不能用數(shù)據(jù)表示也不能用模型方法描述的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。3．推理機(jī)。推理是指從已知事實(shí)推出新事實(shí)（結(jié)論）的過(guò)程，推理機(jī)是一組程序，它針對(duì)用戶問(wèn)題去處理知識(shí)庫(kù)（規(guī)則和事實(shí)）。3.3人工智能及其應(yīng)用人工智能是機(jī)器模仿人類而獲得智能。其最為主要的應(yīng)用領(lǐng)域有專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能代理，以及比較新的數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)等。IDSS中結(jié)合應(yīng)用比較多的要數(shù)專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。專家系統(tǒng)是利用專家的某些領(lǐng)域知識(shí)求解特定問(wèn)題的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。例：計(jì)算機(jī)打印故障診斷幫助系統(tǒng)2023/2/623檢查指示檢查結(jié)果提問(wèn)3.3人工智能及其應(yīng)用專家系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有其不足之處。2023/2/624人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的自組織、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，因而特別適用于處理復(fù)雜問(wèn)題或開(kāi)放系統(tǒng)，這正好可以能彌補(bǔ)專家系統(tǒng)的不足。人工神經(jīng)元模仿自然神經(jīng)元，用一個(gè)加權(quán)和處理單元表示，多個(gè)輸入乘上不同的權(quán)值再求和，然后經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)輸出。將一群人工神經(jīng)元的輸入輸出聯(lián)接起來(lái)，通過(guò)一定量案例數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練即構(gòu)成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)獲取困難；對(duì)于動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的系統(tǒng)，由于其推理規(guī)則是固定的，難以適應(yīng)變化的情況；專家系統(tǒng)不能從過(guò)去處理過(guò)的事例中繼續(xù)地學(xué)習(xí)。1233.4知識(shí)庫(kù)2023/2/625產(chǎn)生式規(guī)則法是一種因果關(guān)系的表示方法，一般用一系列結(jié)構(gòu)化的IF—THEN規(guī)則語(yǔ)句表達(dá)某種知識(shí)?？蚣鼙硎痉７氯祟愅ㄟ^(guò)框架結(jié)構(gòu)記憶和認(rèn)識(shí)事物的方式來(lái)表示知識(shí)，每種事物都可以用一組特征屬性來(lái)表述，這組屬性構(gòu)成一個(gè)框架。語(yǔ)義網(wǎng)是一種以節(jié)點(diǎn)表示事物單元，描述節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的圖形化知識(shí)表示方法，例如，客戶訂單中的需求品種、數(shù)量和要貨時(shí)間，計(jì)劃中的生產(chǎn)產(chǎn)品、數(shù)量和時(shí)間兩組節(jié)點(diǎn)，具有依據(jù)和派生的關(guān)系。規(guī)則:IF-THEN結(jié)構(gòu)例:IF-INCOME＞＄45000PrintNAMEANDADDRESSGH如年限<4問(wèn)其他借款A(yù)B如年收入>50000問(wèn)汽車支出否EXITBC如汽車支出<10%年入問(wèn)抵押支付,否則EXITCD如抵押支付<20%年入問(wèn)準(zhǔn)予貸款,否則EXITD準(zhǔn)予信貸線DE如有D問(wèn)雇用年限EF如年限>=4,給信貸線10000,否則轉(zhuǎn)GF給線10000HF如其他借款<5%年入轉(zhuǎn)F,否則轉(zhuǎn)II給線3000規(guī)則汽車框架摩托車框架馬達(dá)框架IS-A運(yùn)輸設(shè)備輪子4

馬達(dá)汽/柴油

運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn),移動(dòng)IS-A運(yùn)輸設(shè)備輪子2

馬達(dá)汽油

運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn),移動(dòng)IS-A機(jī)器

燃料汽/柴油,電功率馬力用途運(yùn)輸,動(dòng)力知識(shí)框架

汽車(馬達(dá),輪子,運(yùn)動(dòng))家用轎車運(yùn)動(dòng)車DodgeCaravan3門FordEscort4門藍(lán)色Porche9442門紅MazdaMiata2門綠IS-A語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2023/2/6294.1智能體（Agent）2023/2/630Agent（智能體，智能代理）的概念A(yù)gent是處在某個(gè)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它能接受另一個(gè)主體（用戶、計(jì)算機(jī)程序、系統(tǒng)或機(jī)器等）的委托并為之提供幫助或服務(wù)，能夠在目標(biāo)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，主動(dòng)采取包括學(xué)習(xí)、通訊、社交等各種手段來(lái)感知，并適應(yīng)其外在環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化而作出相應(yīng)的行動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)。Agent特性代理能力自治能力社交能力學(xué)習(xí)和適應(yīng)性合作能力移動(dòng)性Agent環(huán)境動(dòng)作輸出傳感器輸入4.2Multi-Agent系統(tǒng)Multi-Agent中多個(gè)Agent通過(guò)協(xié)調(diào)各自的行為來(lái)完成共同的協(xié)作目標(biāo)。目前主要使用對(duì)策論來(lái)研究Multi-Agent的協(xié)調(diào)與協(xié)作問(wèn)題。2023/2/631購(gòu)買商Agent各Agent的資料庫(kù)管理Agent銷售商1Agent銷售商2Agent伙伴間的商務(wù)談判和交流注冊(cè)注冊(cè)注冊(cè)尋找伙伴伙伴信息…………基于Multi-Agent的網(wǎng)上談判支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)本章小結(jié)

2023/2/632決策的概念決策問(wèn)題類型決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ES，IDSS復(fù)習(xí)思考題4.1請(qǐng)為IDSS做簡(jiǎn)要的特征描述。4.2請(qǐng)簡(jiǎn)述IDSS中人機(jī)對(duì)話子系統(tǒng)的作用。4.3模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)與知識(shí)庫(kù)等子系統(tǒng)是IDSS的四個(gè)部件，請(qǐng)描述它們的相互關(guān)系。4.4傳統(tǒng)DSS與智能DSS都是人機(jī)系統(tǒng)，但二者中機(jī)器方所起的作用有所不同，請(qǐng)指出它們的區(qū)別。4.5用文字描述IDSS中問(wèn)題處理系統(tǒng)的工作流程。2023/2/63311.1IDSS具有更友好的人機(jī)接口和專門的領(lǐng)域知識(shí)，具有知識(shí)的推理能力和學(xué)習(xí)能力等……11.2人機(jī)對(duì)話子系統(tǒng)是IDSS用戶和計(jì)算機(jī)的接口，在操作者、模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和方法庫(kù)之間起著傳送、轉(zhuǎn)換命令和數(shù)據(jù)的重要作用。在四庫(kù)系統(tǒng)的智能人機(jī)接口接受用自然語(yǔ)言或接近自然語(yǔ)言的方式表達(dá)的決策問(wèn)題及決策目標(biāo)，這較大程度地改變了人機(jī)界面的性能?！?1.3模型庫(kù)儲(chǔ)存和管理決策模型，選擇和