決策支持與人工智能

決策支持與人工智能第1頁/共43頁2引導(dǎo)案例：

橄欖球隊(duì)的決策——教練指揮站決策支持軟件

比賽和商業(yè)決策：預(yù)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)更有前途的球員第2頁/共43頁34.1引言4階段決策模型（西蒙）（圖4-1）第3頁/共43頁滿意度決策模型（西蒙）：從滿足你需求的方案中進(jìn)行選擇，而選中的方案不一定是最優(yōu)的哪一個(gè)。如高增長（滿意度）與最大化增長（最優(yōu)）目標(biāo)4第4頁/共43頁結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化決策

重復(fù)決策與非重復(fù)決策5第5頁/共43頁4.2決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)（designsupportsystem,DSS）：結(jié)合決策者和信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，支持非結(jié)構(gòu)化問題決策6第6頁/共43頁74.2.1DDS的組成模型管理數(shù)據(jù)管理用戶界面管理（人-機(jī)接口）（圖4-3）Eg.分析決策系統(tǒng)第7頁/共43頁第8頁/共43頁9人-機(jī)接口子系統(tǒng)（用戶界面）人-機(jī)接口子系統(tǒng)是為用戶提供與DSS直接“對(duì)話”的軟件，它是DSS與用戶之間的“橋梁”。功能具有處理和識(shí)別類似于會(huì)話方式的能力，如交互語言類似于自然語言的非結(jié)構(gòu)化形式；具有使用多種輸入設(shè)備適應(yīng)用戶要求的能力；具有對(duì)各種處理結(jié)果進(jìn)行解釋、描述和輸出的能力；具有為用戶“幫助使用”本系統(tǒng)的能力；具有與數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、方法庫管理子系統(tǒng)、模型庫管理子系統(tǒng)友好交互的能力。第9頁/共43頁10數(shù)據(jù)管理部件數(shù)據(jù)管理存儲(chǔ)維護(hù)決策相關(guān)信息，特點(diǎn)如下：數(shù)據(jù)來源廣。DSS中的數(shù)據(jù)不僅來源于企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)的業(yè)務(wù)部門，而且還有來自于系統(tǒng)外部及系統(tǒng)內(nèi)部其它相關(guān)方面的數(shù)據(jù)，特別是在高層次管理決策中，與外部關(guān)系非常密切。數(shù)據(jù)綜合性強(qiáng)。在DSS的決策模型中，使用的數(shù)據(jù)往往帶有綜合性，因而它要求DBMS具有從廣泛的數(shù)據(jù)源中抽取、分析、輸入、處理數(shù)據(jù)的能力。專用數(shù)據(jù)庫。在大多數(shù)成功的DSS中，建立了在邏輯上獨(dú)立的DSS專用數(shù)據(jù)庫，它與企業(yè)經(jīng)營業(yè)務(wù)激動(dòng)所用的數(shù)據(jù)庫在邏輯上是分開的。其目的在于有并行地實(shí)現(xiàn)DSS的模型處理能力，達(dá)到提高DSS的處理效率之目的。第10頁/共43頁11數(shù)據(jù)管理功能數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)功能建立和管理數(shù)據(jù)模型的能力；對(duì)不同的數(shù)據(jù)源具有進(jìn)行抽取、分析輸入和處理的能力具有靈活、迅速、方便的數(shù)據(jù)處理功能，為DSS提供各種所需要的數(shù)據(jù)；具有有效地管理DSS數(shù)據(jù)庫的能力。第11頁/共43頁12數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)例數(shù)據(jù)：分析抽取輸入外部數(shù)據(jù)源外部數(shù)據(jù)源計(jì)劃.訂貨.庫存.銷售.財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)庫DBMS功能：KBMS.產(chǎn)生、加工更新、恢復(fù)MBMS

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ABMS經(jīng)營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)第12頁/共43頁13模型管理例模型庫DBMSMBMS：產(chǎn)生、加工維護(hù)、更新ABMS使用等戰(zhàn)略模型戰(zhàn)術(shù)模型操作模型第13頁/共43頁14模型管理部件模型和模型管理模型是對(duì)某個(gè)事件、事實(shí)或狀態(tài)的描述在模型庫中，存放有用戶求解問題所需的各種模型、通用模型以及在求解問題時(shí)所建立的臨時(shí)模型等。這些模型通常以數(shù)學(xué)模型或邏輯規(guī)則模型的方式存在。根據(jù)求解問題的不同對(duì)象，它們又可以分為戰(zhàn)略模型、戰(zhàn)術(shù)模型和操作模型。這樣集成的模型就構(gòu)成了決策支持的共享資源。第14頁/共43頁15模型管理功能模型生成》通過一組專用的模型語言來構(gòu)造模型，并建立標(biāo)準(zhǔn)接口模型管理》模型管理的功能應(yīng)具有對(duì)模型裝入、修改、刪除、更新、檢索和組合的能力模型運(yùn)行。》A、模型選擇，根據(jù)決策問題的需要，選取一個(gè)或多個(gè)模型；》B、運(yùn)行某個(gè)指定模型，顯示或打印運(yùn)行結(jié)果；》C、將相關(guān)子模型組合成解決問題所要求的模型，運(yùn)行模型并輸出結(jié)果；》D、查詢某一基本模型的運(yùn)行方法和相關(guān)指標(biāo)；》E、輸出運(yùn)行中的相關(guān)信息，包括出錯(cuò)參數(shù)。第15頁/共43頁4.3地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（geographicinformationsystem,GIS）Eg.1992的安德魯颶風(fēng)與GISEg.房地產(chǎn)搜索（圖4-4）Eg.家畜跟蹤系統(tǒng)16第16頁/共43頁第17頁/共43頁184.4專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)（expertsystem,ES)or基于知識(shí)的系統(tǒng)（knowledge-basedsystem)or專家知識(shí)系統(tǒng):是一種用推理能力得出結(jié)論的人工智能系統(tǒng)，多適用于診斷性問題與指令性問題。ES具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)人類專家提供的特殊領(lǐng)域知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家作決策的過程來解決那些需要專家決定的復(fù)雜問題。專家系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)：該專業(yè)領(lǐng)域的問題難于用精確的數(shù)學(xué)模型描述，即問題難于形式化，因此不易轉(zhuǎn)化成精確的數(shù)學(xué)計(jì)算問題。該專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)（專業(yè)知識(shí)）往往具有模糊性，即一種不確定性。與決策支持系統(tǒng)的區(qū)別（P91）第18頁/共43頁19第19頁/共43頁20知識(shí)框架第20頁/共43頁21前向推理機(jī)第21頁/共43頁22專家系統(tǒng)的建立建立專家系統(tǒng)需要專家(提供知識(shí)和經(jīng)驗(yàn))，如何傳遞知識(shí)？知識(shí)工程師(翻譯知識(shí))，如何自動(dòng)化？步驟確定特定的問題建立原型驗(yàn)證知識(shí)翻譯及推理建立完整系統(tǒng)，增加大量知識(shí)第22頁/共43頁23專家系統(tǒng)存在的問題開發(fā)投入與運(yùn)行投入知識(shí)的有效性知識(shí)的成功表達(dá)與使用只能解決有限問題第23頁/共43頁244.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（neuralnetwork)or人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificialneuralnetwork,ANN):是可以發(fā)現(xiàn)和辨別模式的人工智能系統(tǒng)。大量用于圖像模式和語言的分辨系統(tǒng)模仿生物大腦活動(dòng)的硬件或軟件生物大腦活動(dòng)的特點(diǎn)由神經(jīng)元組成最小活動(dòng)單位神經(jīng)元之間相互作用神經(jīng)元間并行活動(dòng)第24頁/共43頁25生物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)第25頁/共43頁26人工神經(jīng)元第26頁/共43頁27人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能的一種技術(shù)系統(tǒng)，它是一種大規(guī)模并行的非線性動(dòng)力系統(tǒng)?；咎攸c(diǎn)：

》具有分布式存貯信息的特點(diǎn)

》信息的處理及推理過程具有并行的特點(diǎn)

》信息的處理有自組織、自學(xué)習(xí)的特點(diǎn)特征量輸出第27頁/共43頁28人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)例子第28頁/共43頁神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的用途Eg.發(fā)現(xiàn)爆炸物或武器疾病要研究商業(yè)金融領(lǐng)域29第29頁/共43頁30模糊邏輯模糊自動(dòng)控制理論是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。模糊性主要是人為主觀上的理解的不確定性，而隨機(jī)性則主要反映的是客觀上的自然的不確定性，或者是事件發(fā)生的偶然性。模糊邏輯是一種處理不精確的或主觀的信息的數(shù)學(xué)方法。通常將研究模糊命題的邏輯稱為連續(xù)值邏輯

V（P）=x0<=x<=1應(yīng)用：商業(yè)、搜索引擎第30頁/共43頁4.6遺傳算法遺傳算法（geneticalgorithm):通過模仿進(jìn)化進(jìn)程中適者生存規(guī)則而產(chǎn)生一個(gè)問題的逐步改進(jìn)的解決方案。GA是一種優(yōu)化系統(tǒng)，它能發(fā)現(xiàn)最優(yōu)輸出的輸入組合。三種進(jìn)化概念：用選擇、交叉、變異方法得到大量的解決方案，給定“好方案”的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用：股票組合31第31頁/共43頁32遺傳算法例子利用遺傳方法利用0,1表示方案特征步驟在初始方案中選取種子進(jìn)化重組種子自然淘汰獲得最好結(jié)果第32頁/共43頁334.7智能代理智能代理(intelligentagent):輔助人或者充當(dāng)人的代表來執(zhí)行重復(fù)的與計(jì)算機(jī)相關(guān)的任務(wù)。第33頁/共43頁344.7.1信息代理信息代理（informationagent)是尋找信息并提供給顧客的智能代理。采購者代理（buyeragent)or購物機(jī)器人（shoppingbot)盈利方式Eg.ASK.COM第34頁/共43頁354.7.2檢測(cè)和監(jiān)視代理檢測(cè)和監(jiān)視代理（monitoring-and–surveillanceagent）or預(yù)測(cè)代理（predictiveagent)：常用于對(duì)設(shè)備的觀測(cè)如對(duì)復(fù)雜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)第35頁/共43頁364.7.3數(shù)據(jù)挖掘代理數(shù)據(jù)挖掘（data-miningagent)在數(shù)據(jù)倉庫上運(yùn)行以發(fā)現(xiàn)信息。第36頁/共43頁374.7.4用戶代理或個(gè)人代理用戶代理（useragent）or個(gè)人代理（personalagent)代表用戶采取行動(dòng)第37頁/共43頁384.8多代理系統(tǒng)和基于代理的模型多代理系統(tǒng)（multi-agentsystem)基于代理的建模（agent-basedmodeling):一種使用多個(gè)智能代理模擬人類組織的方法。第38頁/共43頁39使用基于代理模型的公司

表4-3

第39頁/共43頁404.8.1螞蟻群體與群體智能螞蟻的生態(tài)系統(tǒng)螞蟻具有社會(huì)性，在它們的集體系統(tǒng)中，由個(gè)體組成的群體有著確定的目標(biāo)，并在沒有集中控制或共同計(jì)劃的情況下解決問題和制定決策。群體（積累）智能（swarm/collectiveintelligence）：簡(jiǎn)單代理組成的群體的集體性行為群體智能系統(tǒng)的特點(diǎn)：柔性化、強(qiáng)壯、分權(quán)化、自組織化第40頁/共43頁生態(tài)系統(tǒng)和人類組織例子螞蟻尋食規(guī)則：西南航空貨物運(yùn)輸41第