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)應用案例某紡織廠開發(fā)的一個用于配棉計算的決策支持系統(tǒng)，我們知道不同的棉花有不同的強度，不同的耐磨性，不同的吸水性，還有不同的價格和運輸費用，致使每種產品要求的棉紗也有不同的特性。實際上一根成品紗是由幾十根不同的紗混紡而成的。那么應當用什么棉、多少支紗來混紡，才能達到強度、耐磨性、吸水性和成本最低的要求目標，這可以用線性規(guī)劃建立一組包含幾十個變量、幾十個方程的數學模型，決策支持系統(tǒng)用來進行這種計算，使每年節(jié)省資金多達幾十萬元。本章內容第一節(jié)決策和決策科學第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結構第三節(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決策和決策科學決策：為達到一定目的而進行的有意識、有選擇的活動。

在一定的人力、設備、材料、技術、資金和時間因素的制約下，人們?yōu)閷崿F特定目標，可從多種可供選擇的策略中做出決斷，以求得最優(yōu)或較好效果的過程就是決策過程。決策支持系統(tǒng):以信息技術為手段，應用決策科學及有關學科的理論與方法，以人機交互方式輔助決策者解決半結構化和非結構化的決策問題的信息系統(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表示與知識處理的思想引入到DSS。

2023/2/641.1決策和決策科學2023/2/65情報指進行“情報”（數據）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；設計指發(fā)現、制訂和分析各種可能的行動方案；抉擇指從可行方案中選擇一個特定的方案，對它進行方案評價與審核，并付諸實施。1.1決策和決策科學決策過程模型的四個階段2023/2/66情報活動階段調查環(huán)境，并定義要決策的事件和條件。制定決策目標，要進行數據、信息的收集和調查研究工作。設計活動階段識別限制性因素，找出更多的備選方案。選擇活動階段從各種可能的備選方案中，針對決策目標，選出最合理的方案。實施活動階段選定方案后，即可付之實施。在實施過程中還要收集實施過程中的情報。1.2決策的科學化決策的科學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合決策的方向發(fā)展用計算機進行定量分析必須與人的創(chuàng)造性形象思維相結合。單目標決策向多目標綜合決策發(fā)展戰(zhàn)略決策向更遠的未來決策發(fā)展決策是對未來實踐的方向、原則、目標和方法等所作的決定。1.3決策問題的類型2023/2/68結構化決策簡單、直接、有固定的規(guī)律可循可依據一定的通用模型和決策規(guī)則實現其決策過程的基本自動化。非結構化決策復雜、沒有固定規(guī)律可循。決策者根據掌握的情況和數據臨時做出決定。半結構化決策介于上述兩類之間。可適當建立模型，但無法確定最優(yōu)方案。1.3決策問題的類型不同結構化程度的決策問題：2023/2/69

結構化

非結構化戰(zhàn)略性決策問題戰(zhàn)術性決策問題業(yè)務性決策問題決策問題的結構化程度并不是一成不變的。管理信息系統(tǒng)主要解決結構化的決策問題，而決策支持系統(tǒng)則以支持半結構化和非結構化問題為目標。廠址選擇作業(yè)計劃庫存補充資金分配計劃作業(yè)調度獎金分配管理體制確定廣告部署選擇銷售對象決策支持系統(tǒng)應用案例一個小型的海運決策支持系統(tǒng)。最初，美國冶金公司的子公司負責運輸公司的油、煤以及成品，后來它也向市場開放。這個海運估價系統(tǒng)計算財務上和技術上的運輸細目。財務計算包括船時的成本、燃料、工時、折舊、各種貨物的運費率以及口岸開銷。技術細目包括船倉的容量、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度計劃和運費率的情況下，為使利潤最大應指定哪個船只?還有滿足要求，利潤最好，船速應是多少?由馬來西亞到美國西海岸，船的裝載模型應當怎樣?本章內容第一節(jié)決策和決策科學第二節(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的兩種基本結構形式是三庫結構和基于知識的結構。2023/2/612三庫結構2決策支持系統(tǒng)2決策支持系統(tǒng)的系統(tǒng)結構2023/2/613DSS的決策支持過程是一個人機交互的啟發(fā)式過程，該過程往往要分解成若干階段，一個階段完成后用戶獲得階段的結果及某些啟示，然后進入下一階段的人機會話，如此反復，直至用戶形成決策意見，確定問題的解。DSS在三庫結構基礎上，再引入基于知識管理的功能就構成了四庫結構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)是指專門針對某種問題的決策支持系統(tǒng)，如專用于電站投資的決策支持系統(tǒng)，專用于某地區(qū)貨運汽車調度的決策支持系統(tǒng)等。決策支持系統(tǒng)工具(decisionsupportsystemtools，DSST)是指一些工具，如某種語言、操作系統(tǒng)、某種數據庫軟件等。決策支持系統(tǒng)生成器(decisionsupportsystemgenerator，DSSG)是通用決策支持系統(tǒng)。庫情報分析方案評價選擇實施報告查詢結果內外接口處理器方法,模型庫DSS決策支持系統(tǒng)一般結構本章內容第一節(jié)決策和決策科學第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結構第三節(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分支領域，包含專家系統(tǒng)（ES）和人工神經網絡（ArtificialNeuralNetwork，ANN）專家系統(tǒng)：以計算機為工具，利用專家知識及知識推理等技術來理解與求解問題的知識系統(tǒng)。將ES+DSS結合形成IDSS,在結構上增設了知識庫、推理機與問題處理系統(tǒng)，人機對話部分還加入了自然語言處理功能。人工神經網絡：采用物理可實現的器件或計算機來模擬生物體中神經網絡的某些結構與功能。神經網絡屬于基于案例學習的模型，它模擬人的神經元結構，構造人工神經元，吸取了生物神經網絡的部分優(yōu)點。2023/2/6193.2智能決策支持系統(tǒng)的結構人工智能技術應用于DSS的程度與范圍不同，可以構成不同結構的IDSS，但都以含有知識庫或知識處理系統(tǒng)為標志，較完整和典型的IDSS結構是在傳統(tǒng)三庫DSS的基礎上增設知識庫與推理機，在人機對話子系統(tǒng)加入自然語言處理系統(tǒng)形成智能人機接口，與四庫之間插入問題處理系統(tǒng)而構成的四庫系統(tǒng)結構。2023/2/620四庫DSS的基本結構3.2智能決策支持系統(tǒng)的結構（一）智能人機接口決策者可以使用自然語言來提出決策問題，由自然語言處理功能通過語法、語義結構分析等方法轉換成系統(tǒng)能理解的形式。（二）問題處理系統(tǒng)問題處理系統(tǒng)處于IDSS的中心位置，是聯系人與機器及所存儲的求解資源的橋梁，主要由問題分析器與問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)的結構（三）知識庫子系統(tǒng)與推理機知識庫子系統(tǒng)是有關規(guī)則、因果關系及經驗等知識的獲取、解釋、表示、推理以及管理與維護的系統(tǒng)。2023/2/622知識庫子系統(tǒng)1．知識庫管理系統(tǒng)。一是回答對知識庫知識增、刪、改等知識維護的請求，二是回答決策過程中問題分析與判斷所需知識的請求。2．知識庫。知識庫中存儲的是那些既不能用數據表示也不能用模型方法描述的專家知識和經驗。3．推理機。推理是指從已知事實推出新事實（結論）的過程，推理機是一組程序，它針對用戶問題去處理知識庫（規(guī)則和事實）。3.3人工智能及其應用人工智能是機器模仿人類而獲得智能。其最為主要的應用領域有專家系統(tǒng)、機器學習、人工神經網絡、智能代理，以及比較新的數據挖掘和知識發(fā)現等。IDSS中結合應用比較多的要數專家系統(tǒng)和人工神經網絡。專家系統(tǒng)是利用專家的某些領域知識求解特定問題的計算機信息系統(tǒng)。例：計算機打印故障診斷幫助系統(tǒng)2023/2/623檢查指示檢查結果提問3.3人工智能及其應用專家系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但同樣也有其不足之處。2023/2/624人工神經網絡具有良好的自組織、自學習和自適應能力，因而特別適用于處理復雜問題或開放系統(tǒng)，這正好可以能彌補專家系統(tǒng)的不足。人工神經元模仿自然神經元，用一個加權和處理單元表示，多個輸入乘上不同的權值再求和，然后經過傳遞函數轉換產生一個輸出。將一群人工神經元的輸入輸出聯接起來，通過一定量案例數據的學習訓練即構成了人工神經網絡。知識獲取困難；對于動態(tài)和復雜的系統(tǒng)，由于其推理規(guī)則是固定的，難以適應變化的情況；專家系統(tǒng)不能從過去處理過的事例中繼續(xù)地學習。1233.4知識庫2023/2/625產生式規(guī)則法是一種因果關系的表示方法，一般用一系列結構化的IF—THEN規(guī)則語句表達某種知識?？蚣鼙硎痉７氯祟愅ㄟ^框架結構記憶和認識事物的方式來表示知識，每種事物都可以用一組特征屬性來表述，這組屬性構成一個框架。語義網是一種以節(jié)點表示事物單元，描述節(jié)點之間關系的圖形化知識表示方法，例如，客戶訂單中的需求品種、數量和要貨時間，計劃中的生產產品、數量和時間兩組節(jié)點，具有依據和派生的關系。規(guī)則:IF-THEN結構例:IF-INCOME＞＄45000PrintNAMEANDADDRESSGH如年限<4問其他借款AB如年收入>50000問汽車支出否EXITBC如汽車支出<10%年入問抵押支付,否則EXITCD如抵押支付<20%年入問準予貸款,否則EXITD準予信貸線DE如有D問雇用年限EF如年限>=4,給信貸線10000,否則轉GF給線10000HF如其他借款<5%年入轉F,否則轉II給線3000規(guī)則汽車框架摩托車框架馬達框架IS-A運輸設備輪子4

馬達汽/柴油

運動轉,移動IS-A運輸設備輪子2

馬達汽油

運動轉,移動IS-A機器

燃料汽/柴油,電功率馬力用途運輸,動力知識框架

汽車(馬達,輪子,運動)家用轎車運動車DodgeCaravan3門FordEscort4門藍色Porche9442門紅MazdaMiata2門綠IS-A語義網絡本章內容第一節(jié)決策和決策科學第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結構第三節(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Agent是處在某個環(huán)境中的計算機系統(tǒng)，它能接受另一個主體（用戶、計算機程序、系統(tǒng)或機器等）的委托并為之提供幫助或服務，能夠在目標任務的驅動下，主動采取包括學習、通訊、社交等各種手段來感知，并適應其外在環(huán)境的動態(tài)變化而作出相應的行動，以實現其設計目標。Agent特性代理能力自治能力社交能力學習和適應性合作能力移動性Agent環(huán)境動作輸出傳感器輸入4.2Multi-Agent系統(tǒng)Multi-Agent中多個Agent通過協(xié)調各自的行為來完成共同的協(xié)作目標。目前主要使用對策論來研究Multi-Agent的協(xié)調與協(xié)作問題。2023/2/631購買商Agent各Agent的資料庫管理Agent銷售商1Agent銷售商2Agent伙伴間的商務談判和交流注冊注冊注冊尋找伙伴伙伴信息…………基于Multi-Agent的網上談判支持系統(tǒng)的結構本章小結

2023/2/632決策的概念決策問題類型決策支持系統(tǒng)結構ES，IDSS復習思考題4.1請為IDSS做簡要的特征描述。4.2請簡述IDSS中人機對話子系統(tǒng)的作用。4.3模型庫、數據庫、方法庫與知識庫等子系統(tǒng)是IDSS的四個部件，請描述它們的相互關系。4.4傳統(tǒng)DSS與智能DSS都是人機系統(tǒng)，但二者中機器方所起的作用有所不同，請指出它們的區(qū)別。4.5用文字描述IDSS中問題處理系統(tǒng)的工作流程。2023/2/63311.1IDSS具有更友好的人機接口和專門的領域知識，具有知識的推理能力和學習能力等……11.2人機對話子系統(tǒng)是IDSS用戶和計算機的接口，在操作者、模型庫、數據庫和方法庫之間起著傳送、轉換命令和數據的重要作用。在四庫系統(tǒng)的智能人機接口接受用自然語言或接近自然語言的方式表達的決策問題及決策目標，這較大程度地改變了人機界面的性能。……11.3模型庫儲存和管理決策模型，選擇和