《2010-05-04 智能決策支持系統(tǒng)概述》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2010-05-04 智能決策支持系統(tǒng)概述（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,智能決策支持系統(tǒng)概述,,,,目錄,1.1,智能決策支持系統(tǒng)的概念,,1.2,人工智能的發(fā)展,,1. 3,智能決策支持系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容,,,1.3.1,智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架研究,,,1.3.2,知識(shí)表示的研究,,,1.3.3,模型操縱方法的研究,,,1.3.4,知識(shí)處理系統(tǒng)的研究,,,1.3.5,接口技術(shù)的研究,,,1.3.6,人機(jī)界面的研究,,,1,智能決策支持系統(tǒng),1.1,智能決策支持系統(tǒng)的概念,,智能決策支持系統(tǒng)（,Intelligent Decision Support Sys

2、tems , IDSS,）是：決策支持系統(tǒng)（,DSS,）與人工智能（,Artificial Intelligent , AI,）技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)。,,人工智能是一門(mén)研究如何用一種機(jī)器（例如計(jì)算機(jī)）來(lái)模擬人的大腦從事推理、解題、識(shí)別、設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)的學(xué)科,,人工智能技術(shù)主要利用知識(shí)推理，完成定性分析。,,人工智能技術(shù)融入決策支持系統(tǒng)后，使,DSS,在模型技術(shù)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加知識(shí)推理技術(shù)，提高輔助決策能力。,,現(xiàn)在，人工智能中的專家系統(tǒng)（,Expert System,，簡(jiǎn)稱,ES,）和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（,Artificial Neural Network,，簡(jiǎn)稱,ANN,）已經(jīng)成為

3、兩個(gè)最熱門(mén)的研究領(lǐng)域。,,早在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，人工智能的概念和方法就已經(jīng)逐漸形成，,20,世紀(jì),30,年代和,40,年代數(shù)理,邏輯的發(fā)展和關(guān)于計(jì)算的新概念,，是人工智能早期發(fā)展的兩個(gè)主要?jiǎng)恿Α?Charch,,和,Turing,提出數(shù)字并不是計(jì)算的基本方面，而僅僅是描述計(jì)算機(jī)內(nèi)部狀態(tài)的一種形式。對(duì)邏輯演繹的數(shù)學(xué)形式化使人們形成了計(jì)算和智能相聯(lián)系的概念，再加上控制論等有智能趨向的學(xué)科的出現(xiàn)，導(dǎo)致,50,年代正式提出了人工智能的概念。隨后，人們通過(guò)編寫(xiě)各種程序來(lái)模擬人的智能行為，期望通過(guò)邏輯推理實(shí)現(xiàn)通用問(wèn)題的求解，這些研究在某些方面取得較大成功 （如下棋），但更多嘗試的結(jié)果并不令人滿意。,1.2,

4、人工智能的發(fā)展,,1.2,人工智能的發(fā)展（續(xù)）,這樣，人工智能研究在,60,年代曾一度轉(zhuǎn)入低潮。后來(lái)，人們從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，逐漸認(rèn)識(shí)到人類的智能是結(jié)合一定領(lǐng)域的知識(shí)來(lái)表現(xiàn)的，也就是說(shuō)，要使計(jì)算機(jī)具有智能行為，首先必須使它存儲(chǔ)大量的知識(shí)。因此，人工智能研究者就把注意力放在一些特定的領(lǐng)域里，總結(jié)這些領(lǐng)域里的專門(mén)知識(shí)，將這些知識(shí)存入計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)利用這些知識(shí)進(jìn)行推理。人工智能研究重點(diǎn)的這種轉(zhuǎn)移如圖,1,所示。,,,,圖,1,人工智能研究的轉(zhuǎn)移,,1.2,人工智能的發(fā)展（續(xù)）,這是一個(gè)思想上的突破，這種突破可簡(jiǎn)單地用一句話來(lái)說(shuō)明：要使一個(gè)程序具有智能，必須將大量的高性能的具體的關(guān)于某個(gè)問(wèn)題領(lǐng)域

5、的知識(shí)提供給這個(gè)程序。智能決策支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究，正是這種向基于知識(shí)的方法轉(zhuǎn)變的結(jié)果之一,,1.2,人工智能的發(fā)展（續(xù)）,三十幾年來(lái)，,IDSS,的研究者們致力于用各種方法來(lái)增強(qiáng),DSS,的效能，,DSS,的研究重心也由專家型決策支持系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)移到,IDSS,的模型系統(tǒng)、人機(jī)界面、知識(shí)處理單元、,IDSS,生成器和分布式,IDSS,上面來(lái)。許多先進(jìn)的人工智能技術(shù)如機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)表示、自然語(yǔ)言處理、模式識(shí)別及分布式智能系統(tǒng)等都被融入到,IDSS,的研究中，結(jié)合軟件工程、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想、模糊處理技術(shù)、超媒體與超文本、遠(yuǎn)程通訊技術(shù)、共享文件等各種先進(jìn)手段，力圖使,IDSS,成

6、為具有豐富知識(shí)和一定的學(xué)習(xí)能力、有良好的人機(jī)界面和較強(qiáng)適應(yīng)能力的交互式人機(jī)系統(tǒng)。,,1. 3,智能決策支持系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容,,1.3.1,智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架研究,,現(xiàn)已提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可歸納為以下三種類型：,,（,1,）,第,Ⅰ,種類型：,DSS,＋知識(shí)庫(kù)＋文本庫(kù),,（,2,）,第,Ⅱ,種類型 ：,DSS,＋問(wèn)題求解單元＋知識(shí)庫(kù),,（,3,）,第,Ⅲ,種類型：,LPK,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,,（,1,）第,Ⅰ,種類型：,DSS,＋知識(shí)庫(kù)＋文本庫(kù),,該種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由,R.K.Belew,,和姚卿達(dá)等人提出（見(jiàn)圖,2,）。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng),DSS,相比增加了知識(shí)庫(kù)和文本庫(kù)，用以存儲(chǔ)領(lǐng)域知識(shí)及與問(wèn)題

7、有關(guān)的原始資料,,圖,2 Ⅰ,型四庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),返回,,（,2,）第,Ⅱ,種類型 ：,DSS,＋問(wèn)題求解單元＋知識(shí)庫(kù),,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖,3,所示，它與傳統(tǒng),DSS,相比增加了一個(gè)知識(shí)庫(kù)和問(wèn)題求解單元，問(wèn)題求解單元的作用在于：,,① 根據(jù)決策提出的問(wèn)題信息，構(gòu)造面向此問(wèn)題的求解步驟② 總控對(duì)各個(gè)庫(kù)的調(diào)用。,,圖,3 Ⅱ,型,IDSS,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,返回,,（,3,）第,Ⅲ,種類型：,LPK,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,如前所述，該類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最初是由,R.H.Bonczek,,等人提出來(lái)的，它從概念上突破了傳統(tǒng),DSS,的模式（參見(jiàn)圖,4,）。在這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，用戶通過(guò)語(yǔ)言系統(tǒng)（,LS,）陳述要解決的問(wèn)題；知識(shí)系統(tǒng)

8、（,KS,）中存放領(lǐng)域知識(shí)，這些知識(shí)應(yīng)該既包括表層知識(shí)和深層知識(shí)，也包括描述性知識(shí)和表示模型的過(guò)程性知識(shí)；問(wèn)題處理系統(tǒng),PPS,接受,LS,表達(dá)的問(wèn)題，利用,KS,中的知識(shí)求解問(wèn)題。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以,KS,為核心，而如何構(gòu)造一個(gè)具有廣義知識(shí)表示和處理能力的,KS,則是它的技術(shù)核心,圖,4 Ⅲ,型,IDSS,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,在上述三種,IDSS,的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，,Ⅰ,、,Ⅱ,型結(jié)構(gòu)帶有明顯的傳統(tǒng),DSS,的痕跡，它們的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)獨(dú)立，在系統(tǒng)中是一種組合關(guān)系，由于它們各自內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)不同，因此，信息交換相當(dāng)難，不利于以緊耦合方式協(xié)同工作。,圖,5,顯示了這類系統(tǒng)的工作方式。,Ⅲ,型,IDSS

9、,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的明顯特點(diǎn)是它將問(wèn)題領(lǐng)域的相關(guān)事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)以及表示模型的過(guò)程性知識(shí)看作是廣義的知識(shí)模式，因而具有統(tǒng)一的邏輯結(jié)構(gòu)。它有三個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：,,① 便于知識(shí)庫(kù)本身的維護(hù)； ② 便于信息交換； ③ 當(dāng)把模型看成是一種知識(shí)時(shí)，可以用統(tǒng)一的知識(shí)推理機(jī)制進(jìn)行模型的智能化選擇，可真正地實(shí)現(xiàn),IDSS,將,AI,技術(shù)與,MS/OR,模型技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的主導(dǎo)思想。,,綜上所述，可以說(shuō),Ⅲ,型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從概念上更接近,IDSS,的系統(tǒng)目標(biāo)。 但從另一方面看，,Ⅰ,、,Ⅱ,型結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)及知識(shí)庫(kù)的研究已有一定基礎(chǔ)，而,Ⅲ,型結(jié)構(gòu)中,KS,以何種方式進(jìn)行知識(shí)表示還是值得研究的問(wèn)題，基于知識(shí)

10、的,DSS,中的,PPS,和,LS,也是傳統(tǒng),DSS,和,ES,中很少深入討論的。因此，盡管,Ⅲ,型,IDSS,結(jié)構(gòu)從總體上代表了,IDSS,的主流趨勢(shì)，但其包含的關(guān)鍵技術(shù)仍在不斷完善中。,,圖,5,Ⅰ,Ⅱ,型,IDSS,工作方式,,1.3.2,知識(shí)表示的研究,,IDSS,在傳統(tǒng)的,DSS,體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了知識(shí)處理子系統(tǒng)或稱為智能部件的成分。為了處理知識(shí)，首先要表示知識(shí)。多年來(lái)人們提出了各種各樣的知識(shí)表示方法，如數(shù)據(jù)化、宏命令、一階謂詞演算、語(yǔ)義網(wǎng)（圖文法）、框架等。這些方法各有特點(diǎn)。,,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，知識(shí)領(lǐng)域不斷豐富，知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，加之決策問(wèn)題本身的特點(diǎn)，使,ID

11、SS,的知識(shí)表示變得越來(lái)越困難。如何表示模型，如何表示關(guān)于模型建立與使用的知識(shí)以及表示問(wèn)題領(lǐng)域的知識(shí)已成為,IDSS,研究中的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。,,,統(tǒng)一的表示方法便于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和各子系統(tǒng)間的接口，但這樣的表示系統(tǒng)又往往缺乏靈活性，同時(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性也使統(tǒng)一的表示系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)；,,異構(gòu)表示系統(tǒng)采用不同的表示法分別表示各種知識(shí)，可提高系統(tǒng)的表達(dá)能力，但也使各子系統(tǒng)間的接口變得比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的難度也加大。理想的表示系統(tǒng)應(yīng)能在表示一致性和知識(shí)復(fù)雜性之間進(jìn)行折衷，使其既具有較強(qiáng)的表示能力又便于實(shí)現(xiàn)決策者與系統(tǒng)之間以及各子系統(tǒng)之間的接口。,,1.3.3,模型操縱方法的研究,,對(duì)模型操縱方法的研究

12、是,IDSS,的另一個(gè)主要研究?jī)?nèi)容。我們把模型元件的自動(dòng)生成、復(fù)合模型的建造、模型的修正與應(yīng)用以及模型公共資源的回收與重用等一系列任務(wù)統(tǒng)稱為模型操縱（,model manipulation,）。在實(shí)際中，為適應(yīng)不同決策者的需要，獨(dú)立運(yùn)行的模型個(gè)體常常需要與其他模型結(jié)合起來(lái)，以適當(dāng)?shù)男蛄薪M成復(fù)合模型，這種創(chuàng)建過(guò)程涉及動(dòng)態(tài)地選擇必要的模型元件并以適當(dāng)?shù)膮f(xié)同方式組成模型序列，確定每個(gè)模型元件對(duì)不同決策問(wèn)題的適應(yīng)性等。這些都是,IDSS,要研究的問(wèn)題。,,1.3.4,知識(shí)處理系統(tǒng)的研究,,IDSS,的知識(shí)處理系統(tǒng)最初來(lái)自,ES,中的知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)，后來(lái)逐步發(fā)展為專門(mén)的,IDSS,中的知識(shí)處理系統(tǒng),——

13、,基于知識(shí)的問(wèn)題求解系統(tǒng)。與,ES,不同，,IDSS,知識(shí)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式有以下幾種： ① 將知識(shí)處理系統(tǒng)看成是一個(gè)專門(mén)的,ES,，全部或部分地代替決策者求解決策問(wèn)題。一般以產(chǎn)生式系統(tǒng)的謂詞演算作為表示體系，但,ES,本身的缺陷限制了該方式的發(fā)展。,,② 作為由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)和模型庫(kù)構(gòu)成的四庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成,IDSS,的支撐環(huán)境的輔助部件，主要負(fù)責(zé)知識(shí)庫(kù)中各種知識(shí)的存取與推理，該方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)較前者復(fù)雜，但整體結(jié)構(gòu)清晰且接口比較簡(jiǎn)捷。,,③ 作為一個(gè)廣義的知識(shí)處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)的,DSS,集成于一體，知識(shí)處理手段深入到,IDSS,的各子系統(tǒng)中，該方式擴(kuò)大了知識(shí)處理范圍便于用一般的知識(shí)處理工具來(lái)

14、實(shí)現(xiàn)，但結(jié)構(gòu)與接口設(shè)計(jì)較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)也較困難。,,④ 作為學(xué)習(xí)系統(tǒng)與,DSS,集成，負(fù)責(zé)完成與決策問(wèn)題求解過(guò)程密切相關(guān)的模型’操縱知識(shí)的獲取與精確，將問(wèn)題求解過(guò)程與知識(shí)獲取過(guò)程融為一體，通過(guò)對(duì)以往問(wèn)題求解經(jīng)驗(yàn)的積累指導(dǎo)決策者求解類似問(wèn)題，使,IDSS,的適應(yīng)性得到改善。該方式的成功有賴于合理的表示系統(tǒng)，目前尚未形成成熟的理論與方法。,,1.3.5,接口技術(shù)的研究,,由于傳統(tǒng)的數(shù)值分析方法與知識(shí)處理方法在表示方式和處理方式上都存在著很大的差別，因此如何將,IDSS,中各子系統(tǒng)組織起來(lái)以一定的方式相互協(xié)調(diào)工作是,IDSS,研究中的一個(gè)重要內(nèi)容。,IDSS,中各子系統(tǒng)常見(jiàn)的接口方式有以下幾種：,,①

15、智能部件與數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的演繹數(shù)據(jù)庫(kù)方式。,,② 智能部件與模型庫(kù)相結(jié)合的方式,,③ 智能部件單獨(dú)存在，以文件形式傳送數(shù)據(jù)方式,,④智能部件單獨(dú)存在、以數(shù)據(jù)庫(kù)形式傳送數(shù)據(jù)的方式,,① 智能部件與數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的演繹數(shù)據(jù)庫(kù)方式。,,在這種方式下，數(shù)據(jù)庫(kù)向智能部件提供事實(shí)性知識(shí)，智能部件則改善數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，向數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施更有效的操作和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)。此種方式接口較簡(jiǎn)便，適用于一般的表示系統(tǒng)不太復(fù)雜的情況。,,② 智能部件與模型庫(kù)相結(jié)合的方式。,,智能部件負(fù)責(zé)提供模型操縱知識(shí)并對(duì)決策結(jié)果進(jìn)行分析。此種方式的應(yīng)用范圍有限，需建立領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。,,③ 智能部件單獨(dú)存在，以文件形式傳送數(shù)據(jù)方式。在

16、此方式中，智能部件作為單獨(dú)的元件擁有自己的表示系統(tǒng)，但與各子系統(tǒng)間的信息傳遞需以文件的形式進(jìn)行，是一種較低級(jí)的接口方式，不利于信息傳遞。,,④ 智能部件單獨(dú)存在、以數(shù)據(jù)庫(kù)形式傳送數(shù)據(jù)的方式：智能部件與各子系統(tǒng)間以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式進(jìn)行信息傳遞，是一種較高級(jí)的接口方式。該方式的信息傳遞量大且速度較快對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范化程度要求較高。,,1.3.6,人機(jī)界面的研究,,人機(jī)界面是,IDSS,不可缺少的組成部分。智能化人機(jī)界面的表示方式應(yīng)該是圖形、表格、窗口和自然語(yǔ)言等交互的形式。一個(gè)良好的,IDSS,人機(jī)界面應(yīng)滿足以下幾種要求：,,多樣性 有效性,方便性 一致性 容錯(cuò)性,,,① 多

17、樣性：能夠針對(duì)不同的決策任務(wù)、對(duì)有經(jīng)驗(yàn)決策者和無(wú)經(jīng)驗(yàn)的決策者提供不同程度的支持，提供多種靈活的人機(jī)交互手段供不同決策者選擇，如菜單、命令、自然語(yǔ)言和窗口等。,,② 有效性： 能夠輔助決策者完成從建模、選模、問(wèn)題求解、決策結(jié)果分析和學(xué)習(xí)等一系列任務(wù)，使決策者在短時(shí)間內(nèi)即可進(jìn)入角色，完成每一項(xiàng)任務(wù)只需要做少量的操作。,,③ 方便性： 能提供友好的訪問(wèn)途徑，使決策者即使沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)也能很方便地訪問(wèn)各種數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)、模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，完成對(duì)庫(kù)的操作與管理，并且在決策者需要幫助時(shí)能及時(shí)提供有效的幫助。,,④ 一致性： 通過(guò)采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗允垢髯酉到y(tǒng)能以最小的代價(jià)相互協(xié)調(diào)工作，利用各子系統(tǒng)內(nèi)嵌式高級(jí)語(yǔ)言的相互調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)功能上的集成。,,⑤ 容錯(cuò)性； 對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)決策者的操作錯(cuò)誤能采取相應(yīng)的系統(tǒng)保護(hù)措施，并具有一定的錯(cuò)誤修復(fù)能力。,,在后面逐步展開(kāi)對(duì)上述各項(xiàng)研究?jī)?nèi)容的討論,。,,,參考文獻(xiàn),[1],黃梯云 著,.《,智能決策支持系統(tǒng),》[M].,電子工業(yè)出版社,,2001,第一版,.,,[2],埃弗雷姆,.,特班 、杰伊,E.,阿倫森、梁定澎著，楊東濤、錢(qián)峰 譯,.《,決策支持系統(tǒng)與智能系統(tǒng),》[M].,機(jī)械工業(yè)出版社,,2009,第一版,.,,,,,,謝謝！,,