（管理科学与工程专业论文）基于黑板的分布式协同决策支持系统研究.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 基于黑板的分布式协同决策支持系统研究 专业：管理科学与工程 姓名：梅莉 指导教师：黄光球教授 摘要 传统的各类决策支持系统都有其局限性，渐渐己不能适应企业管理、军事 决策、远程医疗和教学等应用发展的脚步，现在迫切需要一种可以应用于更广 泛领域的决策支持系统。 本文首先对决策支持系统的分类做了简单介绍，详细描述了多代理系统在 决策支持系统中的应用；提出了一种新型的决策支持系统分布式协同决策 支持系统的概念，构建了该系统的系统模型。本文按照逻辑功能的不同按层次 对整个系统构建了体系结构，将系统分为了应用层、协同决策层、系统管理层 和信息层，对系统进行了模块划分，并且详细描述了整个系统的决策流程：简 单介绍了该系统中用户模块、代理模块和数据仓库模块中所采用的实现技术； 然霜将分布式协同决策支持系统充分与多代理系统进行了结合，并演变出了新 的特性。本文论述了系统中代理的求解机制，以及多代理系统中各个代理间的 协商机制和统一规划：详细描述了分布式协同决策支持系统中的分布式群体协 作模式以及其分布式协作算法，这些算法可以使运行于网络中的各个节点协同 工作；还提出了针对风险型决策问题做出决策的改进的决策情景树算法和针对 不确定型问题的模糊多层多目标群决策方法。分布式协同决策支持系统的重点 是黑板子系统，在黑板子系统中运行分布式协作算法和决策算法。本文提出了 改进的基于多代理的分布式黑板子系统并利用形式化语言对黑板子系统做了详 细的描述。 本文中提出的分布式协同决策支持系统结合了智能决策支持系统智能化的 优点，使d c d s s 系统本身能够更加独立于决策者：也结合了群决策支持系统 可多人决策的优点；充分利用了分布式决策支持系统具有的分布式特性，使 d c d s s 可以赶上目前网络飞速发展的脚步。 关键词：分布式协同决策支持系统，多代理系统，分布式协同，黑板系统 论文类型：应用研究 西安建筑科技大学硕士学位论文 s t u d yo nd i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v e d e c i s i o ns y s t e m b a s e do nb l a c k b o a r d s p e c i a l t y ：m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g n a m e ：m e i l i i n s t r u c t o r ：p r o f h u a n gg u a n g q i u a b s t r a c t a l lk i n d so ft r a d i t i o n a ld e c i s i o ns u p p o ns y s t e m ( d d s ) h a v el i m i t a t i o n s t h e s e d d sc a l l t a d o p t t h e a p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to fb u s i n e s sm a n a g e m e n t ， t e l e m e d i c i n ea n dl o n g - r a n g et e a c h i n g 。s oi ts t a n di nn e e do fan e w 妊碰o fd d s w h i c hc a na p p l yt ob r o a d e rf i e l d s f i r s t ，t h i sp a p e rg i v ea l lo u t l i n eo fc l a s s e so fd d s ，d e s c r i b et h ea p p l i c a t i o no f m u l t i - a g e n ts y s t e m ( m a s ) i nd d si nd e t a i l ；t h e np r e s e n t st h ec o n c e p to fa n e w - s t y l ed d s 一- d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ed e c i s i o ns y s t e m ( d c d s s ) a n dd e s i g nt h e s y s t e mm o d e lo fd c d s s t h i sp a p e rd e s i g nt h ea r c h i t e c t u r eo ft h ew h o l es y s t e m a c c o r d i n g t ot h ed e f e r e n c eo fl o g i c a lf u n c t i o n ；d i v i d et h ew h o l es y s t e mi n t o a p p l i c a t i o nl a y e r , c o o p e r a t i v ed e c i n o nl a y e r , s y s t e mm a n a g e m e n tl a y e ra n d i n f o m a a t i o nl a y e r ；d i v i d et h es y s t e mi n t om o d u l e sa n dd e s c r i b et h ed e c i s i o nf l o wo f t h ew h o l es y s t e ma tt h el e n g t h ；g i v eab r i e fi n t r o d u c t i o nt ot h et e c h n i q u e so f r e a l i z a t i o ni nu s e rm o d u l e ，a g e n tm o d u l ea n dd a t aw a r e h o u s em o d u l e ；t h e n i n t e g r a t ed c d s sw i t hm a sw h i c hm a k ed c d s sg e n e r a t ea l o to fc h a r a c t e r i s t i c s t h i sp a p e rd e a lw i t ht h es o l u t i o nm e c h a n i s mo ft h e s ea g e n t si nd c d s sa n d n e g o t i a t i o nm e c h a n i s ma n du n i f i c a t i o np r o g r a m m i n gi nm a s ；d e s c r i b et h ed i s t r i b u t e d g r o u pc o r p o r a t i o nm o d u l ea n dt h ed i s t r i b u t e dc o r p o r a t i o na l g o r i t h mw h i c ho r g a n i z e a l ln o t e sr u n n i n gi na l lk i n d so fn e t sw o r kw i t he a c ho t h e r ；p r o p o s eak i n do f i m p r o v e dd e c i s i o ns c e n a r i ot r e e sa l g o r i t h mw h i c hd i r e c t e dt o v e n t u r ed e c i s i o n m a k i n gp r o b l e ma n dm u l t i - l a y e ra n dm u l t i o b j e c t i v ef u z z yg r o u pd e c i s i o nm a k i n g w h i c hd i r e c t e dt ou n c e r t a i nd e c i s i o nm a k i n gp r o b l e m t h ep o i n to fd c d s si s b l a c k b o a r ds u b s y s t e mi nw h i c hr u nt h ed i s t r i b u t e dc o r p o r a t i o na l g o r i t h ma n dt h e 2 西安建筑科技大学硕士学位论文 d e c i s i o na l g o r i t h m t h i sp a p e rp r o p o s ei m p r o v e dd i s t r i b u t e db l a c k b o a r ds u b s y s t e m w h i c hb a s e do nm u l t i a g e n ta n dd e s c r i b e dt h eb l a c k b o a r dw i t haf o r m a ll a n g u a g ei n d e t a i l d c d s si nt h i sp a p e rt a k ea d v a n t a g e so fi n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( i d s s ) ，w h i c hm a k ed c d s si n d e p e n d e n to fd e c i s i o nm a k e r ；t a k ea d v a n t a g e so f g r o u pd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( g d s s ) t h a tm a k ed e c i s i o ni nm a n yp e o p l e ；m a k e t h em o s to f t h ed i s t r i b u t ec h a r a c t e ro f d i s t r i b u t e dd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( d d s s ) ； a l lo f t h i sc a nm a k ed c d s sc h a s et h ed e v e l o p m e n ti nc o m p u t e rn e t w o r k k e y w o r d s ： p a p e rt y p e ： d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ed e c i s i o ns y s t e m ( d c d s s ) ；m u l t i - a g e n t s y s t e m ( m a s ) ；d i s t r i b u t e dc o r p o r a t i o n ；b l a c k b o a r ds y s t e m a p p l i c a t i o ns t u d y 声明 y8 l s 9 3 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：德蓟 关于论文使用授权的说明 日期：。埘5 学校有权保留送交论文的复印件，5 t 许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者虢拯萄导师签名删吼斌引 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1 论文研究的目的及意义 1 绪论 美国大百科全书的“d e c i s i o n t h e o r y ”对决策进行了定义u j ：所谓作决 策，就是在若干个可能的备选方案中进行选择。决策是人们为了达到某一个目 的而进行的有意识、有选择的行动。随着科技的发展和社会构成多样化的提高， 人们愈来愈认识到，决策是人类社会的一项重大活动，它涉及到人类生活的各 个领域，并对社会经济的发展起着重要的作用。如企业的经营管理、交通运输 的调配、科学技术的发展、军事上的指挥等等，都离不开决策。决策集中体现 了人们对客观事物从现象到本质的认识，是掌握客观事物发展规律的一种思维 能力。决策是否得当，不仅直接影响管理工作的效率和经济效益，而且，在重 大问题上往往关系到企业甚至国家的生死存亡。 传统的决策依靠决策者个人的经验，凭直觉判断。近几十年来由于生产规 模的扩大和自动化技术的应用，使得管理的性质和环境都发生了巨大的变化。 管理性质的改变表现在组织机构更加庞大，管理功能更加复杂：环境的改变表 现在产业部门之间的联系愈来愈紧密，社会经济状态对于所采取的决策的影响 因素愈来愈复杂。因而管理决策问题不仅数量多，而且复杂程度高、难度大。 心理学家研究表明，在制定决策时，若要求决策者本人同时考虑l o 个以上的变 动因素或相互矛盾的因素，或者要求考虑2 0 一8 0 个甚至8 0 以上的单项因素，就 已经感到十分困难，而在实际中经常需要几百甚至几千个决策因素和相互关系 进行决策，显然在这种情况下，以领导者的艺术、洞察力、理智和经验为基础 的传统决策方法就远远不能满足日益复杂的管理决策的需要了。计算机的飞速 发展与普及以及信息处理、数据存储与检索手段的进步，加上决策理论的发展 ( 程序化决策方法能解决问题日益增加，非程序化决策方法研究的深入) 导致统 计数据、研究资料迅速更新( 决策矩阵的迅速更新) 和决策模型的日益完善，以 及人工智能的发展、知识库的形成，使得根据新信息及时乃至自动修改策略成 为可能；模糊决策、群决策和组织决策及其支持系统等领域的研究也在不断深 入。于是基于现代计算机技术的科学化决策得到了前所未有的发展。 决策支持系统d s s t 2 的产生就是顺应了决策实现科学化这一趋势。决策支 西安建筑科技大学硕士学位论文 持系统的产生和发展不仅为决策人提供问题求解所需的相关信息和适当的模 型，也是某些常规性问题有可能自动求解。它们结合个人的职能资源和计算机 的能力，来提高决策的质量。从获得相关资料得出一定的结论做出决策这一过 程是一个复杂而困难的过程，真实世界的不确定性、模糊性和可变性都给决策 者造成了相当的障碍。d s s 不是替代决策者本身，而只是在决策过程中向决策 者提供一个或多个活动的支持。d s s 能从多个角度研究决策问题的背景然后生 成多个高质量的可供考虑的备选方案；探讨并测试多个解决问题的战略，对于 特定问题背景给出多种分析方案；阻止未成熟的决策与方案被选用；促进头脑 风暴以及其他创新性的问题解决技术，对不断弱化的偏见与不恰当的试探法进 行指导与约简；也可以增强决策者处理复杂问题的能力，改进决策者做出决策 的反应时间。 在目前d s s 可以为企业管理者甚至国家领导人做出决策提供帮助，起到辅 助作用，是一个决策过程中不可或缺的工具。但是传统简单的决策支持系统已 不能满足现代发展的要求，互联网络的迅速发展、信息量的不断增加、决策支 持系统中各个节点在空间上的分布越来越广，这就需要一种新型的决策支持系 统，它既可以满足分布的要求，也可以运用各个节点协同工作最终达到决策的 目的。这样决策支持系统所能应用的领域范围将扩大，更可以走入平常人的生 活中，为生活带来更多的便利。 1 2 国内外研究现状及发展动态 1 2 1 决策支持系统的研究 决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，简称d s s ) 的概念是七十年代初 提出来的。2 0 多年来，d s s 己在理论研究、系统开发支持新技术的探讨和实际 应用诸方面取得了较大的进展，呈现出多元化的发展态势。d s s 的理论发展及 其开发与很多学科有关，它涉及到计算机、网络、数据库、信息论、人工智能、 信息经济学、管理科学、行为科学等，显然这些学科构成了它发展的理论框架， 亦称之为它的理论基础。尽管有些学科在它产生和形成的过程中起的作用不大， 但它们对d s s 未来发展将给予极为重要的启迪。d s s 是一种开放的技术，它总 是在不停地吸收其他学科的营养。一般说来只要能面向计算机并且给决策人员 提供帮助，d s s 都可以并且可能把它转化为自己的技术。 西安建筑科技大学硕士学位论文 d s s 概念最早是在2 0 世纪7 0 年代提出来的，当时需要一种新的系统来处 理数据和判断，用于辅助管理者制定决策，这种系统必须简单、便于控制、完 善、符合用户的要求，并且便于交互。1 9 7 1 年，美国g o r r y 、m o r t o n 等人首次 提出“决策支持系统d s s ”术语，标志着决策支持理论研究开始【3 j 。8 0 年代初 期，关系数据库技术曰益成熟，决策支持研究得到进一步深化，出现了基于关 系数据库的“三库”和“四库”【4 】结构的决策支持系统。决策支持系统是在管 理者应用数量模型解决组织环境中所面临的日常问题和决策的基础上发展起来 的。三十多年的发展，d s s 已经在最初的概念基础上进行了无数次的扩充。它 用于半结构化或者非结构化的决策领域：辅助决策者而不是取代决策者；着重 于决策制定过程的效果，而不是效率；通过人机交互接口为决策者提供辅助功 能：支持决策制定过程的全阶段并且为所有管理层次提供支持；用户界面友好， 完全由用户来进行控制，并且具有帮助决策者学习的功能：使用基础的数据和 模型；可以为多个相互独立或者相互依赖的决策提供支持，也可以为个人、群 体和团队决策提供支持。 d s s 之所以能够盛行它具有很多的优点：扩展决策者处理信息和知识的能 力；扩展决策者解决大规模的、耗时的、复杂的问题的能力；缩短制定决策的 时间：增强决策过程结果的可靠性；鼓励决策者的钻研与探索；展现考虑问题 空间决策内容的新方法；生成新的证据，以支持决策或者证实现有的假设：创 建战略或者竞争优势。然而，决策支持系统也面临其发展上的巨大障碍，投入 应用的成功实例并不多。分析原因主要有以下几个方面：决策支持涉及大量历 史数据和半结构化问题，在传统数据库管理系统基础上建立决策支持系统只能 提供辅助决策过程中的数据级支持，难以求解复杂的半结构化决策问题；决策 支持系统以集成数据为基础，然而现实中的数据往往分散管理且大多分布于异 构的数据平台，数据集成不易；决策支持系统的建立需要对数据、模型、知识 和接口进行集成，数据库语言数值计算能力较低，因而采用数据库管理技术建 立决策支持系统知识表达和知识综合能力比较薄弱，难以满足人们日益提高的 决策要求；决策支持系统尚不能包含明确的人类制定决策的潜能，l t 如g , j 造力、 想象力、直觉等；决策支持系统的能力受到所运行的计算机系统、设计方案、 以及它所拥有的知识的限制；语言和命令界面还不够成熟，尚不能处理自然语 言方式的用户指令和查询：决策支持系统一般是根据具体的应用来进行设计的， 因此在不同的决策问题上，缺乏通用性。 8 0 年代后期，决策支持系统与专家系统e s f 5 】结合，出现了智能决策支持系 统i d s s l 6 】的研究热潮。相继出现了群决策支持系统( ；d s s l 7 j 、分布式决策支持系 西安建筑科技大学硕士学位论文 统d d s s l 8 】和高层决策支持例。 d s s 作为计算机信息系统，必然会受到软件技术发展的冲击。可视化技术 的引入使得决策支持的手段借助形象化的图形表达，更加灵活有效。虽然国内 这方面工作不多见，但国外已有一些基于图形的d s s 研究与实践【l 们。在可视化 技术兴起之后，多媒体技术又异军突起，自9 0 年代以来迅猛发展。与传统的 d s s 及其计算机实现技术相比应用多媒体技术改进d s s 的关键内容可以分为两 个方面：多媒体数据库和可视听技术【1 ”。从软件实现上，面向对象方法为d s s 的开发提供了一个新的范式【l “，并显示出良好的势头。 d s s 与多个智能代理【1 3 1 进行结合出现了基于m a s 1 铂的多a g e n t 决策支持系 统【”“9 】。利用a g e n t 构建的决策支持系统充分发挥了a g e n t 的自治性、可通信 性等优点，也使各个运行于现代网络中的独立的d s s 能够进行通信协同工作， a g e n t 的自发性和反应性也为d s s 的决策过程更加智能化。d s s 与数据挖掘【2 0 】 技术的结合，在数据仓库1 2 l j 上的应用更加符合现代社会信息的量大、更新快捷 等特点，也使d s s 数据处理更加符合人机系统发展的要求，进一步在网络领域 充分发挥d s s 的作用。 如果从决策支持系统及其应用的数量和类型上考虑，d s s 可能是所有计算 机信息系统中最成功的一个。如今，信息技术已经渗透到了组织的每一个角落。 不远的将来，组织在日常运作的各方面( 从产品朋& 务的研发和营销，到员工、过 程和全球活动的协调) 都会使用计算机信息系统。当然，也不能过高估计决策支 持系统在未来组织中的作用。在管理者的日常活动中，会更加依赖于功能强大、 富有使用价值的d s s 应用。在未来的发展中，决策支持系统在规模、复杂度和 速度上将保持指数增长的速度。 1 2 2 分布式协同计算的研究 为了解决分布式d s s 中存在的协同问题，我们提出了分布式协同计算的概 念。分布式协同计算将分布式计算技术与协同技术结合起来，主要解决传统分 布式计算技术中的存在着的自主行为实体之间的交互协作问题。分布式协同计 算不但可以有效地解决分布式d s s 中的协作问题，还可以解决一般分布式计算 环境中存在的协同问题。传统的分布计算技术都是基于客户服务器模型，将分 布式应用中的自主行为实体简单地划分为“客户”和“服务器”两类。并且客 户与服务器之间的交互关系也仅限于客户主动请求n 务器被动响应的非对等 关系，缺乏自主性、灵活性、主动性。因此，基于这种分布计算技术的分布式 西安建筑科技大学硕士学位论文 应用往往存在着一定的局限性。因此，本文将计算机支持的协同工作技术引入 到分布式计算技术中来，以解决分布应用之间的协同工作与控制问题。计算机 支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ，简称c s c w ) 2 2 1 就是 在计算机网络环境下，为完成一个共同的任务，群体各成员协同工作。c s c w 这 一名词是1 9 8 4 年由i r e n eg r i e f 和p a u lc a s h m a n 首先提出的，c s c w 可以定义 为这样的计算机系统，它持一组用户参与一个任务，并提供给他们访问共享环 境的口。即一个任务、多个用户，多用户为完成一项共同的任务组成用户群， c s c w 为这个用户群提供协同支持。目前c s c w 主要包括工作流管理系统、多 媒体计算机会议和协同编著和协同设计【2 4 j 。目前c s c w 正广泛应用于军事、工 业、医疗、远程教育、合作科学研究、电子商务、计算机辅助设计和决策支持 系统等领域。在c s c w 中充分应用了群体协作模式、协作控制、群组通信支持、 同步机制、多媒体技术和各类应用共享等技术。 1 2 3 基于黑板结构的多代理系统的研究 随着计算机网络，计算机通信技术的发展，特别是i n t e m e t 和w o r l dw i d ew e b 的普及，对于a g e n t 以及多a g e n t 系统的研究已成为分布人工智能( d m ) 研究的 一个热点。a g e n t 技术提供了一种新的计算和问题求解规范，它赋予了人工智 能新的定义：人工智能是计算机科学的一个分支，它的目标是构造能表现一定 智能行为的a g e n t 2 “。因此，a g e n t 的研究是人工智能的核心问题。 多a g e n t 系统( i v i a s ) 是d a i 研究的一个前沿领域，m a s 的研究重点在于 如何协调系统中多个a g e n t 的行为使其协同工作。m a s 研究基于理性a g e n t 假 设与协调一组可能预先存在的自主a g e n t 的智力行为有关，研究重点在于a g e n t 及a g e n t 间的交互，即a g e n t 为了联合采取行动或求解问题，如何协调各自的 知识、目标、策略和规划。智能的分布给a i 带来了巨大的潜力，但同时，也提 出了新的理论上和技术上的问题。目前关于多a g e n t 系统的研究主要既集中在 如下几个方面：o a g e n t 模型； a g e n t 的通信；多a g e n t 间的协调与协作【2 “。 在多a g e n t 系统中，各个a g e n t 是通过相互间的消息发送和接收来协同工作的。 通信机制使得各个a g e n t 能够互相传递消息。正是基于协作机制，各个a g e n t 才能根据运行过程中所传递的消息，协调彼此的行动，实现合作。因而通信与 协作机制的设计对于多a g e n t 系统的设计而言，有着相当基础的作用，它影响 着整个系统的工作效率和健壮性、扩展性。 黑板系统【2 7 j 是传统的人工智能系统和专家系统的议事日程的扩充，通过使 西安建筑科技大学硕士学位论文 用合适的结构支持分布式问题求解。黑板系统作为分布式人工智能的先驱，其 研究和应用正在不断地深入。黑板系统是在抽象与总结语言理解系统的基础上 产生的，适合于解决复杂的非结构化的问题，能在求解过程中综合运用多种不 同知识源，使得问题的表达、组织和求解变得比较容易。黑板系统是一种问题 求解模型，是组织推理步骤、控制状态数据和问题求解之领域知识的概念框架。 它将问题的解空间组织成一个或多个应用相关的分级结构。分级结构的每一层 信息由一个惟一的词汇来描述，它代表了问题的部分解。领域相关的知识被分 成独立的知识模块，它将某一层次中的信息转换成同层或相邻层的信息。各种 应用通过不同知识表达方法、推理框架和控制机制的组合来实现。影响黑板系 统设计的最大因素是应用问题本身的特性，但是支撑应用程序的黑板体系结构 有许多相似的特征和构件。对于特定应用问题，黑板系统可通过选取各种黑板、 知识源和控制模块的构件来设计；也可以利用预先定制的黑板体系结构的编程 环境，比如，t r i c e r o 和p r o t e a n 分别在a g e 与b b i 之上建造 2 8 2 9 。 基于黑板结构的多a g e n t 系统通过黑板实现了对a g e n t 的控制，使a g e n t 之间的通讯变得相对简单且易于控制，协商变得相对容易，只需通过简单的交 互语言就可以完成复杂的信息交互。黑板实现了任务的分解与分配，避免了死 锁的产生，提高了系统的并行性。这种对系统采用集中控制的方法可以很好的 保证系统在应用上的可扩展性和知识表示的一致性。本论文中运用了基于黑板 子系统的m a s ，正是为了解决多a g e n t 之间的通信与协作问题，即使在多a g e n t 是异质的情况下也能将不同的知识表示转换成相同的通信语言；对具有不同目 标的多个a g e n t 的目标、资源进行合理安排，以协调各自行为，最大程度地实 现各自目标。本文通过对多a g e n t 结构的研究，拉进了多a g e n t 理论与多a g e n t 实现之间的距离。并且这种结构的多a g e n t 系统具有很好的通用性，可以广泛 的用于网络信息检索、电子商务、自动控制、办公自动化、商业管理、智能决 策、智能控制等领域。 1 3 论文研究主要内容 本文主要研究内容是基于黑板的分布式协同决策支持系统( d i s t r i b u t e d c o o p e r a t i v ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，简称d c d s s ) ，是在d d s s 的基础上结合 其他决策支持系统的优点而建立起来的。充分发挥了其可运行于各类网络的分 布式的特点，也结合了计算机支持的协同工作c s c w 2 2 4 加中协同的特点，使各 个独立决策支持系统在可独立工作的基础上也可协同工作。 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 本论文的主要工作有： ( 1 ) 对决策支持系统的分类做了简单介绍，详细描述了多代理系统在决策支 持系统中的应用。 ( 2 ) 提出了一种新型的决策支持系统分布式协同决策支持系统的概念， 构建了该系统的系统模型。整个系统在按照逻辑功能的不同按层次对其构建了 体系结构。将系统分为了应用层、协同决策层、系统管理层和信息层。对系统 进行了模块化分，并且详细描述了整个系统的决策流程。简单介绍了该系统中 用户模块、代理模块和数据仓库模块中所采用的实现技术。 ( 3 ) 将分布式协同决策支持系统充分与多代理系统进行了结合，并演变出了 新的特性。主要论述了系统中的代理的求解机制，以及m a s 中各个代理间的 协商机制和统一规划。 ( 4 ) 详细描述了分布式协同决策支持系统中的分布式群体协作模式以及其 分布式协作算法，这些算法可以使运行于网络中的各个节点协同工作。还提出 了针对风险型决策问题做出决策的改进的决策情景树算法和针对不确定型问题 的模糊多层多目标群决策方法。 ( 5 ) 分布式协同决策支持系统的重点是黑板子系统，在黑板子系统中运行分 布式协作算法和决策算法。本文提出了改进的基于多代理的分布式黑板子系统 并对黑板子系统做了详细的形式化语言描述。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 决策支持系统( d s s ) 与多代理系统( m s ) 2 1d s s 及其分类 2 1 1d s s 系统构成 d s s 从其自身提供的用于操纵数据模型的语言的特性出发，来划分和定义 d s s 的组件。报援馒焉语言的程度，划分为程序化( p r o c e d u r a l ) 豹和非程序化 ( n o n p r o c e d u r a l ) 的谢言p 。程序化的语言要求用户明确数据是如何获得的，从 哪墨获德懿，以及模型( 或模型集) 如何对数援进行处理。 程序亿的语畜强l 只 要求用户指定所需的信息，剩下的工作由决策支持系统来完成。在上述两种分 类方法的基础上，将决策支持系统组件划分为五大部分，如图2 1 所示： 图2 1 决策支持系统构成 a 数据库管理系统 d s s 的数据管理组件主要管理某一特定决策的相关数据的检索、存储和组 织。其中又分为多个子系统，包括数据库、数据库管理系统、数据仓库以及数 据查询、数据挖掘工具。 b 模型库管理系统 d s s 的模型管理组件主要执行与提供分析功能蠡句定量模型相关的检索、存 储以及组织活动等操作。其中包括模型库、模型库管理系统、模型仓库、模型 西安建筑科技大学硕士学位论文 执行处理器以及模型合成处理器。 c 知识引擎 知识引擎主要执行与问题识别、生成中间最终方案相关的活动，以及与管 理问题求解工程相关的功能。它是整个d s s 的核心，数据和模型在这里汇合， 以提供给用户有用的应用，为决策过程提供支持。 d 用户界面 设计和实施用户界面是d s s 功能中的一个关键元素，好的用户界面能够让 用户轻松地访问和操纵数据、模型和处理组件。 e 用户 用户技能、动机、知识领域、使用方式以及在组织中的作用等相关问题， 是成功应用d s s 的基本要素。所以把用户看作为整个决策支持系统的一部分。 d s s 中的各个组件分别执行其功能，并且互相配合最终达到决策的目的。 2 1 2 智能决策支持系统( i d s s ) 传统的d s s 使用数据模型和数值计算方法来辅助决策，具有无法表示复杂 决策过程的局限性，随着人工智能a i 技术的发展和专家系统e s 的出现，1 9 8 1 年b o n c z e k 等人提出将d s s 与e s 相结合，分别发挥d s s 数值分析与e s 符号 处理的特点，将定性分析和定量分析有机结合，使其能够进行知识处理，以方 便、准确地模拟客观世界，全面地反映决策过程，从而有效地解决半结构化和 非结构化问题，形成了最初的智能决策支持系统( i n t e l l i g e n c ed e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m ，简称i d s s ) 3 1 l 。 a i d s s 的基本结构 早期的i d s s 主要由d s s 和知识库构成，在此基础上又演变出其它多库系 统，为了增强知识处理的能力，后来又发展了由问题处理与人机交互系统、模 型库系统、数据库系统以及知识库系统组成的i d s s ，其中知识库系统部分由知 识库、知识库管理系统、推理机三部分【3 2 】组成，其基本结构如图2 2 所示。 b i d s s 的类型 ( 1 ) 基于a j 的i d s s a i 3 3 是让计算机来模拟人类智能，由于模拟途径的不同，产生了不同的 a i 理论和技术。通过心理学的途径，总结人们思维活动的规律，产生了人工智 西安建筑科技大学硕士学位论文 图2 2i d s s 基本结构图 能的符号机制，后发展成e s 。通过社会学的途径，研究人类在社会中的行为， 将人类模拟成为多种智能体品质构成的有机整体a g e n t ，综合考虑a g e n t 技术 及其在a g e n t 环境中的行为，这就是a g e n t 技术理论，除此之外，还有机器学 习理论，自然语言理解等人工智能技术。将上述不同的a i 技术与d s s 相结合， 形成了不同形式的i d s s 。 ( 2 ) 基于数据仓库的i d s s 数据仓库【3 4 1 是在数据库基础上发展起来的能有效支持决策服务的一种新型 数据组织和存储技术。数据仓库是面向主题的，不同于传统的面向应用的数据 库。数据仓库中的数据具有更好的稳定性。要使数据仓库充分起到支持决策的 作用，离不开数据分析工具【3 5 j 联机分析处理( o l a p ) 和数据挖掘工具。 随着现代科学的发展，a i 、数据库领域都出现新的技术，应该有效地将这 些技术应用于i d s s 的构建中，把数据仓库、联机分析处理、数据挖掘、模型 库、数据库、e s 、面向对象、a g e n t 、机器学习等优点结合起来，集成综合的决 策支持系统【3 “，开发出实用有效的i d s s 。 2 1 3 分布式决策支持系统( d o s s ) 分布决策支持系统【”i ( d i s t r i b u t ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，简称d d s s ) 是对 西安建筑科技大学硕士学位论文 传统集中式d s s 的扩展，是分布决策、分布系统、分布支持三位一体的结晶。 从概念上理解，d d s s 是由多个物理上分离的信息处理节点构成的计算机网络， 网络的每个节点至少含有一个决策支持系统或具有若干辅助决策的功能。 d d s s 的主要优势在于：比集中式系统更可靠；系统效率更高，更接近大 型组织决策活动的实际情况；易于扩展；能够实现平行操作，资源共享。 关于d d s s 的研究课题有： 分布信息的表达、适于分布决策的信息结构以及不完全信息条件下的决 镱方法。 设计和分析网络拓扑结构的方法及通讯方式。 适合于分布决策的分布式数据库、分布式模型库及分布式知识库的结构 和管理。 适合构成d d s s 的节点模型和实用软件开发。 研究d d s s 的设计方法论，以指导开发实现。 2 1 4 群决策支持系统( 6 d s s ) 8 0 年代末以来，d s s 研究与应用的热门方向之一就是群体决策支持系统 【3 8 】( g r o u pd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，简称g d s s ) 。 g d s s 是一种用来提高群体决策活动的有效性的d s s 。它能够支持具有共 同目标的决策群体求解半结构化的决策问题，是d s s 中新兴的、并受到重视的 一个发展领域。它是由多种系统配置而成的，任何一种配置都要包括计算机及 其终端显示设备和网络等硬件、软件、工作规程和人。g d s s 有利于决策群体 成员思维和能力的发挥，也可以阻止消极群体行为的产生，限制了小团体对群 体决策活动的控制；具有友好的用户界面，便于学习和使用；还具有多种系统 结构，例如决策室结构、局域决策网结构、远程决策结构和传真会议结构。根 据会议持续时间和群体成员的物理接近程度两个环境因素，可将g d s s 分为4 种类型f 3 9 】：决策室：群体成员在同一会议室内参加持续时间较短的会议； 局部决策网络：距离较近的群体成员参加持续时间较长的问题求解活动，利用 局域网将各成员的工作站连接在一起；远程会议：地理上分散的几个群体共 同参与持续时间较短的会议，通过可视通信设备将两个或多个决策室连接在一 起；远程决策制定：利用远距离通信设备将各工作站连接在一起，使地理上 分散的群体成员参与持续时间不定的问题求解和决策活动。根据群体大小和群 体成员的接近度，将g d s s 划分为决策室、议会式会议、局部决策网络及计算 西安建筑科技大学硕士学位论文 机媒体会议4 种类型。 g d s s 与d d s s 既有区别又有联系，前者是对个体决策支持系统的扩展， 后者则是相对于集中式d s s 而言的，两者研究的重点和关注的焦点有所不同。 如果说d d s s 是以技术为导向的话，g d s s 则是面向群体活动的，它可为群体 活动提供3 个层次的支持，即沟通支持、模型支持及机器诱导的沟通模式f 4 们。 g d s s 对群体决策的支持既可以是集中式决策，又可以是分布式决策，但通常 情况下，群体决策是在分布环境下实施的，这就决定了g d s s 与d d s s 有着非 同寻常的联系。g d s s 大多采用分布式和分散式结构：系统支持“水平方向” 的分布式处理，即支持对数据对象的远距离操作；系统还支持“垂直方向”的 分散式处理，即通过在用户和各应用层之间的接口，来实现各个应用领域的功 能。 2 1 5 高层决策支持 高层决策 4 l 】的特点包括：高层平衡形式多，低层平衡形式少；协商平衡做 出的决策多，个人单独做出的决策少；决策结果定性成分多，定量成分少。面 向高层决策的支持系统有战略决策支持系统( s d s s ) 和决策支持中心( d s c ) 。 s d s s 是支持战略管理的，这里的战略是指全局性、长远性、根本性决策。而 d s c 是在高层管理部位，配备熟悉决策环境和事务的信息系统人员，支持应急 和重要决策的计算机信息系统。还有一类面向高层决策的支持系统名为执行信 息系统( e x e c u t i v ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称e i s ) ，它是一个能满足高层管理层 的使用要求和管理决策信息需求的计算机信息系统，其超越传统d s s 的主要特 性有：用“量体裁衣”的方法设计系统；提供可逐级细化的内外信息，能用“速 写”方式使用户迅速了解管理概貌，又允许以“特写”方式让用户洞察局部细 节；超文本信息组织方式，导航式访问，“无缝”式转换，多媒体、多方式的信 息显示；遵循组织高层管理的规律和特点，强调关键成功因子在组织管理和目 标实现中的重要作用。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 2 多代理系统( 卧s ) 研究 2 2 1m s 概述 多a g e n t 系统【1 4 ( m u l t i a g e n ts y s t e m ，简称m a s ) ，是一个松散耦合的a g e n t 网络，这些a g e n t 通过交互解决超出单个a g e n t 能力或知识的问题。与单个a g e n t 相比，多a g e n t 系统具有如下特性：每个成员a g e n t 仅拥有不完全的信息和问 题求解能力，不存在全局控制，数据是分散或分布的，计算是异步的、并发的 或并行的。 a m a s 的产生和发展 m i n s k y 在1 9 8 6 年出版的“思维社会”中首次提出了a g e n t 的概念，认为 社会中的某些个体经过协商可求得问题的解，这个个体就是a g e n t 。a g e n t 的基 本思想是使软件能模拟人类的社会行为和认知，即人类社会的组织形式、协作 关系、进化机制，以及认知、思维和解决问题的方式。和传统的对象概念相比， a g e n t 概念具备更多的知识、主动性和协作性，具有更强的问题求解能力和自 治能力。 关于m a s 产生的原因，不同的角度有不同的观点，其基本思路可归纳为： 实际系统的分布性、复杂性、动态性有望通过对单个个体能力的有效分工、协 调、组织而达到系统整体优化的目的。单个a g e n t 研究，以及与人类社会行为 研究有关的系统科学、决策科学、管理与组织理论、经济学、对策论等是m a s 研究的理论基础。相应的基本观点包括：开放信息系统的观点、对策论的观点、 计算生态学的观点和复杂适应系统( c o m p l e xa d a p t i v es y s t e m s ，简称c a s ) 的观 点。分布式人工智能( d a i ) 的发展为m a s 的研究提供了技术基础。 b m a s 的体系结构 m a n 研究中有3 种典型的a g e n t 体系结构 4 2 】：集中式体系结构；分布式体 系结构；开放集中式体系结构。 ( 1 ) 集中式体系结构 集中式m a s 中有一个管理服务机构( 即一个担任管理服务任务的a g e n t 成 员) 。它以某种方式对系统内a g e n t 成员