第11章_智能决策支持系统

1、第四章 决策支持系统 决策支持系统应用案例决策支持系统应用案例 某纺织厂开发的一个用于配棉计算的决策支持系统，我 们知道不同的棉花有不同的强度，不同的耐磨性，不同 的吸水性，还有不同的价格和运输费用，致使每种产品 要求的棉纱也有不同的特性。实际上一根成品纱是由几 十根不同的纱混纺而成的。那么应当用什么棉、多少支 纱来混纺，才能达到强度、耐磨性、吸水性和成本最低 的要求目标，这可以用线性规划建立一组包含几十个变 量、几十个方程的数学模型，决策支持系统用来进行这 种计算，使每年节省资金多达几十万元。 本 章 内 容 第一节 决策和决策科学 第二节 决策支持系统的定义、分类与系统结构 第三节 智能决

2、策支持系统 第四节 Agent和Multi-Agent系统 2021-7-123 1.1 决策和决策科学 决策：为达到一定目的而进行的有意识、有选择的活动。 在一定的人力、设备、材料、技术、资金和时间因素的制约 下，人们为实现特定目标，可从多种可供选择的策略中做出 决断，以求得最优或较好效果的过程就是决策过程。 决策支持系统:以信息技术为手段，应用决策科学及有关学科 的理论与方法，以人机交互方式辅助决策者解决半结构化和 非结构化的决策问题的信息系统。 智能决策支持系统(IDSS)：决策支持系统(DSS)+人工智能(AI) 将人工智能中的知识表示与知识处理的思想引入到DSS。 2021-7-12

3、4 1.1 决策和决策科学 2021-7-125 1.1 决策和决策科学 决策过程模型的四个阶段 2021-7-126 1.2 决策的科学化 决策的科学化正在向以下一些方向发展： 2021-7-127 1.3 决策问题的类型 2021-7-128 1.3 决策问题的类型 不同结构化程度的决策问题： 2021-7-129 结构化 非结构化 战略性决策问题 战术性决策问题 业务性决策问题 决策问题的结构化程度并不是一成不变的。 管理信息系统主要解决结构化的决策问题，而决策支持系 统则以支持半结构化和非结构化问题为目标。 厂址选择 作业计划 库存补充 资金分配计划 作业调度 奖金分配 管理体制确定

4、广告部署 选择销售对象 决策支持系统应用案例决策支持系统应用案例 一个小型的海运决策支持系统。最初，美国冶金公司的子公 司负责运输公司的油、煤以及成品，后来它也向市场开放。 这个海运估价系统计算财务上和技术上的运输细目。财务计 算包括船时的成本、燃料、工时、折旧、各种货物的运费率 以及口岸开销。技术细目包括船仓的容量、速度、口岸距离、 燃料和水的消耗以及装载模型等。管理者需要知道在已知调 度计划和运费率的情况下，为使利润最大应指定哪个船只?还 有满足要求，利润最好，船速应是多少?由马来西亚到美国西 海岸，船的装载模型应当怎样? 本 章 内 容 第一节 决策和决策科学 第二节 决策支持系统 第三

5、节 智能决策支持系统 第四节 Agent和Multi-Agent系统 2021-7-1211 DSS的两种基本结构形式是三库结构和基于知识的结构。 2021-7-1212 三库结构 2 决策支持系统 2 决策支持系统的系统结构 2021-7-1213 DSS的决策支持过程是一个人机交互的启发式过程，该过程往 往要分解成若干阶段，一个阶段完成后用户获得阶段的结果及 某些启示，然后进入下一阶段的人机会话，如此反复，直至用 户形成决策意见，确定问题的解。 DSS在三库结构基础上，再引入基于知识管理的功能就构成了 四库结构的智能决策支持系统。 按照DSS功能还可分为专用专用DSS、DSS工具和工具和D

6、SS生成器生成器。 专用决策支持系统专用决策支持系统(special decision support systems，SDSS) 是指专门针对某种问题的决策支持系统，如专用于电站投 资的决策支持系统，专用于某地区货运汽车调度的决策支 持系统等。 决策支持系统工具决策支持系统工具(decision support system tools，DSST)是 指一些工具，如某种语言、操作系统、某种数据库软件等。 决策支持系统生成器决策支持系统生成器(decision support system generator， DSSG)是通用决策支持系统。 库 情报 分析 方案 评价 选择 实施 报告 查询

7、 结果 内外 接口 处理器 方法, 模型库 DSS 决策支持系统一般结构 本 章 内 容 第一节 决策和决策科学 第二节 决策支持系统的定义、分类与系统结构 第三节 智能决策支持系统 第四节 Agent和Multi-Agent系统 2021-7-1218 3.1 智能决策支持系统的基本概念 人工智能有多个分支领域，包含专家系统（ES）和人工神经 网络（Artificial Neural Network，ANN） 专家系统：以计算机为工具，利用专家知识及知识推理等技术 来理解与求解问题的知识系统。将ES+DSS结合形成IDSS,在 结构上增设了知识库、推理机与问题处理系统，人机对话部分 还加入了

8、自然语言处理功能。 人工神经网络：采用物理可实现的器件或计算机来模拟生物体 中神经网络的某些结构与功能。神经网络属于基于案例学习的 模型，它模拟人的神经元结构，构造人工神经元，吸取了生物 神经网络的部分优点。 2021-7-1219 3.2 智能决策支持系统的结构 人工智能技术应用于DSS的程度与范围不同，可以构成不同结 构的IDSS，但都以含有知识库或知识处理系统为标志，较完 整和典型的IDSS结构是在传统三库DSS的基础上增设知识库 与推理机，在人机对话子系统加入自然语言处理系统形成智能 人机接口，与四库之间插入问题处理系统而构成的四库系统结 构。 2021-7-1220 四库DSS的基本

9、结构 3.2 智能决策支持系统的结构 （一）智能人机接口 决策者可以使用自然语言来提出决策问题，由自然语言处理功 能通过语法、语义结构分析等方法转换成系统能理解的形式。 （二）问题处理系统 问题处理系统处于IDSS的中心位置，是联系人与机器及所存 储的求解资源的桥梁，主要由问题分析器与问题求解器两部分 组成。其工作流程如图所示。 2021-7-1221 3.2 智能决策支持系统的结构 （三）知识库子系统与推理机 知识库子系统是有关规则、因果关系及经验等知识的获取、解 释、表示、推理以及管理与维护的系统。 2021-7-1222 3.3 人工智能及其应用 人工智能是机器模仿人类而获得智能。其最为

10、主要的应用领域 有专家系统、机器学习、人工神经网络、智能代理，以及比较 新的数据挖掘和知识发现等。 IDSS中结合应用比较多的要数专家系统和人工神经网络。 专家系统是利用专家的某些领域知识求解特定问题的计算机信 息系统。 例：计算机打印故障诊断帮助系统 2021-7-1223 3.3 人工智能及其应用 专家系统有很多优点，但同样也有其不足之处。 2021-7-1224 人工神经网络具有良好的自组织、自学习和自适应能力，因而 特别适用于处理复杂问题或开放系统，这正好可以能弥补专家 系统的不足。 人工神经元模仿自然神经元，用一个加权和处理单元表示，多 个输入乘上不同的权值再求和，然后经过传递函数转

11、换产生一 个输出。将一群人工神经元的输入输出联接起来，通过一定量 案例数据的学习训练即构成了人工神经网络。 1 2 3 3.4 知识库 2021-7-1225 规则: IF-THEN 结构 例: IF-INCOME45 000 Print NAME AND ADDRESS G H 如年限50 000 问汽车支出 否 EXIT B C 如汽车支出10%年入 问抵押支付,否则EXIT C D 如抵押支付=4,给信贷 线10000, 否则转G F 给线10000 H F 如其他借款5%年入 转F, 否则转I I 给线3000 规则 汽车框架 摩托车框架 马达框架 IS- A 运输设备 轮子 4 马达

12、 汽/柴油 运动 转, 移动 IS- A 运输设备 轮子 2 马达 汽油 运动 转, 移动 IS- A 机器 燃料 汽/柴油, 电 功率 马力 用途 运输, 动力 知识框架知识框架 汽车 (马达, 轮子, 运动) 家用轿车运动车 Dodge Caravan 3门 Ford Escort 4门 蓝色 Porche 944 2门 红 Mazda Miata 2门 绿 IS- A 语义网络语义网络 本 章 内 容 第一节 决策和决策科学 第二节 决策支持系统的定义、分类与系统结构 第三节 智能决策支持系统 第四节 Agent和Multi-Agent系统 2021-7-1229 4.1 智能体（Age

13、nt） 2021-7-1230 Agent（智能体，智能代理）的概念 Agent是处在某个环境中的计算机系统，它能接受另一个主 体（用户、计算机程序、系统或机器等）的委托并为之提供 帮助或服务，能够在目标任务的驱动下，主动采取包括学习、 通讯、社交等各种手段来感知，并适应其外在环境的动态变 化而作出相应的行动，以实现其设计目标。 动 作 输 出 传 感 器 输 入 4.2 Multi-Agent系统 Multi-Agent中多个Agent通过协调各自的行为来完成共同的 协作目标。目前主要使用对策论来研究Multi-Agent的协调与 协作问题。 2021-7-1231 购买商 Agent各Ag

14、ent的 资料库 管理Agent 销售商1 Agent 销售商2 Agent 伙伴间的 商务谈判和交流 注册注册 注册 寻找伙伴 伙伴信息 基于Multi-Agent的网上谈判支持系统的结构 本 章 小 结 2021-7-1232 复 习 思 考 题 2021-7-1233 11.1 IDSS具有更友好的人机接口和专门的领域知识，具有知识的推理能力和学习能力等 11.2人机对话子系统是IDSS用户和计算机的接口，在操作者、模型库、数据库和方法库之 间起着传送、转换命令和数据的重要作用。在四库系统的智能人机接口接受用自然语言 或接近自然语言的方式表达的决策问题及决策目标，这较大程度地改变了人机界

15、面的性 能。 11.3 模型库储存和管理决策模型，选择和组织具体决策问题的模型，选择和调用方法库 中存储的算法，读取数据库中的相关数据，然后进行演算。IDSS在DSS的基础上应用了人 工智能技术，增加了知识库和推理机提供智能支持，并在人机对话子系统加入自然语言 处理系统形成智能人机接口，与四库之间插入问题处理系统构成人与四库资源联系的桥 梁，四个部件各司其职，相互配合实现智能决策支持功能。 11.4 传统的DSS是三库结构，不具备人工智能，主要靠模型驱动完成决策支持，模型库 储存和管理决策模型，选择和组织具体决策问题的模型，然后进行演算，需要使用者具 备一定计算机知识才能应用。智能DSS中的机器因为含有知识库和知识推理机制等成分， 因此具有类似于人类的智能，人机对话子系统还有自然语言处理功能。 11.5 问题处理系统处于IDSS的中心位置，是联系人与机器及所存储的求解资源的桥梁， 主要由问题分析器与问题求解器两部分组成。 问题处理系统的工作流程：首先问题处理系统接自然