管理信息系統(tǒng)第五版黃梯云第11章-智能決策支持系統(tǒng)課件

第十一章

智能決策支持系統(tǒng)本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2022/12/202第十一章智能決策支持系統(tǒng)1.1決策和決策科學(xué)智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)是決策支持系統(tǒng)(DSS)與人工智能(AI)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它將人工智能中的知識(shí)表示與知識(shí)處理的思想引入到DSS，其獨(dú)特的研究方法和廣泛的發(fā)展前途引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的極大重視。決策是人們?yōu)檫_(dá)到一定目的而進(jìn)行的有意識(shí)、有選擇的活動(dòng)。在一定的人力、設(shè)備、材料、技術(shù)、資金和時(shí)間因素的制約下，人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)特定目標(biāo)，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。決策科學(xué)先驅(qū)西蒙（H.A.Simon）教授在著名的決策過程模型論著中指出：以決策者為主體的管理決策過程經(jīng)歷情報(bào)（intelligence）、設(shè)計(jì)（design）和抉擇（choice）三個(gè)階段。2022/12/203第十一章智能決策支持系統(tǒng)1.2決策的科學(xué)化傳統(tǒng)的決策依靠決策者個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，憑直覺判斷，因而決策被認(rèn)為是一種藝術(shù)和技巧。決策的科學(xué)化是現(xiàn)實(shí)管理提出的要求，而信息技術(shù)、管理科學(xué)和數(shù)學(xué)的發(fā)展，為它提供了實(shí)現(xiàn)的可能性。目前，決策科學(xué)化正在向以下一些方向發(fā)展：2022/12/205第十一章智能決策支持系統(tǒng)1.3決策問題的類型西蒙教授提出按問題的結(jié)構(gòu)化程度不同可將決策劃分為三種類型：結(jié)構(gòu)化決策、半結(jié)構(gòu)化決策和非結(jié)構(gòu)化決策。2022/12/206第十一章智能決策支持系統(tǒng)1.3決策問題的類型不同結(jié)構(gòu)化程度的決策問題：

結(jié)構(gòu)化

非結(jié)構(gòu)化戰(zhàn)略性決策問題廠址選擇資金分配計(jì)劃管理體制確定戰(zhàn)術(shù)性決策問題作業(yè)計(jì)劃作業(yè)調(diào)度廣告部署業(yè)務(wù)性決策問題庫存補(bǔ)充獎(jiǎng)金分配選擇銷售對(duì)象決策問題的結(jié)構(gòu)化程度并不是一成不變的，當(dāng)人們掌握了足夠的信息和知識(shí)時(shí)，非結(jié)構(gòu)化問題有可能轉(zhuǎn)化為半結(jié)構(gòu)化問題，半結(jié)構(gòu)化問題也有可能向結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)化，這是人們對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)不斷提高的過程。通常認(rèn)為，管理信息系統(tǒng)主要解決結(jié)構(gòu)化的決策問題，而決策支持系統(tǒng)則以支持半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問題為目標(biāo)?；疑碚摚叶?022/12/207第十一章智能決策支持系統(tǒng)本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2022/12/208第十一章智能決策支持系統(tǒng)2決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于知識(shí)的DSS結(jié)構(gòu)是一種以自然語言、問題處理、知識(shí)庫等子系統(tǒng)為基本部件構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如下圖所示：DSS的決策支持過程是一個(gè)人機(jī)交互的啟發(fā)式過程，該過程往往要分解成若干階段，一個(gè)階段完成后用戶獲得階段的結(jié)果及某些啟示，然后進(jìn)入下一階段的人機(jī)會(huì)話，如此反復(fù)，直至用戶形成決策意見，確定問題的解。DSS部件之間不同的關(guān)系構(gòu)成了各異的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但對(duì)話子系統(tǒng)的位置及其與用戶之間的關(guān)系總體上是一致的。在三庫結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，再引入基于知識(shí)管理的功能就構(gòu)成了四庫結(jié)構(gòu)的智能決策支持系統(tǒng)。2022/12/2010第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.1智能決策支持系統(tǒng)的基本概念人工智能有多個(gè)分支領(lǐng)域，其中專家系統(tǒng)（ExpertSystems，簡(jiǎn)稱ES）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetwork，簡(jiǎn)稱ANN）是兩個(gè)較主要的分支。專家系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為工具，利用專家知識(shí)及知識(shí)推理等技術(shù)來理解與求解問題的知識(shí)系統(tǒng)。將ES和傳統(tǒng)DSS結(jié)合而形成的IDSS,在結(jié)構(gòu)上增設(shè)了知識(shí)庫、推理機(jī)與問題處理系統(tǒng)，人機(jī)對(duì)話部分還加入了自然語言處理功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用物理可實(shí)現(xiàn)的器件或計(jì)算機(jī)來模擬生物體中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的某些結(jié)構(gòu)與功能，就其性質(zhì)看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于基于案例學(xué)習(xí)的模型，它模擬人的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，構(gòu)造人工神經(jīng)元，吸取了生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的部分優(yōu)點(diǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上由許多很小的處理單元相互聯(lián)接而成，局部或部分的神經(jīng)元損壞后不影響全局的活動(dòng)，其聯(lián)接權(quán)值和聯(lián)接結(jié)構(gòu)都可以通過對(duì)樣本數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)而得到。2022/12/2012第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.2智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（一）智能人機(jī)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(jié)構(gòu)分析等方法轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能理解的形式。人機(jī)交互過程中和運(yùn)行后，系統(tǒng)則以決策者能清晰理解的或指定的方式輸出求解進(jìn)程與結(jié)果。（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(lián)系人與機(jī)器及所存儲(chǔ)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。2022/12/2014第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.2智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（三）知識(shí)庫子系統(tǒng)與推理機(jī)知識(shí)庫子系統(tǒng)是有關(guān)規(guī)則、因果關(guān)系及經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)的獲取、解釋、表示、推理以及管理與維護(hù)的系統(tǒng)，在DSS中引進(jìn)知識(shí)庫子系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的智能化程度。2022/12/2015第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.3人工智能及其應(yīng)用人工智能是機(jī)器模仿人類而獲得智能。其最為主要的應(yīng)用領(lǐng)域有專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能代理，以及比較新的數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)等。IDSS中結(jié)合應(yīng)用比較多的要數(shù)專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。專家系統(tǒng)是利用專家的某些領(lǐng)域知識(shí)求解特定問題的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。專家思考、表示和處理問題主要使用符號(hào)方式，專家系統(tǒng)也同樣使用符號(hào)方式求解問題。所謂符號(hào)方式是相對(duì)于數(shù)字方式而言的，即分析和求解問題不是依靠數(shù)值的計(jì)算而是依靠符號(hào)的判斷。例：計(jì)算機(jī)打印故障診斷幫助系統(tǒng)2022/12/2016第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.3人工智能及其應(yīng)用專家系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有其不足之處。與專家系統(tǒng)相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的自組織、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，因而特別適用于處理復(fù)雜問題或開放系統(tǒng)，這正好可以能彌補(bǔ)專家系統(tǒng)的不足。人工神經(jīng)元模仿自然神經(jīng)元，用一個(gè)加權(quán)和處理單元表示，多個(gè)輸入乘上不同的權(quán)值再求和，然后經(jīng)過傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)輸出。將一群人工神經(jīng)元的輸入輸出聯(lián)接起來，通過一定量案例數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練即構(gòu)成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)獲取困難，人工地獲取人類專家頭腦中的領(lǐng)域知識(shí)并轉(zhuǎn)移到知識(shí)庫中，費(fèi)時(shí)、低效；對(duì)于動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的系統(tǒng)，由于其推理規(guī)則是固定的，難以適應(yīng)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(xué)習(xí)。1232022/12/2017第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.3人工智能及其應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域問題解決辦法產(chǎn)品評(píng)價(jià)和選擇方面由人來分析評(píng)價(jià)股票和債券需要相當(dāng)豐富的金融知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，由于涉及的因素多且關(guān)系復(fù)雜，不可能為個(gè)人全面掌握。利用已經(jīng)充分學(xué)習(xí)了股票漲落走勢(shì)因果對(duì)應(yīng)關(guān)系的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸入一個(gè)被分析評(píng)價(jià)證券的現(xiàn)狀和相關(guān)因素，就能得到關(guān)于該股票今后走勢(shì)的評(píng)價(jià)結(jié)果輸出。同樣，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做掃描式的分析和評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)有看好跡象和走壞征兆的股票，為證券管理和投資決策提供支持?？蛻絷P(guān)系管理和交易服務(wù)方面一些客戶眾多的企業(yè)，有浩瀚的客戶基本信息和交易信息，加之客戶分析評(píng)估問題的結(jié)構(gòu)化程度較低，處理工作量非常大且頗有難度。這些企業(yè)面臨的客戶抱怨和信用風(fēng)險(xiǎn)成為突出的問題，僅靠人力難以解決。將客戶基本屬性和貢獻(xiàn)記錄轉(zhuǎn)換出客戶優(yōu)質(zhì)度的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用來劃分客戶，找出優(yōu)質(zhì)客戶；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過客戶基本信息和信用記錄的處理能發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)前兆，為防范措施的確定提供依據(jù)，能得出貸款與否的結(jié)論，為減少不良貸款提供事前的支持。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)除上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有開發(fā)時(shí)間短，只需案例的輸入和輸出就能學(xué)會(huì)處理問題等有利條件。同樣，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有其弱點(diǎn)，如知識(shí)分布在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)用戶而言是個(gè)黑箱；對(duì)于自己得出的結(jié)論不能做出合理的解釋。因此，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與專家系統(tǒng)集成，取長補(bǔ)短，是IDSS發(fā)展的一個(gè)有利方向。2022/12/2018第十一章智能決策支持系統(tǒng)3.4知識(shí)庫知識(shí)的邏輯表示方法決定知識(shí)庫如何在物理上儲(chǔ)存知識(shí)，例如，產(chǎn)生式規(guī)則法表示的知識(shí)可以轉(zhuǎn)化為前提、條件、結(jié)論、行動(dòng)等數(shù)據(jù)項(xiàng)，以及規(guī)則函數(shù)的符號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)，然后再設(shè)計(jì)若干關(guān)聯(lián)的兩維數(shù)據(jù)表寫入這些數(shù)據(jù)項(xiàng)，采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)。知識(shí)庫中的知識(shí)是相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)單元的集合，這些知識(shí)單元既有層次關(guān)系也有嵌套關(guān)系。為了便于儲(chǔ)存、管理和應(yīng)用知識(shí)，知識(shí)庫還要設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)描述知識(shí)單元及其相互關(guān)系的數(shù)據(jù)——元數(shù)據(jù)，一些復(fù)雜的知識(shí)庫還包括所儲(chǔ)存知識(shí)的來源線索、應(yīng)用語境和使用記錄等相關(guān)信息。知識(shí)庫不能單獨(dú)產(chǎn)生作用，它必須與IDSS的其他構(gòu)件相互配合一起工作。這其中主要是知識(shí)的存取、知識(shí)的維護(hù)、知識(shí)的推理等。知識(shí)的存取和維護(hù)是知識(shí)庫管理系統(tǒng)的任務(wù)，知識(shí)推理由知識(shí)推理機(jī)實(shí)現(xiàn)。2022/12/2020第十一章智能決策支持系統(tǒng)本章內(nèi)容第一節(jié)決策和決策科學(xué)第二節(jié)決策支持系統(tǒng)的定義、分類與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三節(jié)智能決策支持系統(tǒng)第四節(jié)Agent和Multi-Agent系統(tǒng)2022/12/2021第十一章智能決策支持系統(tǒng)4.2Multi-Agent系統(tǒng)Multi-Agent系統(tǒng)的概念Multi-Agent系統(tǒng)是由多個(gè)Agent組成的集合，其中每個(gè)Agent可作用于自身和環(huán)境，并與其他Agent通信。各個(gè)Agent之間的活動(dòng)是自治和獨(dú)立的，其行為和意圖不受其他Agent限制，它們之間通過競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)商、協(xié)作等手段來共同完成系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)。2022/12/2023第十一章智能決策支持系統(tǒng)4.2Multi-Agent系統(tǒng)Multi-Agent中多個(gè)Agent通過協(xié)調(diào)各自的行為來完成共同的協(xié)作