基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法研究

基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法研究基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法研究

摘要：本文提出了一種基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法。首先，建立了q階正交模糊集合，并且使用相關(guān)定義明確了各個集合之間的運算關(guān)系。進(jìn)一步利用信息融合算子將不同來源的信息進(jìn)行融合，得到模糊決策矩陣。在此基礎(chǔ)上，使用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重。最后，使用模糊TOPSIS方法對決策方案進(jìn)行排序。實例分析表明，該方法在多屬性決策中具有顯著的可行性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：信息融合算子；q階正交模糊集合；熵權(quán)法；模糊TOPSIS；多屬性決策

1.前言

多屬性決策是管理學(xué)和決策科學(xué)中的重要問題之一。在實際應(yīng)用中，多屬性決策問題常常涉及到不同決策者、不同屬性、不同量化尺度等問題，因此在決策過程中存在一定的難度。而模糊集合理論的提出，為多屬性決策研究提供了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，近年來，有學(xué)者提出了q階正交模糊集合、信息融合算子等新概念，進(jìn)一步拓展了模糊多屬性決策的研究范圍。

2.基于信息融合算子的q階正交模糊集合

2.1q階正交模糊集合的定義

在傳統(tǒng)的模糊集合理論中，我們常常使用隸屬度函數(shù)來描述一個元素在集合中的隸屬度。而在q階正交模糊集合中，我們利用q-隸屬度函數(shù)來描述元素的隸屬。q-隸屬度函數(shù)的定義如下：

$$

\mu_{A_q}(x)=\begin{cases}\frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma}\int^{\infty}_{-\infty}\exp\bigg\{-\bigg(\frac{\sqrt{(x-a)^2+(\frac{1-q}{1+q}\sigma)^2}}{\frac{1-q}{1+q}\sigma}\bigg)^2\bigg\}\mathrmu2aqi4m\ell&x\inR\\0&x\notinR\end{cases}

$$

其中，$a$代表元素在樣本中的均值，$\sigma$代表標(biāo)準(zhǔn)差。當(dāng)$q=1$時，q-隸屬度函數(shù)退化為傳統(tǒng)的隸屬度函數(shù)，因此該方法可以看作是對傳統(tǒng)隸屬度函數(shù)的拓展。

2.2q階正交模糊集合的運算

在q階正交模糊集合中，我們可以進(jìn)行集合的加、減、乘、除等運算。具體而言，q階正交模糊集合$A_q$和$B_q$的加、減、交、并、乘、除等運算如下：

$$

A_q+B_q=\{a+b|(a,b)\inA_q\timesB_q\}

$$

$$

A_q-B_q=\{a-b|(a,b)\inA_q\timesB_q\}

$$

$$

A_q\bigcapB_q=\{min(\mu_{A_q}(x),\mu_{B_q}(x))|x\inR\}

$$

$$

A_q\bigcupB_q=\{max(\mu_{A_q}(x),\mu_{B_q}(x))|x\inR\}

$$

$$

A_q\timesB_q=\{(a,b)|a\inA_q,b\inB_q\}

$$

$$

\frac{A_q}{B_q}=\{c|\mu_{C_q}(c)=\max(\frac{\mu_{A_q}(c)}{\mu_{B_q}(c)},0)|c\inR\}

$$

其中除法的定義使用了Dubois-Prade表示法。

3.基于信息融合算子的多屬性決策方法

3.1決策矩陣構(gòu)建

在使用q階正交模糊集合描述決策屬性時，每個屬性都可以看作是一個q階正交模糊集合。對于決策矩陣$\mathbf{X}$中的第$i$行第$j$列元素$x_{ij}$，其可以表示為：

$$

x_{ij}=(x_{ij}^{(1)},x_{ij}^{(2)},...,x_{ij}^{(m)})

$$

其中$x_{ij}^{(k)},1\leqk\leqm$代表了該元素在第$k$個屬性下的隸屬度。

3.2權(quán)重計算

權(quán)重確定是決策方法中一個關(guān)鍵的過程。在本文中，我們使用熵權(quán)法計算指標(biāo)權(quán)重。具體而言，根據(jù)熵權(quán)法的思想，若每個指標(biāo)的貢獻(xiàn)度相同，則其權(quán)重相同。當(dāng)其貢獻(xiàn)度不同時，則其權(quán)重也不同。因此，我們可以使用熵值確定每個指標(biāo)的貢獻(xiàn)度，再利用熵權(quán)法計算出各個指標(biāo)的權(quán)重。

3.3模糊TOPSIS排序

在決策方法中，TOPSIS方法是一種常用的排序算法。而在模糊多屬性決策中，模糊TOPSIS方法也被廣泛使用。具體而言，模糊TOPSIS方法通過計算正負(fù)理想解到各個決策方案的距離，最終確定出最優(yōu)決策方案。

4.實例分析

在本文中，我們通過一個實例，驗證了所提出的決策方法的有效性。在該實例中，我們考慮了4個決策方案以及4個評價指標(biāo)。通過計算，我們得到了各個指標(biāo)的權(quán)重，以及4個決策方案的得分。最終，我們確定出了最優(yōu)的決策方案，并證明了所提出的決策方法的有效性。

5.結(jié)論與展望

本文提出了一種基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法。通過實例分析，我們證明了所提出的方法具有較好的實際應(yīng)用效果。但是，由于本文的研究仍處于初步階段，仍存在一些問題需要進(jìn)一步探究。未來，我們將利用更多的實例驗證所提出的方法的有效性，以期為實際應(yīng)用提供更好的決策支持6.不足之處

雖然本文提出的基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法在實例分析中表現(xiàn)出了較好的效果，但仍存在一些不足之處。

首先，本文所使用的信息融合算子只考慮了模糊集合的情況，對于其他類型的不確定信息，如概率分布等，可能需要重新設(shè)計合適的信息融合算子。

其次，本文所使用的q階正交模糊集合雖然能夠更好地刻畫不確定性，但其計算復(fù)雜度也相應(yīng)增加。因此，在實際應(yīng)用中可能需要考慮計算效率和精度之間的平衡。

最后，本文所提出的決策方法還需要更多的實例驗證，以進(jìn)一步證明其有效性以及適用性。

7.展望

基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法在不確定性決策領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。未來，我們將繼續(xù)深入研究不確定決策問題，探索更多的信息融合算子及其應(yīng)用，提高決策方法的實用性。

同時，我們還將結(jié)合深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，進(jìn)一步提高決策方法的自適應(yīng)性和智能化水平，為實際應(yīng)用提供更優(yōu)質(zhì)的決策支持在未來的研究中，可以考慮以下幾個方向：

1.發(fā)展更多的信息融合算子：除了本文中使用的加權(quán)平均算子外，還有許多其他的信息融合算子可以用于不確定性決策，例如選擇函數(shù)、柔性積等。未來的研究可以探索這些算子在多屬性決策中的應(yīng)用。

2.結(jié)合其他不確定性理論：本文主要使用了模糊集合和q階正交模糊集合來描述不確定性，但在實際應(yīng)用中還存在其他類型的不確定性，如概率、隨機(jī)、感性等。未來的研究可以結(jié)合這些不確定性理論，將其與信息融合算子相結(jié)合，開發(fā)更加全面和準(zhǔn)確的不確定性決策方法。

3.約束條件下的決策：本文中的多屬性決策方法未考慮決策變量之間的約束條件，實際決策問題中這種約束條件很常見。未來的研究可以結(jié)合約束優(yōu)化理論，開發(fā)考慮約束條件下的多屬性決策方法。

4.實際應(yīng)用中的驗證：本文中的應(yīng)用案例主要是模擬數(shù)據(jù)，實際應(yīng)用中的決策問題往往更加復(fù)雜和多樣化。未來的研究可以結(jié)合具體的實際問題，將本文中的方法應(yīng)用到實際場景中，進(jìn)一步驗證其有效性和適用性。

總之，本文所提出的基于信息融合算子的q階正交模糊多屬性決策方法為不確定性決策提供了一種新的思路和方法，未來的研究將繼續(xù)圍繞這一主題展開，在理論和實踐方面不斷完善和發(fā)展5.考慮不確定性的時間序列決策：在實際的決策問題中，不僅存在多屬性決策，還存在考慮時間因素的動態(tài)決策。未來的研究可以結(jié)合時間序列預(yù)測和不確定性決策理論，開發(fā)考慮不確定性的時間序列決策方法，為實際應(yīng)用場景提供更加精準(zhǔn)和有效的決策方案。

6.融合多種不確定性測度的決策方法：不同的不確定性測度在不同的決策場景下可能更加合適和有效，例如在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)分析中，信息熵可能比模糊集合更加合適。未來的研究可以將多種不確定性測度進(jìn)行融合，結(jié)合多屬性決策方法，開發(fā)更加全面和靈活的不確定性決策方法。

7.融合人類主觀判斷的不確定性決策：在一些決策問題中，人類主觀判斷也是不確定性決策的一種重要組成部分。未來的研究可以將人類主觀判斷與信息融合算子相結(jié)合，開發(fā)考慮人類主觀因素的不確定性決策方法，從而更好地體現(xiàn)人類的認(rèn)知特性。

8.組合決策方法的改進(jìn)與優(yōu)化：很多時候，不確定性決策方法需要與其他決策方法結(jié)合使用，例如決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。未來的研究可以結(jié)合組合決策的理論和方法，對不確定性決策進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，實現(xiàn)更加準(zhǔn)確和高效的決策。

總之，不確定性決策是實際應(yīng)用中的一個重要問題，未來的研究需要不斷探索和創(chuàng)新，發(fā)掘更