1、第第12章章 决策支持系统决策支持系统12.3 12.3 智能决策支持系统智能决策支持系统12.1 12.1 专家系统专家系统12.2 12.2 决策支持系统决策支持系统ESES定义：定义：是一个含有知识型程序的系统是一个含有知识型程序的系统,它利用扑捉人们在有它利用扑捉人们在有限范围的知识或经验去解决一个有限范围的问题限范围的知识或经验去解决一个有限范围的问题.非结构问题结构化非结构问题结构化.ESES组成如下图：组成如下图：人类知识的三种表示人类知识的三种表示:规则、语义、框架规则、语义、框架12.1.1.12.1.1.专家系统专家系统 Expert Systems,ESExpert Sy
2、stems,ES专家（知识工程师）专家（知识工程师）开发环境开发环境知识库知识库用户用户人类用模型化人类用模型化表达成计算机表达成计算机能懂的形式，能懂的形式，这个模型即这个模型即规则规则:IF-THEN 结构结构 例例:IF-INCOME45 000 Print NAME AND ADDRESSG H如年限如年限50 000问汽车支出问汽车支出否否 EXITB C如汽车支出如汽车支出10%年入年入问抵押支付问抵押支付,否则否则EXITC D如抵押支付如抵押支付=4,给信贷给信贷线线10000,否则转否则转G F给线给线10000H F如其他借款如其他借款5%年入年入转转F,否则转否则转II给
3、线给线3000规则规则一系列这种规则组成一系列这种规则组成一个支持库一个支持库语义网络语义网络小，高体积重量比小，高体积重量比小拖拉系数小拖拉系数大，低体积重量比大，低体积重量比高拖拉系数高拖拉系数 汽车汽车(马达马达,轮子轮子,运动运动)家用轿车家用轿车运动车运动车DodgeCaravan3门门FordEscort4门门蓝色蓝色Porche 9442门门红红MazdaMiata2门门绿绿IS-AIS-AIS-AIS-AIS-A当知识涉及有互联网特性的当知识涉及有互联网特性的对象和群族时，用语义网络对象和群族时，用语义网络较为有效。较为有效。汽车框架汽车框架摩托车框架摩托车框架马达框架马达框架
4、IS-A 运输设备运输设备轮子轮子 4 马达马达 汽汽/柴油柴油 运动运动 转转,移动移动IS-A 运输设备运输设备轮子轮子 2 马达马达 汽油汽油 运动运动 转转,移动移动IS-A 机器机器 燃料燃料 汽汽/柴油柴油,电电功率功率 马力马力用途用途 运输运输,动力动力知识框架知识框架框架所表示的知识不是层次式的，而是概念式、框架所表示的知识不是层次式的，而是概念式、随意式的。随意式的。12.1.212.1.2专家系统的开专家系统的开发发专家系统开发要有专家系统开发要有开发队伍开发队伍工具外壳工具外壳用户用户专家专家知识工程师知识工程师访问访问人工智能的开发环境，也叫人工智能的开发环境，也叫A
5、I外壳。外壳。输入数据输入数据回答问题回答问题专家系统中最有兴趣的地是推理机制。专家系统中最有兴趣的地是推理机制。向前推理向前推理向后推理向后推理由用户输入信息开始，查询规则库，然后到达结论。由用户输入信息开始，查询规则库，然后到达结论。由开始一个问题，然后去寻找更多的信息，以评价由开始一个问题，然后去寻找更多的信息，以评价这个问题。这个问题。推理机制推理机制专家系统的开发方式专家系统的开发方式第一种方式是直接第一种方式是直接买成品买成品的专家系统，或的专家系统，或Off-the-shelf Off-the-shelf systemsystem。第二种方式是第二种方式是买一个外壳买一个外壳，用
6、户向它输入知识。，用户向它输入知识。第三种方式是第三种方式是自己建造自己建造。由知识工程师访问专家，开发。由知识工程师访问专家，开发决策规则、知识框架和建造系统。决策规则、知识框架和建造系统。专家系统的问题：专家系统的问题：对于复杂系统，专家系统这种表达知识的方法对于复杂系统，专家系统这种表达知识的方法很难表达，解就更难。很难表达，解就更难。专家系统的维护也不容易，尤其对快速发展的专家系统的维护也不容易，尤其对快速发展的医学和信息领域，有时，一年就有医学和信息领域，有时，一年就有30%30%的规则要加的规则要加以改变。以改变。但专家系统在相对窄的知识范围和一些定义好的领但专家系统在相对窄的知识
7、范围和一些定义好的领域，还是起到了它应有的作用。域，还是起到了它应有的作用。12.2.决策支持系统决策支持系统 DSS Decision Support Systems决策支持系统是管理信息系统应用概念的深决策支持系统是管理信息系统应用概念的深化，是在管理信息的基础上发展起来的系统，化，是在管理信息的基础上发展起来的系统，但至今对什么是决策支持系统没有一个公认但至今对什么是决策支持系统没有一个公认的定义。的定义。经理使用的决策支持系统有以下四种方式经理使用的决策支持系统有以下四种方式终端型终端型文书型文书型订阅型订阅型中间型中间型自动自动直接在线直接在线通过软盘通过软盘直接中介直接中介亲自亲自
8、实时实时亲自亲自批处批处工具工具助手助手参谋参谋助手助手决策者操作方式决策者操作方式决策者由系统得到信息的方式决策者由系统得到信息的方式工具的使用者工具的使用者参谋式参谋式中间人员中间人员工作方式工作方式按决策者本身的功能把决策支持系统分为：按决策者本身的功能把决策支持系统分为：专用决策支持系统专用决策支持系统（SDSSSDSS）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。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。决策支持系统工具决策支持系统工具（DSSTDSST）是指一些工具，如某种语言、操作系统、某种数据库软件等。是指一些工具，如某种语言、
9、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（DSSGDSSG）由于决策的复杂性，我们由于决策的复杂性，我们不可能不可能建造一个建造一个通用的决策支持系统通用的决策支持系统，而，而只能只能建造建造一个一个生成器生成器，这个通用的生成器可以生成各种决策支持系统。但它也不是那，这个通用的生成器可以生成各种决策支持系统。但它也不是那么直接，必须还要生成。么直接，必须还要生成。DSSGSDSSDSSTSDSSSDSS、DSSTDSST和和DSSGDSSG的关系如下图的关系如下图决策支持系统的概念表示决策支持系统的概念表示数据库数据库由系统到子系由系统到子系统收集信息统收集信息分析系
10、统部件分析系统部件提出方案提出方案评价方案评价方案选择最好方案选择最好方案实施结果实施结果报告报告查询查询结果结果内源内源外源外源DSSS输入接口输入接口信息处理器信息处理器方法方法,模型库模型库DSSDSS DSS 一般结构一般结构DSS输出接口输出接口情报情报活动活动设计设计活动活动选择选择活动活动评价评价活动活动决策支持系统还可以用下图表示决策支持系统还可以用下图表示数据库数据库模型库模型库DBMS MBMS DGMS接口接口用户用户DSSDSS逻辑概念模式逻辑概念模式会话部件管理系会话部件管理系统统内库内库外库外库数据抽数据抽取系统取系统DSS数据库数据库模型部件模型部件会话部件会话部
11、件用户用户DSSDSS的数据抽取的数据抽取（1 1）数据库）数据库优点：减少优点：减少I/O时间和计算时间。时间和计算时间。缺点：缺点：数据冗余功能重复，取道数据冗余功能重复，取道的数据非现实。的数据非现实。快速查询快速查询和显示和显示数据提取结构数据提取结构由于数据仓库的出现，给由于数据仓库的出现，给DSSDSS的数据提取创造了很好的的数据提取创造了很好的条件，因此数据仓库可以充当条件，因此数据仓库可以充当DSSDSS数据库。数据库。数据仓库数据仓库数据管理方法数据管理方法汇总数据汇总数据历史时序数据历史时序数据不同的业务数据库不同的业务数据库（2 2）模型库）模型库模型库是给决策提供分析能
12、力的部件。模型库是给决策提供分析能力的部件。模型能力是转化非结构化问题为结构化问题的程度。只有把模型能力加入到模型能力是转化非结构化问题为结构化问题的程度。只有把模型能力加入到传统信息系统中，才能将传统的信息系统转变为真正的决策支持系统。传统信息系统中，才能将传统的信息系统转变为真正的决策支持系统。传统的应用模型有很多，如军事运筹学和企业管理科学。但传统的模型是独立的，传统的应用模型有很多，如军事运筹学和企业管理科学。但传统的模型是独立的，如下图：如下图：它具有以下缺陷：它具有以下缺陷：需要的数据和参数常不合用，需要的数据和参数常不合用，或难易产生；或难易产生；模型的输出难以使用；模型的输出难
13、以使用；对复杂问题的大的模型难建对复杂问题的大的模型难建且难维护；且难维护；大的模型难懂，难以相信，决大的模型难懂，难以相信，决策者和模型的交互较少策者和模型的交互较少DSSDSS的模型库就要克服上述问题。的模型库就要克服上述问题。DSSDSS对模型能力的要求：对模型能力的要求：从从任务任务上说能支持决策的设计和选择阶段；上说能支持决策的设计和选择阶段；从从总体总体上说让用户很容易修改目标函数，容上说让用户很容易修改目标函数，容易修改函数，容易和模型交互。易修改函数，容易和模型交互。（3 3）会话部件）会话部件会话部件又叫接口部件，它是任何决策支持系统联系的接口。会话部件又叫接口部件，它是任何
14、决策支持系统联系的接口。人的任何意图，系统的任何支持都要通过它才能最终实现。人的任何意图，系统的任何支持都要通过它才能最终实现。人和机器的交互主要是通过屏幕和键盘进行的。人和机器的交互主要是通过屏幕和键盘进行的。决策支持系统对会话部件的要求：决策支持系统对会话部件的要求：能产生输出表达；能产生输出表达；用户能启动运行，并输入参数；用户能启动运行，并输入参数；用户能启动存储，并接收参数；用户能启动存储，并接收参数；用户能把输入和输出综合进控制过程。用户能把输入和输出综合进控制过程。现有的对话方式有以下几种：现有的对话方式有以下几种：提问回答方式提问回答方式命令语言对话命令语言对话菜单对话方式菜单
15、对话方式输入表格对话方式输入表格对话方式在输出图形的思路中进行输入。在输出图形的思路中进行输入。决策者决策者 用户接口用户接口数据库数据库模型库模型库多域专门的多域专门的深度知识库深度知识库OR/MS分析技分析技术的术的深度知识库深度知识库学习和知识获取学习和知识获取的的深度知识库深度知识库基本决策和信息价基本决策和信息价值的值的深度知识库深度知识库传统传统DSSIDSS123412.3.智能决策支持系统智能决策支持系统 IDSS相对完全的相对完全的IDSSIDSS智能决策支持系统和一般决策支持系统的主要区别在于学习和智能决策支持系统和一般决策支持系统的主要区别在于学习和推理，而学习和推理均是
16、计算机科学中人工智能推理，而学习和推理均是计算机科学中人工智能(AI)(AI)研究的内研究的内容，因而我们说：容，因而我们说：IDSS=DSS+AIIDSS=DSS+AI人工智能可以定义为：使机器能做到像人那样智能工作的科学。人工智能可以定义为：使机器能做到像人那样智能工作的科学。人工智能人工智能由由一组相关的一组相关的技术技术组成组成专家系统（专家系统（ES）自然语言处理器（自然语言处理器（NLP）语音识别语音识别图像识别图像识别机器人机器人 专家系统是由许多集成的、相互联系的构件所组成的。其中包括专家系统是由许多集成的、相互联系的构件所组成的。其中包括知识库、知识库、推理机、解释工具、知识
17、库获取工具以及人机界面推理机、解释工具、知识库获取工具以及人机界面。专家系统的构成如下图。专家系统的构成如下图所示：所示：一个自然语言系统为了完成语言的理解，要分几步进行。一个自然语言系统为了完成语言的理解，要分几步进行。进行语法结构分析。进行语法结构分析。开始语义分析。开始语义分析。如果出现了二义性，就用专家系统使他们明朗。下图表示了整个过程。如果出现了二义性，就用专家系统使他们明朗。下图表示了整个过程。语音识别语音识别和自然语言理解也有相似的困难。不同和自然语言理解也有相似的困难。不同地区的人，语言不同；女人和男人的音调不同；有人地区的人，语言不同；女人和男人的音调不同；有人说话快，有人说
18、话慢；甚至同一人早上和晚说话还有说话快，有人说话慢；甚至同一人早上和晚说话还有不同的频率。不同的频率。图像识别图像识别虽然有很大进步，机器人利用图形识别，虽然有很大进步，机器人利用图形识别，可以抓举不同的物体，但是如果机器人见到一种它没可以抓举不同的物体，但是如果机器人见到一种它没见过的东西，它会怎样呢？计算机见过的东西，它会怎样呢？计算机 要达到模拟人的视要达到模拟人的视觉，还有很长的路要走。觉，还有很长的路要走。AI AI和和DSSDSS结合的一个很好的例子就是援例支持系统。结合的一个很好的例子就是援例支持系统。援例支持援例支持系统维护一个案例库系统维护一个案例库，这是已解决的问题的案例。
19、当遇到新问题，这是已解决的问题的案例。当遇到新问题，首先首先由系统抽取相似与新案例的案例由系统抽取相似与新案例的案例，把老的解答转化为对新问题的解答把老的解答转化为对新问题的解答。这。这与人的处理问题的模式十分相似。与人的处理问题的模式十分相似。援例支持系统很容易把援例支持系统很容易把使用使用和和学习学习功能结合在一起。学习常发生于功能结合在一起。学习常发生于记忆新案记忆新案例的过程以及对例的过程以及对现存案例分类现存案例分类和和由案例中得到一般化知识由案例中得到一般化知识的过程中。的过程中。老案例老案例新案例新案例差别显著吗差别显著吗?模型存在吗模型存在吗?有足够案例吗有足够案例吗?忘记忘记
20、归纳为归纳为模型模型记述式记述式学习学习存入存入超集合超集合全存全存超集合存在吗超集合存在吗?否否否否是是是是是是否否否否是是援例学习算法援例学习算法DSSDSS向深度方向发展还有自适应决策支持系统。向深度方向发展还有自适应决策支持系统。这种这种DSSDSS又可分为：又可分为：主动决策支持系统（主动决策支持系统（ADSSADSS）是独立与用户指明的方向独立支持。是独立与用户指明的方向独立支持。共生决策支持系统（共生决策支持系统（SDSSSDSS）是是ADSSADSS的一个特例，它利用用户的意向去支持用户。的一个特例，它利用用户的意向去支持用户。各种各种DSSDSS的位置可用下图表示。的位置可用
21、下图表示。ADSS/SDSSES 无上级无上级有上级有上级被动被动主动主动DS-ESIDSS传统的传统的DSSabcdDSSDSS样本关系图样本关系图以上所讲的DSS均是单用户的，随着网络技术得成熟，支持多用户的决策支持系统越来越多，即群体决策系统（GDSS）。GDSS具有当用户DSS的多有特点，还具有自己的特点：有群体决策规则有支持群体决策过程进行的事件流程控制有支持保密的手段有支持群体决策的特殊方法和模型要求有一定的硬件环境。例如，决策室就有各种形式。见下图远程会议远程会议群体决策群体决策GDSSGDSS与电视会议的区别：与电视会议的区别：电视会议是一种群体决策的形式。GDSS的沟通方式比电视会议多，有多媒体、声音、图像、文字，甚至动画。GDSS的时间域比电视会议宽，可以同时同步会议，也可不同时的异步会议。GDSS的决策支持功能要远强于电子会议，他有记忆支持、信息查询支持、处理支持等。在空间领域上在空间领域上GDSSGDSS和电视会议是相同的。和电视会议是相同的。
