决策支持系统和专家系统

单击此处编辑母版标题样式,张秋蓉,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,张秋蓉,第八章 决策支持系统,第8章,决策支持系统和专家系统,张秋蓉,1,知识要点,决策支持系统的概念、结构、开发等相关知识,群体决策支持系统的概念、其他相关知识,专家系统的概念、设计方法、开发等相关知识,智能决策支持系统的概念、结构等相关知识,9/15/2024,2,8.1 决策支持系统,8.2群体决策支持系统,8.3专家系统,8.4智能决策支持系统,9/15/2024,3,8.1 决策支持系统,9/15/2024,4,8.1.1 决策支持系统的概念,决策支持系统的定义,由于60年代末MIS的缺陷，71年，高瑞Gorry和斯科特莫顿 (Scott Morton) 首次提出“决策支持系统的概念以来，随着决策支持系统的不断开展，其概念和定义一直处在争论之中，直到现在仍然没有一个学术界公认的定义。,9/15/2024,5,决策支持系统DSS，Decision Support system是为决策者提供有价值的信息及创造性思维与学习的环境，能够帮助决策者解决半结构化和非结构化决策问题的交互式计算机系统。,9/15/2024,6,2.决策支持系统,DSS,的特征：,对决策者的决策判断进行支持而不是代替；,帮助决策者解决半结构化和非结构化的问题,；,支持决策过程的各个阶段；,支持决策者的决策风格和方法，改善个人与组织的效能,支持所有管理层次的决策，进行不同层次间的沟通和协调；,易于非计算机专业人员以交互对话方式使用；,要由用户通过对问题的洞察和判断来加以使用；,强调对环境及用户决策方法改变的灵活性和适应性。,9/15/2024,7,.决策支持系统的功能,决策目标、参数和概率的规定,数据检索和管理,决策方案的生成,决策方案后果的推理,语言、数值和图形信息的显示和吸收,方案后果评价,结策的解释和执行,战略构成,9/15/2024,8,4.决策支持系统的一般分类方法：,DSS通常按照系统的特性及其应用状况分类。,按,支持层次,分为：战略规划决策支持系统、作业控制决策支持系统,按,支持的决策类型,分为：个人决策支持系统、组织结构决策支持系统、群体决策支持系统,按,支持的数据与模型操作能力,分为：文件柜系统、数据分析系统、分析信息系统、财务模型系统、描述模型系统、优化模型系统、建议系统。,按,应用领域,分为：生产经营决策支持系统、农业规划决策支持系统。,按,适用范围,分为：专用决策支持系统、通用决策支持系统。,9/15/2024,9,8.1.2 决策支持系统的结构,决策支持系统的设计是问题驱动的，重视解决问题的,决策模式的研究,与,模型的使用,9/15/2024,10,“用户界面-数据-模型框架,此框架由Sprague1980,1987提出。它包含用户界面、数据和模型三个子系统,数据,模型,用户界面,决策者,9/15/2024,11,数据库系统一般包括：,数据库,和,数据库管理系统。,模型子系统一般包括：,模型库,和,模型库管理系系统。,用户界面子系统包括：,对话生成,和,管理软件,。,9/15/2024,12,上图可以细分为“两库一体化框架结构,决策者,数据库管理,模型库管理,数据库,模型库,对话生成和管理,9/15/2024,13,2.“用户界面-知识-问题框架,此框架包含：,语言系统LS,Language System=用户界面系统CHI,Computer Humman Interface ,知识系统(KS,Knowledge,System),问题处理系统(PPS,Promputer Procress System),用户界面系统,(CHI),知识系统,(KS),问题处理系统,(PPS),决策者,9/15/2024,14,用户界面系统提供用户决策者与DSS通信的桥梁。它将决策者的意图传达给DSS。,知识系统包括DSS中有关问题的知识主体，其中可以存放数据、模型、规那么、表格、框架图形等。,问题处理系统是用户界面系统的问题表示和知识系统的知识表示之间的一个中间处理器，具有确认、分析求解以及设计实施三部份功能，还可以结合实际问题进一步细分。,9/15/2024,15,3.三库一体化框架,数据、模型和知识三个子系统均包含一个库和一个管理系统，而用户界面子系统包含对话生成和管理软件,决策者,数据库,模型库,知识库,对话生成和管理,知识库管理,模型库管理,数据库管理,软件系统,9/15/2024,16,4.工具箱结构,这种系统结构常见于一些决策支持系统和办公室自动化系统中。,决策者,数据库,模型库,方法库,通讯,总控,服务,知识库管理系统,知识库管理系统,模型库管理系统,数据库管理系统,图形库,用户界面,9/15/2024,17,决策这通过用户界面输入命令及有关需求的参数和说明。,总控模块根据决策者的要求调用有关模块，存取各库，运用各种方法或手段随时进行组合和更新，为决策者提供各种形式的数据、模型和方法。,该系统显著的特点是：具有开放型。决策者可将自己的经验和智慧，与系统的开发能力相结合，更好第发挥用户的积极性和创造性。,9/15/2024,18,开发一个完整的DSS结构是十分重要的工作，体系结构必须具体地指导未来的系统设计，并且具有足够的灵活性以采纳新技术，且能保证今日和未来的需求。一旦被定义下来，需要做估价的努力去修改和替换与新概念不一致的现存系统。,合理组织者以上四种结构，适应不同的局决策类型的决策环境，创造一个新类型的DSS,这是今后进一步研究的一个方向,9/15/2024,19,例：基于网络技术的概念上的DSS结构,数据库,模型库,数据库管理系统,模型库管理系统,模型开发工具,最终用户,查询工具,用户接口,硬件、操作系统平台,网络与通讯设施,外部数据,用户,程序员,9/15/2024,20,8.1.3 决策支持系统的开发,定义,DSS,的体系结构,在独立开发系统之前，重要的是开发一个全面的信息系统体系结构。,DSS,的体系结构应当反映的内容有：,DSS,的数据库,DSS,的模型,DSS,的用户,软件工具、硬件和操作系统平台,网络和通讯功能,9/15/2024,21,平台的选择,平台指集成的硬件和操作系统环境。用于支持应用程序,DSS可在多个不同的平台上运行，常用的平台有：,公司的中央系统,连接用户台式计算机的中央系统，通过内部公司的网络、互联网,分散的系统，可以从中央系统中获取且能通过网络提供给它的用户,用桌面上的独立系统,上述情景的综合,9/15/2024,22,开发DSS的软件工具,通常有四种方法获得DSS应用软件：,购置集成的软件包,定做软件包,使用工具或为当前任务设计的“程序生成器,从头开始编写所要的程序,9/15/2024,23,支持DSS开发的所使用的软件类型：,数据库管理软件包,信息检索查询和报告软件包,专用的建模软件包,统计,数据分析软件包,预测软件包,图形软件包,语言,数据库管理软件包主要支持层,次结构、网络结构、关系结构。,层次结构是台式计算机普遍采,用；网络结构那么是大型主机中,最为普遍采用；关系结构是微,型计算机和工作站普遍采用，,对不可预见的信息检索要求的,反响更具灵活性，所以更适合,于DSS。,信息检索软件包的功能是从文件或,数据中检索用户指定的数据，好的,信息检索软件包应具有复杂的查询,功能且易于使用。,3-7是以数量化理论提供的算法,为根底，且能结合具体的专项业,务进行有关量化计算。,9/15/2024,24,4.DSS用户界面设计,用户界面设计应当考虑的因素主要有：,时间,学习,多用途,过失处理,帮助,适应性,集中,抗疲劳,一致性,趣味性,9/15/2024,25,用户界面样式设计通常有：,命令行界面,图形界面,菜单,对话框,超文本和超媒体界面，把文字、图形、动画和声音参加电子“文档中，特别是信息检索，应用超文本方式。可以使系统更快、更精确地解决问题。,9/15/2024,26,5.DSS的开发方法,方法有：,生命周期法,解决半结构化和非结构化问题，以人机对话为主要工作方式。,原型法,最终用户开发方法,指决策者直接负责,DSS,的开发，在专业人士的支持和帮助下，开发更为复杂的最终用户系统。,9/15/2024,27,8.2群体决策支持系统,9/15/2024,28,8.2.1 群体决策支持系统的概念,1981年，Keen提出群体决策支持系统GDSS, Group DSS概念,群体决策支持系统的定义,Huber(1984)称GDSS是能帮助在一起工作的一群决策者共同解决非结构化问题的一种交互计算机系统。强调会议决策,Ds Santis和Gsllupe(1985)等给出的定义是：GDSS是能帮助在一起工作的一群决策者共同解决非结构化的问题的一种交互式的计算机系统。强调非结构化问题的决策。,9/15/2024,29,综上所述，其描述性的定义为：,GDSS在其设计、结构和用途上都反映出群体的各个成员相互影响并且做出特定决策的决策方式。GDSS的群体决策过程包括沟通、文件共享，构造群体活动的模型，集成多个人观点为群体观点，以及涉及群体交互活动的其它一些功能。,9/15/2024,30,2.GDSS的作用,能让决策者相互之间便捷地交流信息与共享信息，减少片面性；,决策者可克服消极的心理影响，无保存地发表自己的意见；,决策者利用先进的各种技术支持决策，使问题的求解系统化、条例化。,能集思广益，激发决策者思路，使问题的方案尽可能趋于完美；,可防止小集体主义及个性对决策结果的影响；,可提高决策群体成员对决策结果的满意程度和置信度；,群体越大效果越显著。,9/15/2024,31,GDSS需要用到有：,通讯技术电子信息、局部或大区域网、 会议、存储和交换设备,计算机技术多用户系统、第四代语言、数据库、数据分析、数据存储和修改能力,决策支持技术议程设置、人工智能和自动推理技术、决策模型方法,结构化的群体决策方法如：德尔非法,GDSS将这些技术结合起来，使问题的求解条理化、系统化。,9/15/2024,32,8.2.2 群体决策支持系统的构成,GDSS的技术层次,Desanctis和Gallupe(1987)按照为群体成员提供支持的不同，将GDSS技术分为三个层次：,过程支持目的是为了减少或消除通讯障碍,决策支持软件增加了建模和决策分析功能，通过提供系统的方法，减少群体决策过程的不确定性,次序的规那么涉及群体决策过程的时间，内容或信息形式，参加了包含次序的规那么的专门软件。,9/15/2024,33,2.GDSS的结构,决策室,局域决策网,会议,远程决策,返回,对决策者面对面地集中于一室在同一时间进行群体决策的情况,利用局域网，多位决策者在近距离内的不同房间或自己的办公室里定时或不定时作群体决策的系统。,利用计算机网络的通讯技术，使分散在各地的决策者在同一时间内，以不见面的方式进行集中决策。,利用广域网，是决策者异地异时地对同一问题做出决策,9/15/2024,34,8.2.3 群体决策支持系统的类型,电子会议室,工作流系统,谈判支持系统,9/15/2024,35,8.3专家系统,9/15/2024,36,8.3.1 专家系统的概念与特征,专家系统ES,Expert System产生于20世纪60年代中期，广泛应用于医疗诊断、化学工程、语音识别、图像处理、金融决策、信号解释、地质勘探、石油、军事等领域。,9/15/2024,37,1.专家系统的定义,专家系统是利用计算机技术、人工智能及其它理论，将某个特定领域内的专家的知识或推理过程在计算机上实现，并且用来解决过去需要专家才能解决的现实问题的计算机系统。,9/15/2024,38,2. 专家系统的构成,知识库,推理机,工作空间,用户接口,数据库,领域专家,知识工程师,用户,9/15/2024,39,3. 专家系统的特征,具有系统的特征,符号处理,一般问题的求解能力,复杂度和难度,具有解释能力,具有获取知识的能力,知识与推理机构互相独立,9/15/2024,40,8.3.2 专家系统的分类,按应用领域分类,医疗、勘探、教学、气象、生物,按知识表示技术分类,基于逻辑的专家系统,基于规那么的专家系统,基于语言网的专家系统,基于框架的专家系统,按推理控制策略分类,正向推理、方向推理、原控制专家系统,9/15/2024,41,按采用的不精确推理技术分类,确定理论推理技术专家系统、主观Bayes推理技术专家系统、可能性理论推理技术专家系统、D/S论据理论推理技术专家系统,按专家系统的结构分类,单专家系统、群专家系统,按所处理的问题类型分类,解释型、预测型、设计型、规划型、监视型、调试型、修正型、教学型、控制型,9/15/2024,42,8.3.3 专家系统的设计方法,目前没有统一标准;,设计专家系统的关键有两大局部：,建造知识库,设计推理机制与策略,9/15/2024,43,1.专家系统的知识获取,知识获取是从领域专家出提取知识，并将其转化成专家系统程序的艰巨而细致的过程。,常用的知识获取的方式有：,知识工程师,智能编辑程序,归纳学习程序,知识表示,9/15/2024,44,2.专家系统的推理机制,基于知识规那么的推理是针对用户的特定问题，选择并且运用知识库中的知识，以实现求解问题的控制过程。,推理涉及的两个根本问题:,推理方向选择,冲突消解,9/15/2024,45,推理方向选择：,数据驱动的前向推理方式,目标驱动的反向推理方式,混合控制策略交替使用以上两种方法形成的,元控制策略结合启发方法,9/15/2024,46,推理解释是解释系统的重要组成局部。其目的是对系统推理过程、推理位置及推理的每个动作给出解释，使用户向新问题求解结论的可信性与正确性。,解释系统一般分为两局部：,推理状态检查程序咨询过程中使用,通用答复程序咨询中或咨询后使用的,9/15/2024,47,3.专家系统的构造原那么,知识与知识处理机构分开和相互独立的原那么,按系统功能实现模块化构造的原那么,交互性原那么,专家系统与基于算法的软件设计的差异,9/15/2024,48,4.专家系统的主要设计步骤,初步设计,开发原型系统,知识库的维护,9/15/2024,49,8.3.4 专家系统的开发,专家系统的开发条件与选题,专家系统的开发条件,一个适合用于专家系统的问题必须满足三个条件：,有一个可以与之合作的专家；,专家用启发式的方法解决问题；,专家的知识能清楚的表达,9/15/2024,50,专家系统的选题,除了上述先决条件以外，专家系统在选题上还应注意三点：,问题的范围,问题的难度,问题的意义,9/15/2024,51,2.专家系统的开发根本步骤,一个专家系统的开发大致经历：,准备研究问题建立模型系统改进和扩充系统测试与维护评价商品化,9/15/2024,52,3. 专家系统开发工具介绍,程序设计语言,常用,LISP,语言、,PROLOG,语言或,PASCAL,语言,骨架系统,有名的有,EMYCIN,系统、,KAS,系统,通用型开发工具,OPS5.1,和,ORSIE,组合型开发工具,AGE、 ADVISE 、 ESP/ADVISOR,9/15/2024,53,8.4智能决策支持系统,9/15/2024,54,8.4.1智能决策支持系统的概念,问题的提出,计算机的重点在于定量计算，人机对话方式使一些不熟悉计算机的决策者难以适应。从而限制了DSS的效果。,由于决策本身的复杂性和动态性，决策者所需的信息缺乏性以及传统的决策支持系统对非结构化的决策支持突破甚少。,为了弥补DSS的缺乏，人们开始了对智能决策的研究，将人工智能技术引入传统的DSS，形成了智能型DSS (IDSS),加大的改进了DSS的性能。,9/15/2024,55,智能决策IDSS, Intelligent Decesion Support System利用计算机技术、人工智能及其理论，将某个特定领域内的专家的知识或推理过程在计算机上实现，并且用来解决过去需要专家才能解决的现实问题的计算机系统。,9/15/2024,56,IDSS=DSS+ES,IDSS在DSS的根底上增加了知识库、推理机与问题处理器，人机对话局部还参加了自然语言处理功能。,9/15/2024,57,8.4.2智能决策支持系统的结构,1.智能决策支持系统的总体结构,问题处理与人际交流,模型库管理系统,数据库管理系统,知识库,管理系统,推理机,模型库,知识库,数据库,用户,9/15/2024,58,2. IDSS 中 DSS 和 ES 的结合形式,表达在三个方面：,DSS和ES的总体结合,KB和MB的总体结合,DB和动态DB的结合,由DSS和ES这三种结合形式，也就形成了三种IDSS的集成形式。,9/15/2024,59,3.DSS和ES并重的IDSS结构,该结构由集成系统完成对DSS和ES的控制和调度，根据问题的需要协调DSS和ES的运行。,集成系统有两种形式：,DSS,和,ES,两者之外集成的系统,此结构具有调用和集成,DSS,和,ES,的能力。,集成系统,DSS,ES,DSS和ES并重的IDSS结构,9/15/2024,60,DSS,功能扩充和,ES,集成系统,将,DSS,问题处理与人-机交互系统功能扩充，增加对专家系统的调用组合能力。,其结构主要是,ES,中的动态,DB,和,DSS,中的,DB,之间的数据交换，即以,IDSS,中的第一种和第三种结合形式为主体,9/15/2024,61,4.DSS为主体的IDSS结构,这种集成结构形式表达以定量分析为主体，结合定性分析。他是在DSS问题处理与人-机交互系统的根底上，扩充调用专家系统功能。,集成系统,MB,EB,DB,DSS为主体的IDSS结构,9/15/2024,62,5.ES为主体的IDSS结构,这种结构以定量分析为主，结合定量分析。在该结构中，人-机交互系统和ES的推理结合为一体,DSS,作为推理形式,DSS,作为推理机出现，受到,ES,中的推理机所控制,推理机（广义）,DSS,KB,动态DB,9/15/2024,63,模型作为知识出现,数学模型作为一种知识出现，即模型是一种过程性知识，表达了第二种结合形式。,推理机,KB,MB,动态DB,9/15/2024,64,谢谢！,张秋蓉,65,9/15/2024,66,9/15/2024,67,9/15/2024,68,