决策支持系统07体系结构.ppt

1,Decision Support System 决策支持系统,Liu kexing,7,2,第07讲 DSS的体系结构，人机交互,7.1 DSS的结构形式 7.2 DSS的结构比较 7.3 DSS的统一结构形式 7.4决策支持系统的分类 7.5决策支持系统的三个应用层次 人机交互系统,7.1 DSS的结构形式,7.1.1DSS的三部件结构 其中的人机交互系统：显示和对话输入输出转换模型组合和控制系统运行,3,7.1.2DSS的三系统结构 语言系统：把自然语言转换成机器理解的语言 问题处理系统：对决策问题识别、分析、求解。将问题转化为操作方案、模型和数据的调用。 知识系统：包含领域知识。由数据文件和数据库表达，记录事实和规则。人工智能。后面会详讲。 三系统结构特点：强调语言系统；问题处理系统重要；把数据、模型、规则统一纳入知识系统，看成广义的知识。,4,7.1.3DSS的三库结构 从“模型”当中分离出“方法”。,5,6,对于模型与方法的几种理解 用数学公式表示模型，其求解算法看做方法。如线性规划，目标函数、约束方程构成模型；单纯性法构成方法。模型库中存储的是数学方程，方法库中存储的是求解程序。因而，淡化了模型库，突出了方法库。 把模型理解为算法加数据。方法库=算法程序；模型库=索引文件（算法文件路径、所需数据地址）。同一个算法程序，若所用数据不同，则成为两个模型。如，线性规划，求解都一样（方法相同），但引用不同行业数据，可看成不同的线性规划。 将模型库与方法库合一。将模型和方法看成是同一个问题的两个侧面，都看成模型，将模型的方程式看成是模型的说明，其算法编程程序。因此用程序代表模型。在这种观点下，可省略方法库。 大多数DSS采用模型库和方法库合二为一的形式，所谓三库结构又回到了两库结构（三部件）。,7.1.4DSS的四库结构 加上知识库，提高智能性。,7,7.2 DSS的结构比较,DSS的结构总结起来有两种：三部件结构和三系统结构。 8.2.1对三部件结构的评价: 优点三部件结构清晰、关系明确、便于理解，是DSS研究的基础。与MIS、ES区别明显。比MIS多了模型库；与ES的区别在于ES是定性的知识推理，它是模型+数据的定量计算。 缺点没有突出DSS的问题处理系统；没有突出语言系统。,8,8.2.2对三系统结构的评价 优点突出了问题处理系统突出了语言系统统一了知识的看法，将数据、模型、规则都看成知识。 缺点忽略了数据库、模型库之间的区别和联系该系统与ES相似看不出明显区别。,9,7.3 DSS的统一结构形式,10,7.4决策支持系统的分类,DSS的涉及过程、运行和实现取决于它所涉及的许多情况，下面的分类有相互交叉的。 7.4.1 Alter的分类 Alter在1980年提出的输出分类，根据系统输出实质性作用的程度或系统输出能直接支持决策的程度进行的。分为七类，前两类是面向数据的，进行数据检索或分析；第三类涉及数据和模型，其余的是面向模型的，可提供仿真功能、最优化和建议解的计算。并不是每个系统正好适合一个分类类型，可能同时具有多种功能。,11,（1）文件柜系统 基本上是手工文件系统的自动化，主要用于直接存储和查询数据，例如库存信息查询、航空订票系统以及车间生产管理系统。一般由管理人员使用，主要用来支持日常工作，处理应急事务。 （2）数据分析系统 对数据文件进行分析，任务类型是操作的分析，数据操纵和显示。一般由分析人员使用。例如：银行数据分析系统，相关人员利用它按月生成报表，提交给负责经费控制的经历，用于对本部门预算控制。,12,（3）分析信息系统 这类系统可存取一些数据库、模型，具有，各种分析机制。例如，市场信息系统，包括内部销售、广告、商品推销和价格等数据库。利用它可以产生专用报告，为经理人员采取竞争对策提供信息依据。 （4）统计模型系统（财会模型） 统计模型系统包括许多会计模型。例如，在一种航海效益评估系统的数据库中，存有船舶吨位、航速、燃料消耗、海港费用等数据，可利用它计算航海利润和处理船租契约。又例如，某保险公司的经费预算系统可以编制出两年的经费开支规划。,13,（5）样本模型系统（表达模型） 样本模型系统中的模型可对非研究性活动进行描述、分析和评价。一些概率未定的关键因子需要用户估计后输入。例如，某消费品销售公司利用一种市场响应模拟模型综合系统来跟踪市场变化情况，探讨未来市场竞争活动与后果之间的联系。 （6）最佳模型系统 最佳模型系统能在一系列约束条件下求得最佳解，提供决策行动的指导。,14,（7）建议模型系统 建议模型系统用于完全结构化的重复决策。它以决策规则、优化计算公式或其他数学方法为基础，产生一种建议性的方案。从某种意义上说，建议模型系统甚至比最佳模型系统更加结构化。 建议模型系统的实例，如保险公司的税率调整系统。该系统能根据保险金和相应政策之间的历史关系，按某特殊部门保险政策进行税率调整，进行某种复杂的计算。当保险商认为系统的输出不能反映实际情况时，可以恰当的方式修改输人，重新计算。,15,7.4.2 Holsapple和Whinston的分类 他们在1996年将DSS分为： （1）面向文本的DSS 信息（包括数据和知识）常以文本形式存储，决策者可以获取这些信息。然而决策者可搜索的信息量呈现指数式增长，所以有必要高效表示和处理文本文件与片段。面向文本的DSS通过跟踪决策需要的文本形式的信息，为决策者提供支持。它根据需要，创建、修改和阅读文件。信息技术，例如文件相关、超文本和智能代理（intelligent agent ) ，均可嵌人到面向文本的DSS 中。如今基于Web 的系统使基于文本的DSS的开发有了新的发展。,16,（ 2）面向数据库的D6S 在面向数据库的DSS 中，数据库在DSS 结构中起着主要作用。与处理面向文本的DSS 的数据组织所不同的是，面向数据库的DSS 将数据组织成高度结构化的形式（关系的或面向对象的）。早期面向数据库的DSS 主要采用关系数据库结构。关系数据库处理的信息通常具有庞大的、描述的和严密的结构等特点，面向数据库的DSS具有很强的报告生成和查询功能。,17,（3）面向表格软件的DSS 表格软件是一种建模语言，允许用户编写模型和执行DSS的分析，不仅可以创建、观察和修改过程知识，而且可指导系统执行自含的指令。表格软件广泛用于面向终端用户开发的DSS ，其中最流行的工具有MS EXCEL和IBM Lotus123等表格软件。由于软件包（如EXCEL）包含基本的DBMS 并且可以提供与DBMS的接口，它们具有面向数据库的DSS 的某些性质，能够描述数据和知识。面向表格软件的DSS 是而向求解器的DSS 的一种特殊情形。,18,（4）面向求解器的DSS 求解器（solver ）是一个可用计算机程序描述的算法或过程，可用于进行特定类型间题的求解。求解器的例子有：用于计算趋势的线性回归程序、用于计算最优定货量的经济定货模型等。求解器可以是商业化软件中的算法程序，如Excel ，LOTUS123中的函数。求解器还可由程序语言编写，如C 语言。它们可直接写人或加入表格工具，或者可嵌人特殊的建模语言。更复杂的求解器，如用于最优化的线性规划，可由商业化的软件提供，DSS 构造者可将这些求解器结合进DSS 应用。面向求解器的DSS 可灵活地根据需要改变、增加和删除求解器。,19,（5）面向规则的DSS DSS的知识部件通常包含在专家系统的过程和推理规则中，这些规则可以是定性的或定量的。 （6）组合DSS 组合DSS 是一个混合系统，它包含了上述5 种系统中的两种或两种以上。组合DSS 可用一组独立的DSS构造，每种用于一个专门领域（例如基子文本和基于求解器），组合DSS 也可以使用单一的、紧密集成的方式构造。,20,7.4.3 其他分类 其他有代表性的分类是机构DSS和特定DSS 。 （1）机构DSS 处理重复发生的决策，典型例子，如证券管理系统。证券管理系统常用于一些大型银行的投资决策。由于机构DSS 重复地用于求解相同的或类似的问题，所以机构DSS 可以通过开发，或者通过系统多年的应用提炼形成。 （2）特定的DSS常处理不能预料或不重复发生的特定问题。特定决策常常包含战略规划问题，有时也包含管理控制问题。这种DSS 一般只使用1、2 次，这是DSS 开发的主要问题之一。,21,7.5决策支持系统的三个应用层次,7.5.1支持系统三个层次 1、专用DSS（SDSS） 能够完成实际任务、具有决策支持功能的DSS。它允许特定的决策者去处理特定的相关问题。 一个典型的例子是警察布置方案DSS，这个SDSS以美国加州的圣约瑟城为实验基地，警察利用该系统显示地图摘要、按照地理区域调用数据，这一系统的图形显示性能使得警察可以快速而又方便地运用地图、获得管辖地带的信息。,22,2、DSS生成器（DSSG） 它可以用来提供一套快速且易于建立专用的DSS的能力。它包括数据管理、模型管理和对话管理所需要的技术，以及能将它们有机的结合起来的接口。例如，建立警察布置系统这一专用的DSS 的开发工具GADS 就是DSS 生成器的一个例子。 其他一些典型的DSSG的例子：IFPS （交互式财务计划系统），Tymshare公司的Express 等。它们具有数据管理、图形显示、财务和统计分析、风险分析和优化计算等多种功能。过去，这些功能各自被单独使用，现在将它们集中在一起，成为一种很容易使用的软件包。 利用生成器，DSS研制者可以根据决策者的要求、环境和任务迅速构造一个专用的DSS ，从而大大缩短DSS 的研制周期，并降低研制费用。,23,3、DSS工具（DSST） 应用于DSS开发的技术层次，也是DSS 开发最基木的技术层次。 它是用来方便的研制专用的DSS 或DSS 生成器的硬件和软件单元，DSST 大大简化了专用的DSS 和DSS 生成器的开发工作。 这类技术包括新的用于特殊目的的语言、支持对话方式的改进了的操作系统，以及彩色图形显示的硬件和支持软件。 例如GADS 就是用FORTRAN语言编写的，以一个实验图形程序包作为基本对话处理软件。,24,7.5.2三个技术层次的关系,25,7.5.3三个技术层次中的人员匹配,26,8.1 人机交互系统,人机交互系统是决策支持系统的重要组成部分。人与计算机之间需要进行相互的通信，即所谓的人机交互；实现人与计算机之间通信的硬件、软件系统，即为人机交互系统。 人机交互系统通常包括计算机输出的大量信息、提示、人向计算机输入的有关信息、问题回答等等。,27,8.1.1 人机交互的三元素 是指交互设备、交互软件、人的因素 1 交互设备 硬件。显示器、打印机、键盘、鼠标，用来输入输出数字、字母；扫描仪、相机、摄像机等，用来输入输出图形图像；麦克风、传感器以及专用的输入输出设备。 人们通过“交互设备”向系统输入各种命令、数据，图形图像声音等信息；系统通过“交互设备”向人们输出处理结果及提示、出错信息等。“交互设备”构成了计算机系统进行人机对话的基础。,28,2 交互软件 “交互软件”是交互系统的核心。它向用户提供各种交互功能。分为系统软件、应用软件。 “系统软件”包括一些采用窗口、菜单以及命令语言的对话方式提供用户界面的操作系统，一些高级语言的解释程序或编译程序也采用交互式解释执行，也有采用编辑、编译、调试等交互继承程序设计环境的（如PASCAL、C等），在数据库管理系统中也常见对话式的数据库查询语言，有的用命令方式（SQL），也有的用填表方式。 “应用软件”，是指决策支持系统自身开发的人机界面。,29,3 人的因素 人的因素是指用户操作模型，它与用户的各种特征有关。 人的弱点是操作时候可能出错、健忘。因此设计系统的时候要认真处理出错情况，并对各种操作给与提示和帮助。用户的年龄、文化程度、工作经历、职务高低，这些差异，对操作使用的要求也不同。高层领导希望得到简明扼要的报告和图表；生产系统要求交互系统稳定、简便。,30,8.1.2 人机交互的过程【孟波2001】 从用户的角度来说，接口的质量取决于其所看到或感觉到的内容，即用户必须清楚地理解所感觉到的东西，并且知道应该只采取的行动或操作。 构造有效的接口应当注意： 选择IO装置；屏幕设计；人机接口的顺序；颜色和阴影的使用；信息密度；使用图标和符号；信息显示格式。,31,知识：使用户应有的与计算机通信的能力，如用户的专业知识，包括参考卡或联机帮助系统。 对话：用户与计算机之间的可观察的交互序列。 行动语言：用户的操作，如菜单选项、回答输入、移动窗口、输入命令等。 计算机：翻译用户的行动语言，执行任务、产生显示。 表达语言：计算机显示的信息。研究证明，表达影响决策的质量和用户对系统的理解。,32,8.1.3 人机交互的方式 包括：菜单、填表、命令语言、屏幕显示、窗口、报表输出等 菜单是由用户在一组项目表中选择一个认为最合适的选项，并激活该选项、系统执行该选项。菜单中的术语应是可以理解的、明确的，用户简单地单击即可。菜单的选项一般不多且有限，用户容易做出清楚的选择，这就是菜单的一大好处。菜单设计的要点包括：语义组织、菜单系统结构、菜单选项的数目和次序、标题、提示、图形布局、菜单选项的描述、显示速度、响应时间选择机制等等。,33,填表是要求用户对一系列相关字段构成的表输入相关的数据。要考虑：输入数据的允许范围、进行校验、对错误的输入能以明确的出错信息做出反应 命令语言提供了一个便于控制和创造的氛围。一旦用户掌握了命令语言的语法，就能够很迅速地表达出复杂的操纵。命令语言是解释性语言，适合于功能较少的系统，对于功能接复杂的系统，应该采用编译性的高级编程语言。,34,屏幕显示主要是对数字、文字、图形图像的显示。数字、文字的显示是信息显示的基础；图形有地理图形、地形图形、曲线、统计图等等；图像是人像、照片等，更能深刻地影响用户，图形信息分为静态和动态的，照片是静态的，视频是动态的，图像信息显示的效果比图形的好，但是存储空间占用大。 窗口是指目前的计算机支持多任务之间的切换，广泛地采用多窗口技术。例如订票系统从“预定行程”窗口开始，进入“预定航班”窗口，再转入“支付窗口”。这些情况要求人机交互设计者要考虑各种策略来管理多窗口。,35,报表输出主要是文件特定格式的打印。表报类似于日常工作中的账本和账单，格式多样。需要进行详细的报表设计，然后编制程序完成输出。简单的报表包括表头、框架、数据三部分。复杂的报表是在简单的报表的基础上，增加一些说明、统计数据、表达式运算等。,36,8.1.4 多媒体表现与多媒体查询 媒体（Medium）是指承载信息的载体，如数据、文字、图形、图像、声音、动画、视频等多种形式。多媒体（Multimedia）是指多种媒体的综合。目前的存储能力大幅度提高，使得多媒体技术得到了较大发展。 1 多媒体信息系统 多媒体信息系统，不仅仅是形式上或功能上的扩展，而是信息系统在本质上的一次飞跃。多媒体信息系统应用的范围广泛，从办公自动化、工厂自动化，到管理自动化、家庭自动化等等。未来的计算机、电视、电话、音响、传真都可以合为一体称为多媒体终端，并且由高速网络连接，组成多媒体信息综合服务系统。,37,2 多媒体信息表现与交互 以数据、文字、图形为媒体的信息系统对信息的表达仅仅是“视觉显示”。在多媒体环境下，各种媒体并存有视觉方面的也有音频方面的，这种多媒体信息的表达称为“表现”。多媒体的表现，既能够通过影视广播等连续播放来表达，也能够通过人机交互来增加人对信息的理解和扩充。 例如，宾馆的多媒体查询系统可以使客人随意交互点播宾馆周围的环境、各种类型房间的设施等等。,38,多媒体信息系统的表现与交互，改变了以往影视被动接受信息的状态。用户可以有选择地主动检索、控制媒体的播放形式。 人机交互不仅仅是一个界面问题，对于媒体的理解和人机通信可以看成是一种智能行为。 从数据库中检索出特定的多媒体信息，是多媒体的初级交互应用；通过交互特性使得用户介入到信息过程中（不仅仅是提取信息），是中级交互应用；当我们完全地进入到一个与信息环境一体化的虚拟信息空间中，充分利用各种感觉器官和控制能力，对空间进行控制和自由遨游时，这才是交互的高级阶段，称为虚拟现实。虚拟现实可以提供更高层次的交互性，不仅仅局限于视觉和听觉，还要引入触觉、运动跟踪和反馈，使得用户的每一个动作都对他所感受到的信息产生相应的影响。,39,3 多媒体查询和检索 “查询”和“检索”是从数据库中获取信息的两个方面，对用户而言一般使用“查询”一词；对计算机操作而言一般使用“检索”一词。对于多媒体的查询一般分为两类：基于表示的查询和基于内容的查询。传统的数据库的查询是基于表示形式的查询，按照单个或多个字段查询，这是一种有精确概念的查询。在多媒体数据库中只能采用非精确的相似查询，因为对于同一个对象采用不同的媒体进行表示，表示形式不同，即便是采用同一形式，如图像，由于分辨率不同，在计算机看来也不同，因此在查询时，应当采用模糊的、非精确的、基于内容的查询。,40,为了寻找指定的视频资料的内容，目前往往采用快进浏览的方式。但是当资料库的内容很大时，这种方式就不方便了，因而需要一种更为有效的方式。例如足球录像，要找的精彩镜头，需要编辑从头到尾浏览一遍，效率很低。若能事先对节目进行自动的分割和标注，为浏览提供一些候选的视频片段，检索效率就会大大提高。 基于内容的检索技术（Content based Image retrieval，CBIR）应运而生。它区别与传统的检索手段，融合了图像理解技术，从而可以提供一种从巨大容量的图像视频库中，根据需要进行有效检索的方法。,41,42,作业： 研究报告 内容：空间决策支持系统相关 最低要求： 什么是 特点、用途 技术关键 一个应用案例 扩展要求 来历、现状 对案例的分析 研究的热点、未来方向,