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編者按:本論文主要從智能決策技術(shù)概述;智能決策技術(shù)原理;智能決策技術(shù)的應(yīng)用等進行講述,包括了決策支持系統(tǒng)的形成、人工智能概念和研究范圍、決策支持新技術(shù)、研究開發(fā)領(lǐng)域、智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)是在決策支持系統(tǒng)(DSS)的基礎(chǔ)上集成人工智能專家系統(tǒng)(ES)而形成的等,具體資料請見:
[摘要]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,能正確、快速地做出決策無疑是贏得市場獲取最大經(jīng)濟效益的保證。決策支持系統(tǒng)可以看成是管理信息系統(tǒng)和運籌學相結(jié)合而發(fā)展起來的,它要求有很強的數(shù)值計算能力,又要有很強的數(shù)據(jù)處理能力,而目前的計算機語言的支持能力不足,使得決策支持系統(tǒng)的發(fā)展非常緩慢。
[關(guān)鍵詞]決策支持系統(tǒng)人工智能專家系統(tǒng)
一、智能決策技術(shù)概述
1.決策支持系統(tǒng)的形成
隨著計算機技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展,如科學計算、數(shù)據(jù)處理、管理信息系統(tǒng)的發(fā)展以及運籌學和管理科學的應(yīng)用,為決策支持系統(tǒng)的形成打下了基礎(chǔ)。決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem—DDS)是80年代迅速發(fā)展起的新型計算機學科。70年代初由美國M.S.ScottMorton在《管理決策系統(tǒng)》一文中首先提出決策支持系統(tǒng)的概念。
DSS實質(zhì)上是在管理信息系統(tǒng)和運籌學的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。管理信息系統(tǒng)重點在對大量數(shù)據(jù)的處理。運籌學在運用模型輔助決策體現(xiàn)在單模型輔助決策上。隨著新技術(shù)的發(fā)展,所需要不得不解決的問題會愈來愈復雜,所涉及的模型會愈來愈多,模型類型也由數(shù)學模型擴充數(shù)據(jù)處理模型。模型數(shù)量也愈來愈多。這樣,對多模型輔助決策問題,在決策支持系統(tǒng)出現(xiàn)之前是靠人來實現(xiàn)模型間的聯(lián)合和協(xié)調(diào)。決策支持系統(tǒng)的出現(xiàn)就是要解決由計算機自動組織和協(xié)調(diào)多模型運行,對大量數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存取和處理,達到更高層次的輔助決策能力。決策支持系統(tǒng)的新特點就是增加了模型庫和模型庫管理系統(tǒng),它把眾多的模型(數(shù)學模型和數(shù)據(jù)處理模型以及更廣泛的模型)有效地組織和存儲起來,并且建立了模型庫和數(shù)據(jù)庫的有機結(jié)合。這種有機結(jié)合適應(yīng)人機交互功能,自然促使新型系統(tǒng)的出現(xiàn),即DDS的出現(xiàn)。它不同于MIS數(shù)據(jù)處理,也不同于模型的數(shù)值計算,而是它們的有機集成。它既有數(shù)據(jù)處理功能又具有數(shù)值計算功能。
決策支持系統(tǒng)概念及結(jié)構(gòu)。決策支持系統(tǒng)是綜合利用大量數(shù)據(jù),有機組合眾多模型(數(shù)學模型與數(shù)據(jù)處理模型等),通過人機交互,輔助各級決策者實現(xiàn)科學決策的系統(tǒng)。
DSS使人機交互系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三者有機結(jié)合起來。它大大擴充了數(shù)據(jù)庫功能和模型庫功能,即DSS的發(fā)展使管理信息系統(tǒng)上升到?jīng)Q策支持系統(tǒng)的新臺階上。DSS使那些原來不能用計算機解決的問題逐步變成能用計算機解決。
2.人工智能概念和研究范圍
(1)人工智能定義。由計算機來表示和執(zhí)行人類的智能活動(如判斷、識別、理解、學習、規(guī)劃和問題求解等)就是人工智能。人工智能的研究在逐步擴大機器智能,使計算機逐步向人的智能靠近。
(2)人工智能的研究范圍。人工智能研究的基本范圍有:問題求解、邏輯推理和定理證明、自然語言處理、自動程序設(shè)計、學習、專家系統(tǒng)、機器人學、機器視覺、智能檢索系統(tǒng)、組合高度問題、系統(tǒng)與表達語言等;其主要研究領(lǐng)域有:自然語言處理、機器人學、知識工程。
自然語言處理:語音的識別與合成,自然語言的理解和生成,機器翻譯等。
機器人學:從操縱型、自動型轉(zhuǎn)向智能型。在重、難、險、害等工作領(lǐng)域中推廣使用機器人。
知識工程:研究和開發(fā)專家系統(tǒng)。目前人工智能的研究中,最接近實用的成果是專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)在符號推理、醫(yī)療診斷、礦床勘探、化學分析、工程設(shè)計、軍事決策、案情分析等方面都取得明顯的效果。
3.決策支持新技術(shù)
(1)數(shù)據(jù)倉庫的興起和概念。數(shù)據(jù)倉庫(DataWarehouse—DW)的概念是PrismSolutions公司副總裁W.H.Inmon在1992年出版的書《建立數(shù)據(jù)倉庫》(BuildingtheDataWarehouse)中提出的。數(shù)據(jù)倉庫的提出是以關(guān)系數(shù)據(jù)庫,并行處理和分布式技術(shù)的飛速發(fā)展為基礎(chǔ),它是解決信息技術(shù)在發(fā)展中一方面擁有大量數(shù)據(jù),另一方面有用信息卻很貧乏(Datarich—Informationpoor)這種不正常現(xiàn)象的綜合解決方案。
W.H.Inmon在《建立數(shù)據(jù)倉庫》一書中,對數(shù)據(jù)倉庫定義為:數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成的、穩(wěn)定的、不同時間的數(shù)據(jù)集合,用于支持經(jīng)營管理中決策制定過程。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用于事務(wù)處理,也叫操作型處理,是指對數(shù)據(jù)庫聯(lián)機進行日常操作,即對一或一組記錄的查詢和修改,主要為企業(yè)特定的應(yīng)用服務(wù)的。用戶關(guān)心的是響應(yīng)時間,數(shù)據(jù)的安全性和完整性。數(shù)據(jù)倉庫用于決策支持,也稱分析型處理,用于決策分析,它是建成立決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
(2)數(shù)據(jù)倉庫的特點。數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的:主題是數(shù)據(jù)歸類的標準,每一個主題基本對應(yīng)一個宏觀的分析領(lǐng)域。
數(shù)據(jù)倉庫是集成的:數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)倉庫之前,必須經(jīng)過加工與集成。對不同的數(shù)據(jù)來源進行統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼。統(tǒng)一原始數(shù)據(jù)中的所有矛盾之處,如字段的同名異義,異名同義,單位不統(tǒng)一,字長不一致等??傊畬⒃紨?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作一個從面向應(yīng)用到面向主題的大轉(zhuǎn)變。
數(shù)據(jù)倉庫是穩(wěn)定的:數(shù)據(jù)倉庫中包括了大量的歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)集成進入數(shù)據(jù)倉庫后是極少或根本不更新的。
數(shù)據(jù)倉庫是隨時間變化的:數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)的數(shù)據(jù)時限在5-10年,故數(shù)據(jù)的鍵碼包含時間項,標明數(shù)據(jù)的歷史時期,這適合DSS進行時間趨勢分析。
數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)很大:通常的數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)量為10GB級,大型的是一個TB級數(shù)據(jù)量。數(shù)據(jù)中索引和綜合數(shù)據(jù)占2/3,原始數(shù)據(jù)占1/3。
數(shù)據(jù)倉庫軟、硬件要求:需要一個巨大的硬件平臺和一個并行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
(3)數(shù)據(jù)開采的概念及方法。1995年在加拿大召開了第一屆知識發(fā)現(xiàn)(KnowledgeDiscoveryinDatabase—KDD)和數(shù)據(jù)開采(DataMining—DM)國際學術(shù)會議以后,“數(shù)據(jù)開采”開始流行,它是“知識發(fā)現(xiàn)”概念的深化,知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)開采是人工智能、機器學習與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。KDD一詞是在1989年8月于美國底特律市召開的第一屆KDD國際學術(shù)會議上正式形成的。
知識發(fā)現(xiàn)被認為是從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用知識的整個過程。數(shù)據(jù)開采被認為是KDD過程中的一個特定步驟,它用專門算法從數(shù)據(jù)中抽取模式。
數(shù)據(jù)開采的主要方法和技術(shù)有:信息論方法、集合論方法、仿生物技術(shù)、公式發(fā)現(xiàn)、統(tǒng)計分析方法及其它方法。
二、智能決策技術(shù)原理
要能做出智能決策需要在智能決策支持系統(tǒng)的輔助下才能實現(xiàn)。因而要知道智能決策技術(shù)的原理就須要知道智能決策支持系統(tǒng)的原理及構(gòu)造。
智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)是在決策支持系統(tǒng)(DSS)的基礎(chǔ)上集成人工智能專家系統(tǒng)(ES)而形成的。決策支持系統(tǒng)主要是由問題處理與人機交互系統(tǒng)(由語言系統(tǒng)和問題處理系統(tǒng)組成)、模型庫系統(tǒng)(由模型庫管理系統(tǒng)和模型庫組成)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫組成)等組成。專家系統(tǒng)主要由知識庫、推理機和知識庫管理系統(tǒng)三者組成。決策支持系統(tǒng)和專家系統(tǒng)集成為智能決策支持系統(tǒng)。
IDSS中DSS和ES的結(jié)合主要體現(xiàn)在兩個方面:
(1)DSS和ES的總體結(jié)合。由集成系統(tǒng)把DSS和ES有機結(jié)合起來(將兩者一體化)。
KB和MB的結(jié)合。模型庫中的數(shù)學模型和數(shù)據(jù)處理模型作為知識的一種形式,即過程性知識,加入到知識推理過程中去,或者將知識庫和推理機結(jié)合起來,形成知識推理模型加入到模型庫中去。
(2)DB和動態(tài)DB的結(jié)合。DSS中的DB可以看成是相對靜態(tài)的數(shù)據(jù)庫,它為ES中的動態(tài)數(shù)據(jù)庫提供初始數(shù)據(jù),ES推理結(jié)束后,動態(tài)DB中的結(jié)果再送回到DSS中的DB去。由DSS和ES這三種結(jié)合形式,也說形成了三種IDSS集成形式。智能決策支持系統(tǒng)是以大量的信息收集和大量的知識為基礎(chǔ),將它們存儲在數(shù)據(jù)庫和知識庫中,為問題處理系統(tǒng)服務(wù)。將實際問題轉(zhuǎn)換成計算機能進行求解的過程,就是通過對問題的分解和分析,建立問題求解的總框架模型,根據(jù)這個總框架模型的各組成部分的目標、功能、數(shù)據(jù)和求解的要求來決定各組成部分是建立新模型,還是選擇已有的成熟模型;多模型如何組合;需要利用哪些數(shù)據(jù);是采用數(shù)值計算模型還是采用知識推理模型進行各種處理方法選擇,然后對其進行求解。將求解的結(jié)果或得到的支持決策的信息反回給決策用戶。
三、智能決策技術(shù)的應(yīng)用
決策支持系統(tǒng)自70年代初產(chǎn)生以來,在這20年間逐步應(yīng)用于各個領(lǐng)域和部門,在發(fā)展中不斷融入人工智能的技術(shù)使之成為智能決策支持系統(tǒng),并得到更加廣泛的應(yīng)用。主要有以下部門:
1.企業(yè)(包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等)
(1)生產(chǎn)部門;(2)財務(wù)部門;(3)銷售部門;
(4)運輸、后勤部門;(5)勞動人事部門;(6)外貿(mào)部門,等等。
2.事業(yè)單位
(1)城市管理部門;(2)衛(wèi)生保健部門;
(3)資源管理部門;(4)教育文化部門,等等。
3.國防軍事領(lǐng)域
4.研究開發(fā)領(lǐng)域
在我國,目前已開發(fā)應(yīng)用的有:全國宏觀經(jīng)濟發(fā)展決策支持系統(tǒng),省區(qū)整體發(fā)展決策支持系統(tǒng),縣區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略研究決策支持系統(tǒng),各行業(yè)的發(fā)展決策支持系統(tǒng),公司一級的、廠一級生產(chǎn)經(jīng)營決策支持系統(tǒng),流域管理決策支持系統(tǒng),運輸經(jīng)營管理決策支持系統(tǒng),人口發(fā)展與控制決策支持系統(tǒng),作戰(zhàn)指揮決策支持系統(tǒng),后勤保障決策支持系統(tǒng)等等。
可見決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)深入到生活的各個方面。由于人們在日常生活中,隨時都要作出選擇和決定,這種選擇和決定就是決策?,F(xiàn)代化的社會經(jīng)濟生活規(guī)模宏大,變化和進展迅速,各種關(guān)系錯綜復雜,不論是對個人、集體、地區(qū)、國家,決策的正確與否,影響是巨大的;一念之差,影響到事業(yè)的成敗,組織的興亡盛衰。而正確有效的決策在于充分掌握信息和根據(jù)信息作出正確判斷,因此采集、整理和分析信息是決策聽首要任務(wù)。決策支持系統(tǒng)正是基于計算機上的交互式信息系統(tǒng),主要目的是為決策者提供有價值的信息,能幫助決策者解決半結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)決策問題。隨著決策支持系統(tǒng)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,由決策支持系統(tǒng)和人工智能技術(shù)融合的智能決策支持系統(tǒng)將不斷完善,應(yīng)用的范圍將加廣泛和深入人們的生活。
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