人工智能与专家系统-133672.pptx
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1、智能决策支持系统智能决策支持系统IntelligenceDecisionSupportSystem 2023/3/131智智能能决决策策支支持持系系统统(Intelligent Intelligent Decision Decision support support SystemSystem,简简称称IDSS)IDSS)是是决决策策支支持持系系统统(Decision Decision support support SystemsSystems,简简 称称 DSS)DSS)与与 人人 工工 智智 能能(Artificial Artificial IntelligenceIntelligenc
2、e,简简称称AI)AI)技技术术相相结结合合的的产产物物,它它将将人人工工智智能能中中的的知知识识表表示示与与知知识识处处理理的的思思想想引引入入到到DSSDSS,其其独独特特的的研研究究方方法法和和广广泛泛的的发发展展前前途途使使之之一一经经出出现现就就成成为为决决策策支支持持系系统统研研究究的的热热点点和和主主要要发发展展方方向向,引引起起了了国国内内外外学术界和企业界的极大重视。学术界和企业界的极大重视。22020世世纪纪8080年年代代中中期期以以后后,涉涉及及智智能能决决策策支支持持系系统统的的文文献献大大量量涌涌现现。它它们们的的一一个个共共同同特特点点就就是是将将人人工工智智能能
3、技技术术融融于于传传统统的的决决策策支支持持系系统统中中,弥弥补补DSSDSS单单纯纯依依靠靠模模型型技技术术与与数数据据处处理理技技术术,以以及及用用户户高高度度卷卷入入而而可能出现意向性偏差的缺陷。可能出现意向性偏差的缺陷。3课程目的课程目的 智智能能决决策策支支持持系系统统是是将将人人工工智智能能技技术术引引入入决决策策支支持持系系统统而而形形成成的的一一种种新新型型信信息息系系统统。研研究究和和利利用用智智能能决决策策支支持持系系统统对对于于增增强强知知识识开开发发和和利利用用能能力力、改改善善决决策策的的智智能能化化水水平平、提提高高系系统统的的应应用用效效果果具具有有重重要要理理论
4、论意意义义和和实实际际价价值值。希希望望通通过过本本课课程程学学习习,了了解解和和初初步步掌握与掌握与IDSSIDSS有关的各种新技术,洞察解决问题的途径。有关的各种新技术,洞察解决问题的途径。4参考书目参考书目1、黄梯云黄梯云智能决策支持系统电子工业出版社智能决策支持系统电子工业出版社2、尹朝庆、尹皓尹朝庆、尹皓人工智能与专家系统中国水人工智能与专家系统中国水利水电出版社利水电出版社3、杨善林、倪志伟、杨善林、倪志伟机器学习与智能决策支持系机器学习与智能决策支持系统科学出版社统科学出版社5一、决策支持系统(一、决策支持系统(DSSDSS)概述)概述1 1.1 .1 决策的基本内容决策的基本内
5、容 1.2 1.2 决策的基本原理决策的基本原理1.3 1.3 决策支持系统的发展概况决策支持系统的发展概况 1.4 1.4 决策支持系统的基本概念决策支持系统的基本概念 6自从有了人,就有了人的决策活动:自从有了人,就有了人的决策活动:(1 1)田忌赛马的故事)田忌赛马的故事 (2 2)三分天下的故事)三分天下的故事 (3 3)皇宫重建的故事)皇宫重建的故事7虽然,历史上国内外许多决策活动是很有效的,其决虽然,历史上国内外许多决策活动是很有效的,其决策思想,从现代科学来分析也是很科学的。但是,这些策思想,从现代科学来分析也是很科学的。但是,这些决策在很大程度上依靠决策者的智慧与经验,取决于他
6、决策在很大程度上依靠决策者的智慧与经验,取决于他们的个人知识与才能。因此,一般认为这样的决策称为们的个人知识与才能。因此,一般认为这样的决策称为经验决策。经验决策。82020世世纪纪5050年年代代,由由于于世世界界政政治治、军军事事、经经济济和和科科学学技技术术发发生生了了很很大大的的变变化化,现现代代化化社社会会化化大大生生产产和和现现代代科科学学技技术术的的飞飞速速发发展展。对对“决决策策”提提出出了了更更高高要要求求,迫迫切切要要求求经经验验决决策策向向科科学学化化的的方方向向发发展展,迫迫切切要要求求发发展展一一种种以以决决策策活活动动为为研研究究内内容容,以以科科学学为为基基础础的
7、的科科学学决决策策理理论论和方法,进而决策从经验决策发展为科学决策。和方法,进而决策从经验决策发展为科学决策。91.1 1.1 决策的基本内容决策的基本内容u 宏观决策宏观决策u 微观决策(例:企业决策)微观决策(例:企业决策)市场需求进行预测。市场需求进行预测。市场营销进行决策。市场营销进行决策。产品生产进行决策。产品生产进行决策。物料采购进行决策。物料采购进行决策。决策方案全面预算。决策方案全面预算。101.2 1.2 决策的基本原理决策的基本原理 决决策策,广广义义上上说说,是是一一个个发发现现问问题题、分分析析问问题题、解解决决问问题题的的全全过过程程,是是为为了了达达到到一一个个或或
8、若若干干个个目目标标而而从从众众多多可可供供选选择择的的行行动动方方案案中中进进行行选选择择并并付诸实施的过程。付诸实施的过程。111.2.1 1.2.1 决策程序决策程序1 1)确定决策目标)确定决策目标 决决策策目目标标是是整整个个决决策策过过程程的的出出发发点点,是是科科学学决决策策的的重重要要一一步步。所所谓谓决决策策目目标标,是是指指在在一一定定的的条条件件下决策者期望达到的理想状态。下决策者期望达到的理想状态。决决策策目目标标的的确确定定,应应当当做做到到技技术术上上的的先先进进性性、经经济上的合理性和客观条件的可能性相结合。济上的合理性和客观条件的可能性相结合。如果确定的目标只有
9、一个,则称为单目标决策;如果确定的目标只有一个,则称为单目标决策;如果要确定的目标有多个,则称为多目标决策。如果要确定的目标有多个,则称为多目标决策。122)2)拟定备选方案拟定备选方案 拟定备选方案就是针对已确定的决策目标,制订拟定备选方案就是针对已确定的决策目标,制订 出多套可能的方案,以供选择。这些方案都务必出多套可能的方案,以供选择。这些方案都务必 使现有的人力、物力和财力资源得到最合理、最使现有的人力、物力和财力资源得到最合理、最 充分的利用。充分的利用。3 3)计算方案效益)计算方案效益 汇集出各备选方案下的相关成本和收入,就可确汇集出各备选方案下的相关成本和收入,就可确 定出相应
10、的经济效益和社会效益。然后,通过对定出相应的经济效益和社会效益。然后,通过对 比,排出各方案的优劣次序,以供决策者进行选比,排出各方案的优劣次序,以供决策者进行选 择。择。134 4)确定最优方案)确定最优方案最优方案的确定,即是决策者的行动。最优方案的确定,即是决策者的行动。141.2.2 1.2.2 决策分类决策分类l按决策的重要性通常将决策分为战略(规划)、战按决策的重要性通常将决策分为战略(规划)、战役(管理)和战术(业务)决策。役(管理)和战术(业务)决策。l按决策的结构将决策分为程序决策和非程序决策。按决策的结构将决策分为程序决策和非程序决策。l按决策的性质将决策分为定量决策和定性
11、决策。按决策的性质将决策分为定量决策和定性决策。l按决策的环境将决策问题分为确定型决策、风险型按决策的环境将决策问题分为确定型决策、风险型决策和非确定型决策。决策和非确定型决策。l按决策连续性将决策问题分为单项决策和序贯决策。按决策连续性将决策问题分为单项决策和序贯决策。151.2.3 1.2.3 决策准则决策准则决决策策时时,为为了了评评价价不不同同备备选选方方案案效效果果的的好好坏坏,就就要要拟拟定定出出相相应应的的评评价价标标准准决决策策准准则则。对对于于不不同同类类型的决策问题,应采用不同的决策准则。型的决策问题,应采用不同的决策准则。161.2.4 1.2.4 确定型决策确定型决策
12、确确定定型型决决策策主主要要用用于于解解决决决决策策的的状状态态空空间间是是唯唯一一确确定定的的,不不包包含含有有随随机机因因素素影影响响和和作作用用的的决决策策问问题。题。17例例1 11 1、某某种种原原材材料料在在市市近近段段时时间间比比较较畅畅销销,如如果果能能够够及及时时购购买买并并进进行行加加工工出出售售的的话话,就就能能够够赚赚得得相相关关好好的的利利润润。于于是是市市某某企企业业考考虑虑从从18001800公公里里以以外外的的地地采采购购一一批批原原材材料料进进行行加加工工出出售售,计计划划采采购购400400吨吨。每每吨吨的的收收购购价价格格为为12001200元元。从从地地
13、运运往往市市的的运运输输方方案案有有两两个。个。18l方方案案一一:采采用用铁铁路路普普通通车车运运输输,平平均均每每吨吨每每公公里里运运费为费为0.40.4元,损坏率为元,损坏率为10%10%,售出价格为每吨,售出价格为每吨22002200元;元;l方方案案二二:采采用用高高速速公公路路运运输输,平平均均每每吨吨每每公公里里运运费费为为0.60.6元,损坏率为元,损坏率为 2%2%,售出价格也为每吨,售出价格也为每吨22002200元;元;19 考虑到还有加工等费用的存在,企业决定只有当销售考虑到还有加工等费用的存在,企业决定只有当销售收入扣除原材料的采购成本和运输成本后的总收益超过收入扣除
14、原材料的采购成本和运输成本后的总收益超过20000 20000 元时才可以采购。在销售不成问题的情况下,该元时才可以采购。在销售不成问题的情况下,该企业是否应采购这批原材料?若采购,应采用哪种运输企业是否应采购这批原材料?若采购,应采用哪种运输方式?方式?20解:解:方案一的收益:方案一的收益:方案二的收益:方案二的收益:根据企业的收益规定和收益比较,可以确定企业应采根据企业的收益规定和收益比较,可以确定企业应采购这批原材料,并应取运输方案一为最佳的运输方式。购这批原材料,并应取运输方案一为最佳的运输方式。21例例1212、某某公公司司生生产产I I型型、IIII型型和和IIIIII型型等等三
15、三种种产产品品,计划期预计销量及成本、单价数据资料如表计划期预计销量及成本、单价数据资料如表1-11-1所示:所示:表表 1 1 1 1、三种产品计划期的预计销量、成本及单价、三种产品计划期的预计销量、成本及单价I I型型IIII型型IIIIII型型预预 计计 销销 量量10001000件件15001500件件20002000件件单单 位位 售售 价价3535元元1010元元2525元元单位变动成本单位变动成本2828元元6 6元元1616元元固定成本总额固定成本总额1550015500元元22试对各产品的保本产量进行决策。试对各产品的保本产量进行决策。解解:在在这这一一问问题题中中可可以以采
16、采用用加加权权平平均均边边际际贡贡献献率率的的方方法法来来进进行行保保本本点点的的确确定定。依依据据表表1-1 1-1 的的数数据据经经过过计计算即可得到三种产品的边际贡献率,如表算即可得到三种产品的边际贡献率,如表1-2 1-2 所示。所示。23表表1 1 2 2、三种产品的边际贡献率、三种产品的边际贡献率根据表根据表1-2,计算加权平均边际贡献率和综合保本销,计算加权平均边际贡献率和综合保本销售额。售额。单位边际贡献单位边际贡献 边际贡献率边际贡献率100000100000单位:元单位:元I I 型型II II 型型IIIIII型型合计合计7 74 49 920%20%40%40%36%3
17、6%销销 售售 额额350003500015000150005000050000销售比重销售比重35%35%15%15%50%50%100%100%24 加权平均边际贡献率加权平均边际贡献率=综综合合保保本本销销售售额额=固固定定成成本本总总额额加加权权平平均均边边际际贡贡献率献率=1550031%=50000=1550031%=50000(元)。(元)。综综合合保保本本销销售售额额确确定定后后,可可按按各各种种产产品品的的销销售售比比重和单位售价计算各产品的保本点:重和单位售价计算各产品的保本点:某种产品保本销售额某种产品保本销售额=各产品综合保本销售额各产品综合保本销售额 该种产品销售比重
18、;该种产品销售比重;25某种产品保本销售量某种产品保本销售量=某种产品的保本销售额某种产品的保本销售额 某种产品单位售价。某种产品单位售价。因此,本例中三种产品的保本点分别为:因此,本例中三种产品的保本点分别为:I型产品保本销售额型产品保本销售额=5000035%=17500元,元,I型产品保本销售量型产品保本销售量=1750035=500件;件;26 II II 型产品保本销售额型产品保本销售额=5000015%=7500=5000015%=7500元,元,保本销售量保本销售量=750010=750=750010=750件;件;III III型产品保本销售额型产品保本销售额=5000050%
19、=25000=5000050%=25000元,元,保本销售量保本销售量=2500025=1000=2500025=1000件。件。271.2.5 1.2.5 风险型决策风险型决策 风风险险型型决决策策,也也称称随随机机型型决决策策,或或又又称称统统计计型型决决策策。风风险险型型决决策策主主要要用用于于解解决决决决策策的的状状态态有有两两种种或或两两种种以以上上的的可可能能情情况况出出现现,每每种种状状态态出出现现的的可可能能性性带带有有一一定定的的不不确确定定性性或或随随机机性性,但但决决策策者者能能够够通通过过统统计计计计算算或或统统计计推推断断估估算算出出各各种种状状态态出出现现的的概概率
20、率大大小小的的决决策策问题。问题。28l最大可能性准则最大可能性准则 一一个个事事件件的的概概率率越越大大,则则该该事事件件发发生生的的可可能能性性就就越越大大。因因此此,可可以以在在风风险险型型决决策策问问题题中中选选择择一一个个概概率率最最大的状态进行决策,而不考虑其它状态。大的状态进行决策,而不考虑其它状态。l最大收益期望值准则(最大收益期望值准则(EMVEMV准则)准则)所所谓谓最最大大收收益益期期望望值值准准则则,就就是是先先计计算算出出每每个个可可供供选择方案的期望收益值,然后比较选优。选择方案的期望收益值,然后比较选优。29 采采用用该该准准则则进进行行决决策策时时,先先计计算算
21、每每个个方方案案 的的收益(或损失)期望值:收益(或损失)期望值:其其中中是是 采采取取方方案案 时时在在状状态态 下下的的收收益益函函数数或收益值(或损失函数,损失值);或收益值(或损失函数,损失值);是状态是状态 出现的先验概率。出现的先验概率。30然后比较然后比较 的期望值。对于最大收益决策问题,有的期望值。对于最大收益决策问题,有 对于最小损失决策问题,有对于最小损失决策问题,有31例例1 13 3、某某企企业业在在确确定定下下一一个个计计划划期期内内的的产产品品生生产产批批量量时时,根根据据以以往往经经验验及及市市场场调调查查的的结结果果,得得到到了了产产品品销销路路好好、销销路路一
22、一般般和和销销路路差差三三种种状状态态下下的的概概率率分分别别为为0.30.3,0.50.5和和0.20.2;现现有有大大、中中、小小批批量量生生产产的的三三种种可可供供选选择择的的行行动动方方案案,并并且且已已知知三三种种方方案案下下的的投投资资金金额额及及三三种种状状态态下下的的收收益益值值(负负数数表表示示损损失失值值),均均列列于于表表1-31-3中中。试试问应取何种行动方案?问应取何种行动方案?32表表 1 1 3 3 三种方案下的投资金额及三种状态下的收益值三种方案下的投资金额及三种状态下的收益值 产产 品品 销销 路路s1s1(好好)10102020141412128 81818
23、12128 85 5161610106 6状态状态收益收益(损失)(损失)值值投资额投资额行动方案行动方案单位:万元单位:万元A1A1(大批量)大批量)A2A2(中批量)中批量)A3A3(小批量)小批量)P(s1)=0.3P(s1)=0.3P(s2)=0.5P(s2)=0.5s2s2(一般)一般)s3s3(差)差)P(s3)=0.2P(s3)=0.233解解:按最大收益期望值计算:按最大收益期望值计算:再分别减去各方案的投资金额,得到再分别减去各方案的投资金额,得到故应选择方案故应选择方案 (小批量生产)为最优方案。(小批量生产)为最优方案。34l决策树(决策树(Decision TreeDe
24、cision Tree)法法决策树是决策分析中最常用的方法之一,它提供了决策树是决策分析中最常用的方法之一,它提供了对问题的决策选择和随机事件的图形表示,使用起对问题的决策选择和随机事件的图形表示,使用起来直观方便,而且可以有效地解决比较复杂的决策来直观方便,而且可以有效地解决比较复杂的决策问题。问题。35决决策策节节点点用用方方块块“”表表示示,代代表表在在这这一一点点上上需需要进行决策;要进行决策;机机会会节节点点用用圆圆圈圈“”表表示示,代代表表在在这这一一点点上上会会发生随机事件;发生随机事件;树树枝枝用用线线段段“”“”表表示示,代代表表一一个个决决策策的的方方案案分分枝;树梢用三角
25、形枝;树梢用三角形“”表示,代表最后的结果。表示,代表最后的结果。36利用决策树法进行决策,具体步骤是:利用决策树法进行决策,具体步骤是:画出决策树。按照从左到右的顺序画决策树,画决策画出决策树。按照从左到右的顺序画决策树,画决策树的过程本身就是一个对决策问题进一步进行探索的树的过程本身就是一个对决策问题进一步进行探索的过程;过程;按从右到左的顺序,计算各方案的损益期望值,并将按从右到左的顺序,计算各方案的损益期望值,并将结果标注在相应的机会节点上;结果标注在相应的机会节点上;选择收益期望值最大的(或损失期望值最小的)作为选择收益期望值最大的(或损失期望值最小的)作为最优方案,并将其期望值标注
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