第4章 决策支持与人工智能

决策支持系统的概念决策支持系统的功能决策支持系统的组成决策支持系统的决策过程人工智能第4章决策支持与人工智能•近半个世纪以来，组织的管理思想、方法与工具随着组织环境的变迁而发生了巨大的变化，管理思想、方法与工具的改进使组织的管理效率与效用有了显著的提高。•20世纪60年代末70年代初出现的MIS使企业的信息获得了系统的开发和利用，将企业的管理水平提高到了一个新的层次。第4章决策支持与人工智能决策和决策过程决策(Decision)是人们为达到一定目的而进行的有意识、有选择的活动。在一定的人力、设备、材料、技术、资金和时间因素的制约下，从两个以上可供选择的策略中作出决断，以求得最优或较好效果的过程就是决策过程。决策科学先驱西蒙(H．A．Simon)指出：“管理就是决策”。以决策者为主体的管理决策过程要经历情报(Intelligence)、设计(Design)、选择(Choice)、实施（Implementation）四个阶段。决策问题的类型结构化(Structured)决策问题结构的含义是问题简明，常规的和完全可重复的活动，可以完全由计算机予以自动处理非结构化(Unstructured)决策问题非结构含义：一是问题无结构，无唯一答案。二是问题在一定意义下有结构而人们至今尚未找到恰当的结构。半结构化(Semi－structured)决策问题半结构问题指问题的局部可以结构化而不能全部结构化，除了计算机外还需要人的判断来完成。作业调度运筹管理战略规划决策支持结构化决策库存报表零件订货线性规划生产调度工厂选址办事员TPSMIS半结构化决策股票管理贸易开发市场经费预算资本获利分析DSS非结构化决策为杂志选择封面谈判活动研究和开发分析经验和直觉举例然而，面对一些半结构化和非结构化的决策支持要求，MIS无能为力。决策支持系统（DecisionSupportSystem，DSS）应运而生。DSS是一种以计算机为工具，应用决策科学及有关学科的理论与方法，以人机交互方式辅助决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统。4.1决策支持系统的概念DSS与MIS的关系①有广义与狭义之分，就狭义而言，MIS与DSS是不同的系统，就广义而言，DSS是MIS的分系统。②MIS是一个总概念，DSS是MIS发展的高级阶段或高层子系统。③DSS是鉴于MIS的不足而推出的目标不同于MIS的新型系统。④MIS是DSS的基础部分，也即DSS包括提供决策信息的MIS，MIS是DSS的一个子系统。从发展的观点看，可以将DSS看做是MIS的高级阶段或高层分系统。但为了有利于作深人的专门研究，为了满足组织管理决策现代化与科学化的迫切需要，针对性地作DSS的专门开发与应用也是可行的。4.2决策支持系统的功能⑴管理并随时提供与决策问题有关的组织内部信息。如：订单要求、库存状况、生产能力与财务报表等。⑵收集、管理并提供与决策问题有关的组织外部信息。如：政策法规、经济统计、市场行情、同行动态与科技进展等。⑶收集、管理并提供各项决策方案执行情况的反馈信息。如：订单或合同执行进程、物料供应计划落实情况、生产计划完成情况等。⑷能以一定的方式存储和管理与决策问题有关的各种数学模型。如：定价模型、库存控制模型与生产调度模型等。4.2决策支持系统的功能⑸能够存储并提供常用的数学方法及算法。如：回归分析方法、线性规划、最短路径算法等。⑹上述数据、模型与方法能容易地修改和添加。如：数据模式的变更、模型的连接或修改、各种方法的修改等。⑺能灵活地运用模型与方法对数据进行加工、汇总、分析、预测，得出所需的综合信息与预测信息。4.2决策支持系统的功能⑻具有方便的人机对话和图像输出功能，能满足随机的数据查询要求，回答如果……则……之类的问题。⑼提供良好的数据通信功能，以保证及时收集所需数据并将加工结果传送给使用者。⑽具有使用者能忍受的加工速度与响应时间，不影响使用者的情绪。4.2决策支持系统的功能2020/2/1713DSS与MIS虽然功能目标不同，但它们都是以不同的方式，为解决性质不同的管理问题提供信息服务。a、MIS收集、存储及提供的大量基础信息是DSS工作的基础，而DSS使MIS提供的信息在深层次上发挥更大的作用；b、MIS需要担负起收集、反馈信息的作用，支持DSS执行结果的验证和分析；c、DSS经过反复使用，逐步明确起来的新的数据模式与问题模式，将逐步实现结构化，并纳入MIS的工作范围；d、DSS是MIS的发展，是管理信息系统向纵深发展的一个阶段。决策支持系统与传统MIS的关系4.3DSS的系统结构DSS部件之间的关系构成了DSS的系统结构，系统的功能主要是由系统结构决定，具有不同功能特色的DSS，其系统结构也不同。由数据库、模型库等子系统与对话子系统成三角形分布的结构，也是DSS最基本的结构。15决策支持系统模型图解分析系统部件提出方案选择最好方案评价方案实现结果由系统到子系统收集信息内源外源DSS输入接口信息处理器数据库模型方法库报告数据库查询模拟结果DSS情报活动设计活动选择活动实施活动DSS输出接口决策支持系统基本特征基本特征1.模型库及其管理系统；2.数据库及其管理系统；3.方法库及其管理系统；4.交互式计算机硬件及软件；5.对用户友好的交互式界面。对话管理子系统数据库管理系统模型库管理系统数据库模型库用户对话管理子系统数据库管理系统模型库管理系统数据库模型库用户方法库管理系统方法库•对话管理子系统是DSS是人机接口界面；•决策者作为DSS的用户通过该子系统提出信息查询的请求或决策支持的请求；•对话管理子系统对接受到的请求作检验，形成命令，为信息查询的请求进行数据库操作，提取信息，所得信息传送给用户；•对决策支持的请求将识别问题与构建模型，从方法库中选择算法，从数据库读取数据，运行模型库中的模型，运行结果通过对话子系统传送给用户或暂存数据库待用。例：有一制造厂为决定它的生产规模和合适的库存量，建立一个决策支持系统。1.模型库：由生产计划、库存模拟模型(如预测、库存控制模型)等组成。2.数据库中存有历年销售量、资金流动情况、成本等原始数据。3.人机交互系统：决策者通过计算机终端屏幕，根据DSS提供最佳订货量和重新订货时间，以及相应的生产成本、库存成本等信息，进行“如果……将会怎样?”的询问，对所提方案进行灵敏度分析，或者以新的参数进行模拟而得到一个新的方案。应用DSS作决策的过程是一个人机交互的启发，因此问题的解决过程往往要分解成若干个阶段，一个阶段完成后用户获得阶段的结果以及某些启示，然后进入下一阶段的人机对话，如此反复，直到用户形成决策意见，确定问题的解。阶段1阶段2阶段3……..决策意见4.4决策支持系统的决策过程情报阶段:发现问题设计阶段:可行方案选择阶段:选出适合的方案实施阶段:方案实施评价修订案例分析人工智能的应用1985年，年仅22岁的俄罗斯棋手卡斯帕罗夫力克群雄，成为历史上最年轻的国象棋世界冠军。从那以后，他在国际象棋领域里的地位一直未受到严峻挑战，被认为是有史以来最强的棋手之一。正是1985年，专为国际象棋而设计的计算机“深蓝”在美国卡内基——梅隆大学的实验室中诞生了。当时“深蓝”还不叫现在这个名字，而是叫做“Chiptest”(字面意思是芯片测试)，设计者是华裔博士生许峰雄。Chiptest每秒钟大约只能计算5万步棋。其后几经演变，几易主人，这台机器的棋艺越来越高超。深蓝拥有32个处理器，并行处理信息，每秒能够计算2亿步棋。1997年34岁的卡斯帕罗夫与“深蓝”的“人机大战”始于5月3日，双方先后共进行6局对弈。在首局比赛中，卡斯帕罗夫执白先行，经过3个多小时的苦战击败“深蓝”，力拔头筹。在次日举行的第二局比赛中，“深蓝”却以凌厉的攻势和明显的优势战胜卡氏，扳回一局。在接下去的第三、第四和第五局比赛中，双方下得异常激烈，鏖战数小时，最终均战成平局。11日举行的第六局比赛，“深蓝”充分利用执白先行的好处，一路强攻，仅用一个多小时，双方仅走19步，就让卡氏俯首称臣，取得了决定性的胜利。1950年，信息论创始人克劳德·香农说：“下棋问题不管是在步骤上还是在目的上都非常明确。找到象棋问题的答案既不复杂，也不简单。”当时，计算机技术还像是处在远古的侏罗纪时代一样。深蓝是如何下棋的，又是什么原因使深蓝如此会下棋?“深蓝”是如何下棋的？“深蓝”重达1.4吨，是一台RS/6000SP型超级计算机，共装有32个并行处理器，每秒能分析2亿步棋。“深蓝”对每步棋作出决定前，有四个主要考虑，包括：(1)棋子，每只棋子各有价值，但在不同位置和棋局的不同阶段，价值会相对调整；(2)位置，电脑就棋子周围能够作安全攻击的四方格数目估值。控制愈多四方格，愈处于优势；(3)步调，力求每一步皆有助于操作棋局；(4)保王，电脑替王所处的位置的安全性估值，以作出防卫棋步。又是什么原因使深蓝如此会下棋?答案在于深蓝具有独特的软件设计以及大规模并行处理能力。说到底，深蓝靠“不停地傻算”胜了卡斯帕罗夫。同时，“深蓝”内存贮了几乎世界上所有的棋谱，对于棋王过去下过的每一局棋都了如指掌，而且心无旁骛。它能根据卡氏过去的棋局进行程序优化。包装后的“深蓝”也可以在下棋过程中由人改变程序，根据棋面及时调整战略战术，表现出人性化的某些智能性。专家系统是人工智能领域的重要分支，医疗诊断专家系统可以作为医生诊断的一种辅助工具远程医疗是使用技术远程监视、诊断，有时甚至进行治疗的技术，而无需与病人同处一地。目前，远程医疗通常要使用一些便携式或家用诊断器件，测量血压、心率以及其他生命体征，以便进行跟踪。然后，把这些结果上传到PC，并通过网络发送给医生或医疗提供商，以监控结果。在这个过程中，有很多人为干预。“网络技术的进步在不断对此进行改进。例如，加拿大NewBrunswick的圣约翰医院的护士测量术后在家休养的病人的生命体征，以确定他们是否在正确康复，或是还需要其他救助。这实际上降低了病人的医疗成本，也空出了医院非常紧缺的术后病床，并使病人更舒适地在家休养。”虽然当今的远程医疗已经取得很大的进步，但仍有很多事情要做。下一步就是让智能器件和系统不需要诊断，真正通过自动远程医疗实现先进的治疗。在自动远程医疗中，关键药物疗法可根据联网传感器和器件收集的信息进行实时调整。通过比较病人的实时数据和历史数据，可在合理范围内自动调节剂量。嵌入式智能不仅在上述领域发挥作用，还可以通过远程医疗实现机器人手术。目前，通过使用可消除人手正常抖动的操纵杆，医生能够进行本地机器人手术，从而帮助外科医生更精确地进行精密手术。机器人手术目前仅在病人和医生同处一个病房的情况中使用。未来网络延迟和视频等问题将解决，届时我们有望进行远程机器人手术，因为医疗专家基本上可在全球范围内按需分配。然而，实现这一目标所需的条件现在还没有完全到位。为了做到这一点，必须保证有近乎完美延迟的高质量网络，来发送视频图像，控制机器人。到2015年，这种可能性将更大。我们将拥有更快、更强大的多核处理和先进的联网功能，同时还将改进网络带宽和视频压缩。有了在处理、视频和网络功能领域的进步，远程机器人手术将成为可能。超级电脑能够战胜国际象棋冠军GaryKasparov，是因为它储存了很多过去的比赛、策略和结果。医疗人工智能利用基于多年的实际医疗数据和病历的先进算法，帮助医生更好地决策。医疗人工智能并不是真正意义上的新概念。大概在10年前，研究人员就开发了一个使用人工智能的系统，来诊断心脏病发作风险，它比大部分资深的心脏病专家的效率还高10%。然而采用嵌入式智能，其管理和处理大量数据和更丰富数据类型的能力，将使这些系统在诊断能力方面更加先进。未来10年，我们设想医疗人工智能系统不仅能使用复杂算法进行智能决策，而且能通过捕获、分析和调节持续的实时病人数据流真正地学习。例如，研究人员正试验使用医疗人工智能和传感器网络，帮助老年痴呆患者过上更幸福、健康和安全的生活。老年痴呆病人的一些常见症状是健忘