智能决策支持

第四章智能决策支持技术纲要智能决策支持系统概述人工智能专家系统神经网络遗传算法机器学习IDSS成功实例(1)东海渔业资源评估专家系统这个系统是国家863高科技项目863-818-07专题的一个组成部分。本专题目标任务是建立具有我国自主知识产权的渔情分析专家系统和构建一个以东海渔区（25°—34°N，130°E以西海区)为示范海区，以卫星遥感渔业分析技术、海洋渔业服务地理信息系统技术和渔情分析专家系统技术为支撑的海洋渔业遥感信息与资源评估服务系统。该项目获得2001年度中科院科技进步二等奖，2002年度国家科技进步二等奖。(2)面向对象的智能故障诊断专家系统本系统用于设备自动化测试时的故障诊断，诊断软件主要通过读取数据库获得诊断所需数据，对测试过程中出现的故障进行诊断，如自动化测试系统与主控计算机通信故障的诊断，对动力系统的综合控制装置故障进行诊断，对设备上电气系统中独立的小元器件故障进行诊断，最后对测试系统采集到的数据进行分析，包括绘制数据曲线，对曲线作定性分析，显示分析结果。(3)工商行固定资产贷款风险决策系统本系统是一个交互式系统，即在决策过程中向用户提出一些需要以数字回答的问题，界面简洁、友好。在人机对话过程中，系统需要用户以数值形式输入一些供决策用的参数，如企业经营者素质评估，经济实力，资金结构，经济效益，发展前景，信用等级系数，贷款金额，等等。同时给出一些选项供用户选择，如抵押贷款方式，保证贷款方式，信用贷款方式，以及贷款形态等。系统根据用户提供的信息计算出全部贷款资产风险权重额，全部固定资产贷款资产风险度，并结合企业的信用等级，给出评估图表，最后给出贷款与否的建议。(4)税务稽查鉴于稽查工作的重要性和工作复杂性，手工稽查不足以胜任繁琐的稽查任务，利用计算机进行稽查选案势在必行。一个好的计算机选案系统能够科学地、有效地确立稽查对象，从而使得集中力量重点稽查成为可能。税务稽查计算机选案系统即是为满足这一需求而开发的。税务稽查具体分为：选案管理、计划管理、稽查实施、案件审理、执行分析这五个环节。在此基础上,建立智能的计算机自动选案系统，做到有法可依，有据可依、有的放矢扩大选案，为税务稽查工作提供科学、规范的依据。DSS人工智能专家系统机器学习人工神经元网络专家知识优势IDSSDSS+AI提高支持非结构化决策能力知识获取困难知识库智能DSS的基本概念数据库（DB）数据库管理系统（DBMS）模型库（MB）模型库管理系统（MBMS）方法库（MEB）方法库管理系统（MEBMS）对话生成管理系统（DGMS）终端显示器用户数据库模型库人机接口方法库管理系统模型库管理系统用户数据库管理系统方法库知识库知识库管理系统自然语言处理系统问题处理系统推理机智能DSS的结构IDSS：更好地理解人能积累已有知识能获得新知识提高分析和求解能力自然语言处理系统知识库推理机问题处理系统智能DSS的结构自然语言表达的决策问题系统能理解的方式表达的决策问题人机接口自然语言处理系统问题处理系统语法、语义结构分析智能DSS的结构–智能人机接口问题处理系统工作流程问题求解器结构化问题：模型选择或构造非结构化问题：推论或知识推理问题分析器问题描述人机接口自然语言处理系统结果四库系统求解资源智能DSS的结构–问题处理系统回答知识请求回答知识库维护请求知识库知识库管理系统推理机知识库包含事实库和规则库两部分从已知事实推出新事实智能DSS的结构–知识库子系统知识库子系统：获取、解释、表示、推理及管理与维护知识知识的获取知识的表示是知识的符号化过程常见的知识表示形式有：•产生式规则•语义网络表示•知识的框架表示•脚本表示•过程表示•Petri网表示•面向对象表示智能DSS的结构–知识库子系统规则：标准形式：如果条件则动作;A-B实例：如果（植物正在枯萎）而且并非（叶子有黄斑）则（植物缺少足够的水）产生式规则a)推理：是指从已知事实推出新事实(结论)的过程。b)推理机：是一组程序，它针对用户问题去处理知识库(规则和事实)。例：规则－拖债达3级及以上的客户信用低事实－该客户拖债达4级结论－该客户信用低例：规则－与信用低的客户做交易要谨慎事实－该客户信用低结论－与该客户做交易要谨慎智能DSS的结构–推理机c)推理原理如下：若事实M为真，且有一规则“TFMTHENN”存在，则N为真。事实“任务A是紧急订货”为真，且有一规则“IF任务i是紧急订货THEN任务i按优先安排计划”存在，则任务A就应优先安排计划。根据推理方向的不同：正向推理、反向推理智能DSS的结构–推理机两库的初始状态1.A^B-G2.C^D-A3.E-D产生式规则库B,C,E事实库B,C,E,D,A,G事实库的最后状态人工智能（AI）人工智能是计算机科学的一个分支，是一门研究机器智能的学科，即用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为。（符号、连接和行为）人工智能的历史背景人工智能在中国的历史渊源:•司辰、击鼓、报时的“机关人”•会跳舞的“人形舞姬”，西周周穆王偃师•能捕鼠的木制“钟馗”•会化缘的“木僧人”，等等.国际方面：•英国科学家图灵于1936年提出“理论计算机”模型，被称之为“图灵机”(TuringMachine)，创立了“自动机理论”。•1950年，图灵发表了著名论文《计算机能思维吗？》，明确地提出了“机器能思维”的观点。•1943年，美国科学家麦卡洛克（W.S.McCulloch）、匹茨（W.H.Pitts）研制出世界上第一个人工神经细胞模型，被称之为“MP模型”。从仿生学观点，以结构模拟方法，探讨人工智能的途径。•1948年，美国科学家维纳等创立了“控制论”（Cybernetics）,研究动物与机器中的控制和通讯的共同规律，在生物科学与工程技术之间架起了学术桥梁，开拓了从行为模拟观点研究人工智能的园地。24类人行为：图灵测试(1950)图灵建议：不是问“机器能否思考”，而是问“机器能否通过关于行为的智能测试”AlanTuring25AI成功的例子博弈：IBM公司的“深蓝”成为第一个在国际象棋比赛中战胜世界冠军的计算机程序1997年，一次公开赛中3.5/2.5比分战胜卡斯帕罗夫，他说从棋盘对面感到了“一种新智能”26AI成功的例子后勤规划：1991年海湾战争中美国军队配备了一个动态分析和重规划工具DART,用于自动后勤规划与运输调度该系统同时涉及50000个车辆、货物和人，而且要考虑起点、目的地、路径，解决所有参数之间的冲突。使用AI技术使规划在几小时内完成，而传统方法需要几个星期DARPA称就此一项投资足以补偿DARPA在AI方面30年的投资搜索技术基本搜索法：广度和深度优先搜索法生成测试法爬山法启发式搜索博弈算法761467146741268713426871342687134761467146741268713426871342687134761467146741268713426871342687134生成测试法生成一个可能状态节点测试该状态是否为目标状态若是，则结束；否则回到第一步在搜索过程中，如果总是利用旧状态生成所有可能的新状态，而且状态节点以从旧到新的顺序逐个生成，这种生成测试法就是？如果总是利用刚生成的状态来生成新状态，则是？爬山法开始状态作为一个可能状态从一个可能状态，应用规则生成所有新的可能状态集对该状态集中的每一个状态，进行以下操作：对该状态进行测试，检查是否为目标，是则停止计算该状态的好坏，或者比较各状态的好坏取状态集中的最好状态，作为下一个可能状态循环第二步启发式搜索是对每个在搜索过程中遇到的新状态，用一个估计函数（启发式函数）并计算其值得大小，确定下一步将从哪个状态开始继续前进一般以估计值小者为较优的状态，以此实行最优搜索34和人工智能相关的社会伦理问题人们可能由于自动化而失业人们可能拥有过多或过少的闲暇时间人们可能会失去作为人的独一无二的感觉人们可能会失去一些个人隐私权人工智能系统的应用可能会导致责任感的丧失人工智能的成功可能意味着人类种族的终结《人工智能及其在决策系统中的应用》蔡自兴姚莉国防科技大学出版社专家系统专家系统是一种计算机程序，它使用知识及推理机制去解决需要专家才能解决的复杂问题。稀缺资源，让专家的知识得到长期保存和被更多的用户所使用专家系统特点：运用专家知识知识转换为系统的内部表示使用符号推理方法运用启发式规则具代表性的有医药专家系统MYCIN、探矿专家系统PROSPECTOR等。20世纪80年代，专家系统的开发趋于商品化，创造了巨大的经济效益。20世纪80年代以来，在知识工程的推动下，涌现出了不少专家系统开发工具，例如EMYCIN、CLIPS(OPS5,OPS83)、G2、KEE、OKPS等。•第一个专家系统DENDRAL是化学分析专家系统，由美国科学家费根鲍姆（E.A.Feigennbaum）于1965年提出，1968年研制成功的。•医疗专家系统MYCIN是由斯坦福大学（StanfordUniversity）肖特利夫(E.H.Shortliffe）等人于1971年开始研制，1974年基本完成，1976年发表的，具有类似于内科医生的知识和经验，可用于血液感染病的诊断、治疗和咨询服务。•地质勘探专家系统（PROSPECTOR）。它是由斯坦福研究所（SRI）的杜达（R.O.Duda）等研制的，可用于地质勘测数据分析，探查矿床的类型、蕴藏量、分布。从1976年开始研制，1981年基本完成，其特点是具有多专家、多专业的知识和经验。国内应用早在1977年，中国科学院自动化研究所就基于关幼波先生的经验，研制成功了我国第一个“中医肝病诊治专家系统”。1985年10月中科院合肥智能所熊范纶建成“砂姜黑土小麦施肥专家咨询系统”，这是我国第一个农业专家系统。中科院计算所史忠植与东海水产研究所等合作，研制了东海渔场预报专家系统。在专家系统开发工具方面，中科院数学研究所研制了专家系统开发环境“天马”，中科院合肥智能所研制了农业专家系统开发工具“雄风”，中科院计算所研制了面向对象专家系统开发工具“OKPS”。专家系统的类型解释专家系统预测专家系统诊断专家系统设计专家系统规划专家系统监视专家系统控制专家系统调试专家系统教学专家系统修理专家系统Questions1．能根据学生的特点、弱点和基础知识，以最适当的教案和教学方法对学生进行教学和辅导的专家系统是：A．解释专家系统B．调试专家系统C．监视专家系统D．教学专家系统2．用于寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤的专家系统是：A．设计专家系统B．诊断专家系统C．预测专家系统D．规划专家系统3．能对发生故障的对象（系统或设备）进行处理，使其恢复正常工作的专家系统是：A．修理专家系统B．诊断专家系统C．调试专家系统D．规划专家系统4．能通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来可能发生的情况的专家系统是：A．修理专家系统B．预测专家系统C．调试专家系统D．规划专家系统知识库是问题求解所需要的领域知识的集合，包括基本事实、规则和其他有关信息。知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的质量水平。用户可以通过改变、完善知识库中的知识内容来提高专家系统的性能。推理机是实施问题求解的核心执行机构。推理机的程序与知识库的具体内容无关，即推理机和知识库是分离的，这是专家系统的重要特征。知识获取负责建立、修改和扩充知识库，是专家系统中把问题求解的各种专门知识从人类专家的头脑中或其他知识源那里转换到知识库中的一个重要机构。人机界面是系统与用户进行交流时的界面。通过该界面，用户输入基本信息、回答系统提出的相关问题。系统输出推理结果及相关的解释也是通过人机交互界面。综合数据库也称为动态库或工作存储器，是反映当前问题求解状态的集合，用于存放系统运行过程中所产生的所有信息，以及所需要的原始数据，包括用户输入的信息、推理的中间结果、推理过程的记录等