【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)化模型，它們的組合方案只是近似地解決實際決策問題，還需要通過多次方案計算才能逼近非結(jié)構(gòu)化決策問題地解。本節(jié)重點：1． 在模型的串行和并行組合中，數(shù)據(jù)是如何轉(zhuǎn)換的2． 注意從本節(jié)的例題中，學(xué)會一種靈活處理問題的方法，而不是強調(diào)理論。本節(jié)難點：1． 多元線性回歸模型的參數(shù)獲取，可以課外查資料2． 多目標(biāo)規(guī)劃的方法，課外查一些資料，應(yīng)該很熟練掌握。課堂進行中的情況記錄：（碰到難以回答的問題、突然有些的想法、學(xué)生的好建議等）第 3 章：決策支持系統(tǒng)第 節(jié)：決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析本節(jié)內(nèi)容：20世紀(jì)70年代和80年代初建立的DSS主要由5個部件組成：人機接口（對話部件）、數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫和方法庫。后來圍繞這5個部件又開發(fā)了各自的管理系統(tǒng)，即對話管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、模型庫管理系統(tǒng)、知識庫管理系統(tǒng)和方法庫管理系統(tǒng)。因此，一大批DSS都可以從這10個基本部件中得到描述。對決策支持系統(tǒng)發(fā)展影響最大的結(jié)構(gòu)形式有兩個，即1980年R. H. Spraque提出的三部件結(jié)構(gòu)（人機交互系統(tǒng)件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)）和1981年R. H. Bonczek等人提出的三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（語言系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)、知識系統(tǒng)）。三部件結(jié)構(gòu)強調(diào)模型部件在決策支持系統(tǒng)中的作用，而三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強調(diào)知識庫系統(tǒng)在決策支持系統(tǒng)中的作用。經(jīng)過20年的發(fā)展，三部件結(jié)構(gòu)已被大家所接受。在三部件的基礎(chǔ)上增加知識庫部件形成之能決策支持系統(tǒng)。1． 決策支持系統(tǒng)的三部件結(jié)構(gòu)形式 。 決策支持系統(tǒng)的三部件結(jié)構(gòu)對話部件是決策支持系統(tǒng)與用戶之間的交互界面，用戶通過“人機交互系統(tǒng)”控制實際決策支持系統(tǒng)的運行。決策支持系統(tǒng)既需要用戶輸入必要的信息（用于控制）和數(shù)據(jù)（用于計算），同時要向用戶顯示運行的情況以及最后的結(jié)果。對話部件包括這幾個功能：提供豐富多彩的顯示和對話形式、輸入輸出轉(zhuǎn)換、控制決策支持系統(tǒng)的有效運行。數(shù)據(jù)部件包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。模型部件由模型庫和模型庫管理系統(tǒng)組成。模型庫用來存放模型，模型不同于數(shù)據(jù)，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：模型的表示，模型的動態(tài)形式。模型庫管理系統(tǒng)管理模型庫，為了適應(yīng)模型的靜態(tài)表示與動態(tài)（運行）特征，模型庫管理系統(tǒng)有兩方面的功能：一是類似數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的靜態(tài)管理功能，另一是模型的動態(tài)（運行）管理功能。2. 決策支持系統(tǒng)的三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式 決策支持系統(tǒng)得三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖語言系統(tǒng)：早期的DSS把語言系統(tǒng)看成是用自然語言描述決策問題，語言系統(tǒng)的功能是把自然語言轉(zhuǎn)化為機器能夠理解的形式，以及把機器對問題的解答或者系統(tǒng)內(nèi)部的其他信息轉(zhuǎn)化為自然語言的相應(yīng)形式向用戶輸出。把自然語言用于DSS中，這是人們的理想。技術(shù)發(fā)展到今天，自然語言處理技術(shù)仍未成熟，用自然語言來描述決策問題是將來的事。由于決策支持系統(tǒng)涉及模型計算、數(shù)據(jù)庫操作，故用于決策支持系統(tǒng)的語言應(yīng)該是數(shù)值計算語言和數(shù)據(jù)庫語言的結(jié)合。目前，市場上仍然沒有這兩類語言合一的語言系統(tǒng)，但有這兩類語言的接口語言，如ODBC、ADO等。決策支持系統(tǒng)語言實質(zhì)上是數(shù)值計算語言和數(shù)據(jù)庫語言通過接口語言進行集成的語言，用這種集成語言來描述決策問題。問題處理系統(tǒng)：問題處理系統(tǒng)是對描述的決策問題進行識別、分析和求解的過程。問題處理系統(tǒng)必須具有明確的識別問題的能力，它能把問題的陳述轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的可執(zhí)行的操作方案，它能夠?qū)栴}做出比較透徹的分析，確定問題的陳述變成了詳細(xì)的過程說明，什么時候執(zhí)行什么，什么時候得到問題的解答。除了問題識別之外，問題分析能力也是問題處理系統(tǒng)應(yīng)該具備的重要能力。這是一個模型、知識、數(shù)據(jù)和用戶之間反復(fù)交互的過程。最簡單的情況是只在模型和數(shù)據(jù)之間進行交互，最困難的分析過程是組合模型、知識、數(shù)據(jù)以及和用戶之間的交互，形成實際的決策支持系統(tǒng)。由于目前自然語言處理還未成熟，問題處理系統(tǒng)是在語言系統(tǒng)用集成語言描述的決策問題，形成決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)決策問題的求解，把問題求解結(jié)果反饋給用戶。 知識系統(tǒng)：知識系統(tǒng)包含決策問題領(lǐng)域的知識。它包含問題領(lǐng)域中的大量事實和相關(guān)知識。最基本的知識系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫組成。更廣泛的知識是對問題領(lǐng)域的規(guī)律性描述。這種描述用定量方式表示為數(shù)學(xué)模型。對問題領(lǐng)域的規(guī)律性知識用定性方式描述，一般表示為規(guī)則。決策支持系統(tǒng)的這種結(jié)構(gòu)形式具有以下特點：①強調(diào)語言系統(tǒng)。②強調(diào)問題處理系統(tǒng)的重要性。③把數(shù)據(jù)、模型、規(guī)則統(tǒng)一歸為知識系統(tǒng)。 3．決策支持系統(tǒng)的三庫結(jié)構(gòu)形式三庫結(jié)構(gòu)形式是早期DSS系統(tǒng)五部件結(jié)構(gòu)的簡化，即不考慮知識部件，只具有數(shù)據(jù)庫、模型庫和方法庫的3個庫及相應(yīng)的管理系統(tǒng)，簡稱三庫結(jié)構(gòu)，它屬于早期的DSS結(jié)構(gòu)形式。三庫結(jié)構(gòu)形式把模型和方法分離，對模型和方法的看法有不同的理解。①“模型與方法”的第一種理解 用數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表示模型，用求解算法表示方法。例如，線性規(guī)劃模型表示為目標(biāo)函數(shù)和約束條件所構(gòu)成的方程，而它的解法，即單純形法看成方法。按照這種觀點來組織模型庫和方法庫，在方法庫中用算法程序來表示方法，在模型庫中存放問題的方程形式。這種觀點淡化了模型，突出了方法，因為在計算機中更注重程序的運行。這種結(jié)構(gòu)形式只適合于從模型庫中的方程能夠自動生成方法庫中的程序的這類決策問題。②“模型和方法”的第二種理解 把模型理解為算法加上數(shù)據(jù)。在這種理解中，方法庫稱為算法庫更合適，存放按算法編制的程序。而在模型庫中存放的是一個索引，該索引包括算法程序文件的地址和它所需數(shù)據(jù)的地址。圖 決策支持系統(tǒng)的三庫結(jié)構(gòu) ③“模型和方法”的第三種理解 將模型庫和方法庫合一。模型和方法雖然有它的不同，但這只是表現(xiàn)形式上的不同，在本質(zhì)上它們代表了同一個問題，即模型和方法是同一個問題的兩個側(cè)面。從宏觀上看，可以把模型和方法統(tǒng)一看成是模型。特別是在計算機中，模型的數(shù)學(xué)方程形式不是主要的，模型的算法才是主要的。 4．決策支持系統(tǒng)的四庫結(jié)構(gòu)形式 DSS的四庫三功能結(jié)構(gòu)① 信息服務(wù) 信息服務(wù)分為外部服務(wù)和內(nèi)部服務(wù)兩類。外部服務(wù)是為決策者提供所需要的信息，也可以為其它系統(tǒng)的信息資源。內(nèi)部服務(wù)是為其它功能的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。② 科學(xué)計算 科學(xué)計算以信息服務(wù)為基礎(chǔ)，科學(xué)計算既包括模型庫和方法庫的數(shù)值計算，也包括輔助決策時所需要的其它數(shù)值計算。DSS的科學(xué)計算中還需要注意用戶的干預(yù)和選擇，提高科學(xué)計算效果。③ 決策咨詢 在科學(xué)計算的基礎(chǔ)上，增加知識和推理的功能后，就可以對決策起進一步的支持作用。知識和推理是人工智能專家系統(tǒng)的組成部分。該系統(tǒng)實際上是增加了智能的效果。該系統(tǒng)可以看成是一種初級的智能DSS。 5．決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較① “對話、模型、數(shù)據(jù)”三部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：明確了三部件的結(jié)構(gòu)以及它們之間的關(guān)系；便于和其他系統(tǒng)的區(qū)別。不足：沒有突出DSS的問題處理特性；沒有強調(diào)語言系統(tǒng)。②“語言系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)、知識系統(tǒng)”三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：突出了問題處理系統(tǒng)的重要性；明確了語言系統(tǒng)在人機交互中的作用；統(tǒng)一了知識的看法。不足：忽略了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)之間的區(qū)別和相互關(guān)系；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接近專家系統(tǒng)。6．決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式 決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu) “人機交互與問題綜合系統(tǒng)（綜合部件）”可理解為對實際決策問題的處理與人機交互的綜合作用。本節(jié)重點： 理解三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和三部件結(jié)構(gòu)的不同本節(jié)難點： 理解語言系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)的功能要求第 節(jié)：人機交互與問題綜合系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容：1． 人機交互系統(tǒng)人機交互系統(tǒng)是決策支持系統(tǒng)的重要組成部分。人機交互的三元素包括：交互設(shè)備、交互軟件、人的因素。人機交互方式有多種形式，如菜單、填表、命令語言、屏幕顯示、窗口、報表輸出等。另外，多媒體信息也為人機交互更多的理解方式。2． 問題綜合系統(tǒng)問題綜合系統(tǒng)在決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式中和人機交互系統(tǒng)結(jié)合在一起形成綜合部件。人機交互系統(tǒng)主要實現(xiàn)人機對話和對DSS的控制，而問題綜合系統(tǒng)在決策問題用DSS語言描述后，完成對DSS問題的分析和求解。決策問題一般通過模型或模型的組合來解決，小的決策問題可以用單個模型來解決，而復(fù)雜的決策問題需要用多個模型的組合來完成。模型的組合方式由問題綜合系統(tǒng)來完成。模型運行時需要用到數(shù)據(jù)。用數(shù)值計算語言編制模型程序時，數(shù)據(jù)是以文件形式存放的，直接與程序聯(lián)系，此時的數(shù)據(jù)是模型程序自帶的，可以說改數(shù)據(jù)是模型程序所私有的。當(dāng)模型程序使用的數(shù)據(jù)放在共享公用的數(shù)據(jù)庫中時，改數(shù)據(jù)就不是模型所私有的。對于數(shù)值計算語言來說，目前它不能直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，必須通過接口程序才能調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。市場上已有的接口軟件有ODBC、ADO等。對于組合模型中用到的數(shù)據(jù)一定是共享數(shù)據(jù)，一般都放在數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)建立模型之間的關(guān)系。大量的模型放入模型庫中，大量的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫中。決策支持系統(tǒng)實質(zhì)上是把模型庫中的多個模型和它們分別使用的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)集成起來，按決策問題的需求，構(gòu)建多模型的組合方式，形成解決實際問題的方案，對方案編制程序就形成了該決策問題的決策支持系統(tǒng)程序。通過計算機對DSS程序計算，求出決策支持系統(tǒng)的解。當(dāng)求出的解不能滿足用戶需求時，可以重新選擇模型或修改參數(shù)或數(shù)據(jù)，以及改變多模型的組合方式，形成決策問題的新方案，重新進行計算，反復(fù)多次得到理想的DSS解。 3．決策支持系統(tǒng)的綜合部件 人機交互與問題綜合系統(tǒng)是人機交互系統(tǒng)和問題綜合系統(tǒng)的結(jié)合，形成綜合部件，它既發(fā)揮人機交互的對話作用，把計算機對數(shù)據(jù)的處理和計算能力的優(yōu)勢與人的智能優(yōu)勢結(jié)合起來，又起到把模型部件中的多模型和數(shù)據(jù)部件中的大量數(shù)據(jù)結(jié)合起來，達到綜合集成的作用，形成實際問題的決策支持系統(tǒng)。 決策支持系統(tǒng)既要達到綜合模型部件和數(shù)據(jù)部件的作用，又要起到人機交互對話作用，需要利用功能很強的語言來完成。目前，計算機的語言主要是數(shù)值計算語言和數(shù)據(jù)庫語言兩大類。而決策支持系統(tǒng)語言對這兩類語言能力都需要，但目前市場上還沒有一種能包括這兩類語言的綜合語言，只能通過接口語言將兩類語言聯(lián)系起來。綜合部件的功能包括：①控制模型的運行，模型可以是數(shù)學(xué)模型，或者是數(shù)據(jù)處理模型。②多模型的組合運行，對多模型的組合運行，把模型看成程序中的模型按“順序、選擇、循環(huán)”3種進行組合以及它們之間的相互嵌套的組合來完成對多個模型的有效組合。③人機交互，在實際決策支持系統(tǒng)中，人機交互是不可缺少的。用戶可以通過交互信息來控制、改變模型的運行以及DSS的運行過程。④數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理，對于模型間的數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理應(yīng)該由“人機交互與問題綜合系統(tǒng)”部件自身來完成。本節(jié)重點：如何理解問題綜合系統(tǒng)本節(jié)難點： 如何構(gòu)造問題綜合系統(tǒng)第 節(jié)：模型庫系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容：1．模型庫模型是對客觀事物的一種抽象描述，人們通過模型來對客觀事物進行理解和處理。用模型來輔助決策已經(jīng)是人們的共識。利用計算機對模型的使用經(jīng)歷了3個階段：模型程序、模型程序包、模型庫。2．模型庫的組織和存儲模型庫的組織和存儲是模型庫的重要問題。模型庫的組織形式與模型的表示形式有關(guān)。模型庫中除智能模型外，其他模型都是以程序形式或數(shù)據(jù)文件表示，程序和數(shù)據(jù)都是以文件存儲。但程序又有源程序和目標(biāo)程序，這樣一個模型至少有兩個文件。如果對模型進行文字說明，包括模型的方程形式以及算法的自然語言描述，這將形成模型說明文件。如果對模型的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進行說明，又將形成模型數(shù)據(jù)描述文件，這樣一個模型將對應(yīng)4個文件。對這些文件需要建立一個文件庫。對大量模型統(tǒng)一組織和存儲，建立一個字典庫來索引描述對應(yīng)的模型文件就很有必要。這樣，模型庫由字典庫和文件庫兩者組成。模型字典庫需要對模型的名稱、編號、文件等進行說明。模型文件是模型的主體。模型文件中源程序文件和目標(biāo)程序文件是主要的模型文件，一個模型至少有2~4個模型文件，模型庫中大量的模型就對應(yīng)著大量的模型文件。3．模型庫管理系統(tǒng)模型庫管理系統(tǒng)類似于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，模型庫管理技術(shù)經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：程序文件、模型軟件包、模型庫管理系統(tǒng)。模型不是簡單的數(shù)據(jù)，它是一個程序文件或數(shù)據(jù)文件。這樣模型庫比數(shù)據(jù)庫就要復(fù)雜得多。數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)成熟，而且還在繼續(xù)發(fā)展。但模型庫技術(shù)處于發(fā)展階段，還沒有成熟軟件。模型能輔助決策，模型的組合輔助決策的能力更強。這樣，模型的組合是模型庫的新的研究內(nèi)容。模型的組合形成了新的模型，這相當(dāng)于新模型的生成，稱為新模型的建立。目前，計算機建模（這里指的是在DSS綜合系統(tǒng)中的決策模型）主要表現(xiàn)在以下方面：①在已有的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)中確定變量，并生成方程的系數(shù)。②選擇基礎(chǔ)模型并將它們組合成大模型。模型庫管理系統(tǒng)有3個主要功能：模型的存儲管理、模型的運行管理和支持模型的組合。模型存儲管理包括的內(nèi)容有模型的表示、模型存儲組織結(jié)構(gòu)、模型的查詢和維護等。數(shù)學(xué)模型在計算機中都是以數(shù)值計算語言的程序形式表示的，在給它數(shù)據(jù)后，執(zhí)行程序就得出結(jié)果。程序在計算機中的存儲仍是以程序文件形式存儲；數(shù)據(jù)處理模型是對大量數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行選擇、投影、旋轉(zhuǎn)、排序和統(tǒng)計等處理，它以數(shù)據(jù)庫語言的程序形式表示，仍為程序文件；圖形、圖象模型是利用大量點陣組成的有灰度、有顏色的數(shù)據(jù)組成的圖象；報表模型是由一定格式的結(jié)構(gòu)，中間填入數(shù)值、文字等數(shù)據(jù)組成，它是由報表打印程序表示的。模型的組織存儲很重要?？梢皂樞虼娣?；也可以建立模型文件字典和模型文件庫，在模型字典中指明模型文件的存儲路徑；也可以借鑒數(shù)據(jù)庫的存儲形式，建立多個庫，在每個庫中存放同類的模型。模型的運行管理包括模型程序的輸入和編譯、模型的運行控制，以及模型對數(shù)據(jù)的存取。模型程序的輸入不同于數(shù)據(jù)的輸入。它是一個程序，需要編輯系統(tǒng)才能完成對模型程序的輸入。模型程序是利用計算機語言來編制的，不同的語言，程序的形式是不同的。源程序通過相應(yīng)語言的編譯系統(tǒng)吧它編譯成目標(biāo)程序。