決策推理與決策支持系統(tǒng)

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1、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和決策支持系統(tǒng)主講：魯明羽大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究方向：智能數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘電話：13889576531Email：lumingyu@tsinghua.org.cn第二章決策推理與決策支持系統(tǒng)本章內(nèi)容人腦決策推理初探電腦推理方法介紹DSS中的決策過(guò)程知識(shí)與知識(shí)表示方法1.人腦決策推理初探推理（inference）：是由已知事實(shí)通過(guò)一定邏輯手段獲得未知事實(shí)的過(guò)程。兩種主要的推理方法：演繹(deductiveinference)和歸納(inductiveinference)已知事實(shí)未知事實(shí)推理圖4.1推理模型圖1.人腦決策推理初探（1）演繹推理演繹推理是

2、從一般到特殊的推理，其中的已知事實(shí)部分一般為一般性的規(guī)則，而其未知部分則為個(gè)體事實(shí)。一般性規(guī)則個(gè)體事實(shí)演繹推理圖4.2演繹推理模型1.人腦決策推理初探演繹推理是一種常用的推理方法，例如：數(shù)學(xué)中采用的基本方法，初等幾何中由公理推導(dǎo)定理的方法。專家系統(tǒng)中也經(jīng)常采用演繹推理，例如醫(yī)學(xué)診斷專家系統(tǒng)。兩種演繹推理方法：（1）三段論推理法（2）反證法1.人腦決策推理初探（2）歸納推理歸納推理與演繹推理相反，是從特殊到一般的推理，其中的已知事實(shí)部分一般為大量個(gè)體事實(shí)，而其未知部分則為推導(dǎo)出的一般性規(guī)則。大量個(gè)體事實(shí)一般性規(guī)則歸納推理圖4.5歸納推理模型1.人腦決策推理初探歸納推理也是一

3、種常用的推理方法，例如現(xiàn)實(shí)生活中的一些諺語(yǔ)，就是通過(guò)人們通過(guò)對(duì)生活中的大量事實(shí)進(jìn)行總結(jié)歸納后得出的。歸納推理得到的一般性規(guī)則，又可以用于演繹推理，指導(dǎo)我們的行為和決策。（圖4.7歸納-演繹推理過(guò)程）數(shù)據(jù)挖掘就是采用了這個(gè)原理。1.人腦決策推理初探（3）聯(lián)想和類比從一些已知事實(shí)或知識(shí)，通過(guò)聯(lián)想，推出其他類似事物的知識(shí)。（4）綜合與分析根據(jù)對(duì)事物的宏觀（整體）知識(shí)推斷其微觀（局部）知識(shí)的方法稱為“分析”；從事物的微觀（局部）知識(shí)推出其宏觀（整體）知識(shí)的方法稱為“綜合”。1.人腦決策推理初探（5）預(yù)測(cè)根據(jù)事物的過(guò)去和現(xiàn)在知識(shí)，來(lái)推斷未來(lái)的知識(shí)，或者從事物局部空間的知識(shí)，推斷其局

4、部以外的情況。（6）假設(shè)與驗(yàn)證根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作出假設(shè)，然后用邏輯推理或?qū)嵺`檢驗(yàn)的方法獲得新的知識(shí)。有時(shí)會(huì)否定假設(shè)或部分修正假設(shè)，然后再作驗(yàn)證，也可稱為“試探推理法”。2.電腦推理方法介紹電腦推理一般是模仿人腦的推理方式和過(guò)程，通過(guò)編制軟件完成。2.1電腦的演繹推理方法（1）規(guī)則模型表示一般性規(guī)則有兩種表示方法：數(shù)學(xué)方法人工智能方法2.電腦推理方法介紹（2）基于數(shù)學(xué)模型的演繹推理數(shù)學(xué)方法中一般采用數(shù)學(xué)模型，例如數(shù)學(xué)表達(dá)式、方程式等?；跀?shù)學(xué)模型的演繹推理實(shí)際上是數(shù)學(xué)推演方法，一般將一些常用的演算方法作為固定算法，編程實(shí)現(xiàn)后存入方法庫(kù)中，例如最小二乘法、線性規(guī)則、回歸分析等。數(shù)學(xué)建

5、模和推理時(shí)則調(diào)用方法庫(kù)中算法。2.電腦推理方法介紹（3）基于邏輯模型的演繹推理人工智能常用的知識(shí)表示方法包括謂詞邏輯、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)、框架表示等。其中最常見(jiàn)的是謂詞邏輯表示法，即將規(guī)則表示為一組數(shù)理邏輯中的一階謂詞邏輯的合法公式，采用一階謂詞的推理方法，以實(shí)現(xiàn)演繹推理。該推理過(guò)程實(shí)際上是一種定理證明過(guò)程，其規(guī)則一般為公理，而結(jié)果為個(gè)體事實(shí)，即推導(dǎo)出的定理。2.電腦推理方法介紹20世紀(jì)60年代，美國(guó)科學(xué)家Robinson證明，存在一種統(tǒng)一的、固定的證明過(guò)程，對(duì)于所有的一階謂詞邏輯中的定理證明都基本有效，這就是所謂的謂詞邏輯的自動(dòng)定理證明。利用上述成果，可以將定理證明

6、過(guò)程用一種統(tǒng)一算法表示并編程實(shí)現(xiàn)，從而使運(yùn)用人工智能方法進(jìn)行演繹推理可以用一種統(tǒng)一的程序或過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。用此方法所實(shí)現(xiàn)的軟件系統(tǒng)稱為推理引擎（inferenceengine）。2.電腦推理方法介紹2.2電腦的歸納推理方法主要有兩種：驗(yàn)證型歸納和探索型歸納。（1）驗(yàn)證型歸納首先對(duì)于推理結(jié)果產(chǎn)生一些假設(shè)（模型）；設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)環(huán)境，并置入設(shè)想模型；啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程，用大量個(gè)體事實(shí)做測(cè)試，通過(guò)人機(jī)交互將得到的結(jié)果與原設(shè)想做比較如果結(jié)果不符，修改試驗(yàn)，反復(fù)上述過(guò)程2.電腦推理方法介紹（2）探索型歸納沒(méi)有明確的假設(shè)模型，只有大致的目標(biāo)，一般采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)，主要方法有：關(guān)聯(lián)分析(ass

7、ociation)：挖掘出潛藏在客體間的內(nèi)在相互聯(lián)系；分類(classifier)：對(duì)待分類的客體集合進(jìn)行分析，找出每個(gè)分類的特征；聚類分析(clustering)：對(duì)一組客體按某種規(guī)則聚為若干類。3.DSS中的決策過(guò)程在DSS中，除了決策推理部分之外，還有數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)部分。二者相結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)完整的決策過(guò)程。3.1DSS中的演繹型決策過(guò)程在DSS中，演繹型決策過(guò)程是由演繹中的一般性規(guī)則與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)共同作為推理前提，通過(guò)演繹推理，最終得到個(gè)體事實(shí)數(shù)據(jù)作為結(jié)論。3.DSS中的決策過(guò)程基于不同推理模型，DSS的演繹型決策過(guò)程有