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1、第3章 决策支持系统 13.1 决策支持系统结构决策支持系统结构23.1 决策支持系统结构决策支持系统结构的分析3 用户用户人机交互系统人机交互系统模型库管理系统模型库管理系统MBMS数据库管理系统数据库管理系统DBMS模型库模型库MB数据库数据库DB1980年年Spraque提出著名的决提出著名的决策支持系统的策支持系统的三部件结构。三部件结构。4（一）对话部件（一）对话部件1. 提供丰富多采的显示和对话形式提供丰富多采的显示和对话形式2. 输入输出转换输入输出转换3. 控制决策支持的有效运行控制决策支持的有效运行（二）数据部件（二）数据部件1. 数据库存贮的组织形式数据库存贮的组织形式2.
2、 数据库管理系统功能数据库管理系统功能3. 数据库管理语言体系数据库管理语言体系5数据库管理系统.建数据库（1）确定库结构（2）数据输入.数据库操作（1）查询和统计.数据更新：增加、删除、修改.数据库维护（1）修改库结构（2）数据恢复.数据库安全.数据通信 关系型 网状型 层次型数据库6（三）模型部件（三）模型部件1. 模型库的特征模型库的特征模型的表示形式：程序形式（计算机内）模型的表示形式：程序形式（计算机内）模型的动态形式：运行程序模型的动态形式：运行程序2. 模型库管理系统模型库管理系统静态管理（类似数据库的管理）静态管理（类似数据库的管理）动态管理（运行控制）动态管理（运行控制）3.
3、 模型库管理系统的语言体系模型库管理系统的语言体系管理语言管理语言操纵语言操纵语言4. 模型库管理系统的特定功能模型库管理系统的特定功能模型程序的编辑和编译模型程序的编辑和编译7用户用户语言系统语言系统（LS）问题处理系统问题处理系统(PPS)知识系统知识系统(KS) 1981年年R.H.Bonczek等人提出了决策支技等人提出了决策支技系统系统(DSS)的三系统结构形式：的三系统结构形式：81. 语言系统：语言系统： 提供给决策者的所有语言能力的总和称为提供给决策者的所有语言能力的总和称为语言系统语言系统(LS)。 一个语言系统既包含检索语言（它可由用一个语言系统既包含检索语言（它可由用户或
4、由模型来检索数据的语言），也包含计户或由模型来检索数据的语言），也包含计算机语言（它由用户操纵模型计算的语言）。算机语言（它由用户操纵模型计算的语言）。9 2. 问题处理系统：问题处理系统： 问题处理系统问题处理系统是针对实际问题，提出问题处理是针对实际问题，提出问题处理的方法、途径，利用语言系统对问题进行形式的方法、途径，利用语言系统对问题进行形式化描述，写出问题求解过程，利用知识系统提化描述，写出问题求解过程，利用知识系统提供的知识进行实际问题求解，最后得出问题的供的知识进行实际问题求解，最后得出问题的解答。产生辅助决策所需要的信息，支持决策。解答。产生辅助决策所需要的信息，支持决策。10
5、3. 知识系统：知识系统： 知识系统是问题领域的知识。知识系统是问题领域的知识。 它包含问题领域中的大量事实和相关知识。最它包含问题领域中的大量事实和相关知识。最基本的知识系统基本的知识系统(KS)是由数据文件或数据库组成。是由数据文件或数据库组成。数据库的一条记录表示一个事实。它是按一定数据库的一条记录表示一个事实。它是按一定的组织方式进行存贮。的组织方式进行存贮。11特点：特点：1. 强调问题处理系统的重要性强调问题处理系统的重要性 问题的解决首先需要对问题进行形式化描述，问题的解决首先需要对问题进行形式化描述，再对问题求解提出方法和途径，在问题求解时再对问题求解提出方法和途径，在问题求解
6、时利用知识系统中的知识。利用知识系统中的知识。2. 强调语言系统强调语言系统 决策支持系统需要它特有的语言系统。决策支持系统需要它特有的语言系统。3. 把数据、模型、规则统一归为知识系统把数据、模型、规则统一归为知识系统 数据是事实性知识，模型是过程性知识，规数据是事实性知识，模型是过程性知识，规则是产生式知识。它们统一构成知识系统。则是产生式知识。它们统一构成知识系统。小结12 由于三系统中包含知识系统，不少人将它看由于三系统中包含知识系统，不少人将它看成智能系统，把决策支持系统属于人工智能范成智能系统，把决策支持系统属于人工智能范畴。畴。三、决策支持系统的三库结构形式三、决策支持系统的三库
7、结构形式 13 三库结构形式是具有数据库、模型库和方三库结构形式是具有数据库、模型库和方法库的三个库及相应的管理系统。法库的三个库及相应的管理系统。 它属于早期的它属于早期的DSS结构形式。结构形式。三库结构形式其结构图三库结构形式其结构图14 用户人机交互系统模型库管理系统数据库管理系统模型库数据库方法库管理系统方法库三、三库结构形式三、三库结构形式15 决策支持系统的三库结构形式是把模型与方决策支持系统的三库结构形式是把模型与方法分离的系统结构形式。法分离的系统结构形式。 对模型与方法的看法有不同的理解。对模型与方法的看法有不同的理解。 1、“模型与方法模型与方法”的第一种理解的第一种理解
8、 用数学结构表示模型，用求解算法表示方法。用数学结构表示模型，用求解算法表示方法。 例如：例如： 线性规划模型表示成目标方程和约束方程。线性规划模型表示成目标方程和约束方程。 线性规划方法是单纯形法。线性规划方法是单纯形法。三、三库结构形式三、三库结构形式162、“模型和方法”的第二种理解 把模型理解为算法加上数据。把模型理解为算法加上数据。 这时方法库称为算法库更合适，存放按算法这时方法库称为算法库更合适，存放按算法编制的程序。编制的程序。 在模型库中存放的是一个索引，该索引包括在模型库中存放的是一个索引，该索引包括算法程序文件的地址和它所需数据的地址。算法程序文件的地址和它所需数据的地址。
9、 三、三库结构形式三、三库结构形式173、“模型和方法”的第三种理解 将模型库和方法库合一：将模型库和方法库合一： 模型和方法是同一个问题的两个侧面，从宏模型和方法是同一个问题的两个侧面，从宏观上看，可以把模型和方法统一看成模型。观上看，可以把模型和方法统一看成模型。 模型库与方法库的区别模型库与方法库的区别18方法库方法库基本方法和标准算法库基本方法和标准算法库模型库和方法库的比较模型库和方法库的比较1、一个模型可以有多个不同的方法、一个模型可以有多个不同的方法运输问题模型运输问题模型表上作业法、图上作业法、标表上作业法、图上作业法、标号法号法2、多个方法组成一个模型、多个方法组成一个模型预
10、测模型预测模型相关分析相关分析+线性回归线性回归模型库与方法库的区别模型库与方法库的区别193、模型是由方法实现的、模型是由方法实现的 模型接近实际问题：模型接近实际问题： 用线性规划模型解决工农业中的优化问题用线性规划模型解决工农业中的优化问题 方法接近求解算法：方法接近求解算法： 求出具体解求出具体解4、模型和方法的表现形式不同：、模型和方法的表现形式不同： 模型用数学方程形式表示：模型用数学方程形式表示： 便于人们理解便于人们理解 方法用程序形式表示：方法用程序形式表示： 便于计算机求解便于计算机求解模型库与方法库的统一模型库与方法库的统一20 1、“一个模型有多个不同的方法一个模型有多
11、个不同的方法”的统一看法的统一看法 一般选取一个方法编制成程序一般选取一个方法编制成程序 例如：运输问题有三个不同的计算方法，它们是等价的。例如：运输问题有三个不同的计算方法，它们是等价的。 2、模型可以是基础的，也可以是组合的。、模型可以是基础的，也可以是组合的。 构成模型的基础方法看成是基础模型。构成模型的基础方法看成是基础模型。 被构造成的模型就是组合模型被构造成的模型就是组合模型 例如：预测模型由相关分析方法和多元回归方法组成。例如：预测模型由相关分析方法和多元回归方法组成。 它们分别称为基础模型，它们的组合称之为组合模型。它们分别称为基础模型，它们的组合称之为组合模型。 模型库与方法
12、库的统一（续）模型库与方法库的统一（续）21 省略方法库省略方法库 模型库和方法库都存在时，不但增加了各自模型库和方法库都存在时，不但增加了各自库管理系统的开发工作而且也为两库之间的联系库管理系统的开发工作而且也为两库之间的联系增加了困难。增加了困难。 模型和方法的统一，三库结构就变成了三部模型和方法的统一，三库结构就变成了三部件结构（省略了方法库）件结构（省略了方法库） 。四、决策支持系统的四库结构形式四、决策支持系统的四库结构形式 22 为了提高决策支持系统功能，不少研制者在DSS三库结构的基础上增加知识库提高智能效果。比较典型的结构是四库三功能结构形式。四库三功能结构图四库三功能结构图
13、23人机界面人机界面信息服务信息服务科学计算科学计算决策咨询决策咨询用户用户数据库数据库模型库模型库方法库方法库知识库知识库四、决策支持系统的四库结构形式四、决策支持系统的四库结构形式24功能功能（1）信息服务）信息服务 信息服务分为外部服务和内部服务两类。信息服务分为外部服务和内部服务两类。 外部服务是指为决策者提供所需要的信息，外部服务是指为决策者提供所需要的信息，也可以作为其他系统的信息资源。也可以作为其他系统的信息资源。 内部服务是为其他功能的实现提供基础数据。内部服务是为其他功能的实现提供基础数据。四、决策支持系统的四库结构形式四、决策支持系统的四库结构形式25（2）科学计算）科学计
14、算 科学计算是以信息服务为基础，科学计算既包科学计算是以信息服务为基础，科学计算既包括模型库和方法库的数值计算，也包括辅助决括模型库和方法库的数值计算，也包括辅助决策时所需要的其它数值计算。策时所需要的其它数值计算。 DSS的科学计算中还需要注意用户的干预和选的科学计算中还需要注意用户的干预和选择，提高科学计算效果。择，提高科学计算效果。四、决策支持系统的四库结构形式四、决策支持系统的四库结构形式26（3）决策咨询）决策咨询 在科学计算的基础上，增加知识和推理的功能在科学计算的基础上，增加知识和推理的功能后，就可以对决策起进一步的支持作用。后，就可以对决策起进一步的支持作用。 知识和推理是人工
15、智能专家系统的组成部分。知识和推理是人工智能专家系统的组成部分。该系统实际上是在增加智能的效果。该系统实际上是在增加智能的效果。 该系统可以看成是一种初级的智能该系统可以看成是一种初级的智能DSS。决策支持系统的结构比较决策支持系统的结构比较27 决策支持系统有多种结构形式，但主要是决策支持系统有多种结构形式，但主要是两种基本结构形式：两种基本结构形式： （1）以）以“对话（人机交互）、模型、数据对话（人机交互）、模型、数据”三部件组成三部件组成DSS。 （2）以）以“语言系统（语言系统（LS）、问题处理系统）、问题处理系统（PPS）、知识系统（）、知识系统（KS）”三系统组成三系统组成DSS
16、。 （1） “对话、模型、数据对话、模型、数据”三部件结构的优点三部件结构的优点 28 明确了三部件之间关系明确了三部件之间关系，即它们之间的接口关系和，即它们之间的接口关系和集成关系，便于决策支持系统的设计和关键技术的解决。集成关系，便于决策支持系统的设计和关键技术的解决。 便于和其他系统的区别。便于和其他系统的区别。 它和它和“管理信息系统管理信息系统(MIS)”的区别在于的区别在于DSS多了模型部多了模型部件。件。 它和它和“专家系统专家系统(ES)”的区别在于的区别在于DSS中是以中是以“模型、模型、数据数据”部件进行数值计算为主体的系统，而部件进行数值计算为主体的系统，而ES是以定性
17、是以定性知识进行推理为主体的系统。知识进行推理为主体的系统。（2）“对话、模型、数据对话、模型、数据”三部件结构的缺点三部件结构的缺点29 没有突出没有突出DSS的问题处理特性。的问题处理特性。 问题处理系统是解决决策问题的核心，它虽然用问题处理系统是解决决策问题的核心，它虽然用到模型和数据，但对不同的到模型和数据，但对不同的DSS，问题处理是大，问题处理是大不相同的。不相同的。 没有突出语言系统。没有突出语言系统。 DSS所采用的语言包含数据库语言和高级语言的所采用的语言包含数据库语言和高级语言的双重功能。作为该三部件结构，可以理解为问题双重功能。作为该三部件结构，可以理解为问题处理系统和语
18、言系统都隐含在人机交互系统中处理系统和语言系统都隐含在人机交互系统中。(1)对对“LS、PPS、KS”三系统结构的优点三系统结构的优点30 突出了问题处理系统突出了问题处理系统(PPS)的重要性。的重要性。 在设计和开发在设计和开发DSS时，应该重点考虑决策问题时，应该重点考虑决策问题的处理。的处理。 明确了语言系统明确了语言系统(LS)在人机交互中的作用。在人机交互中的作用。人机交互是要通过语言系统来完成的。决策问人机交互是要通过语言系统来完成的。决策问题的形式化也要用题的形式化也要用LS来描述。来描述。 统一了知识的看法。统一了知识的看法。 将数据、模型、规则看成是知识不同表现形式。将数据
19、、模型、规则看成是知识不同表现形式。(2)“LS、PPS、KS”三系统结构的缺点三系统结构的缺点31 忽略了数据库系统、模型库系统的相互关系忽略了数据库系统、模型库系统的相互关系 对于开发决策支持系统是不利的。对于开发决策支持系统是不利的。 不适合与其它系统的区别。不适合与其它系统的区别。 如果把如果把LS看成是数据库语言，把看成是数据库语言，把KS看成是数据库，把看成是数据库，把PPS看看成是管理信息处理，则该成是管理信息处理，则该“LS、PPS、KS”就是就是MIS。 如果把如果把LS看成是看成是PROLOG，把，把KS看成知识库，把看成知识库，把PPS看成是看成是推理机，则该推理机，则该
20、“LS、PPS、KS”就是就是ES。 这是该结构的致命弱点。这是该结构的致命弱点。问题：按照你的理解:什么是ES？什么是DSS？ES和DSS的区别是什么？领域、数据特征、用户界面、系统维护、推理和搜索决策支持系统的统一结构形式决策支持系统的统一结构形式 34 三部件结构中的最大弱点，在于三部件结构中的最大弱点，在于“人机交人机交互互”部件太简化。该部件应该是三系统中问题部件太简化。该部件应该是三系统中问题处理系统和语言系统的综合部件。处理系统和语言系统的综合部件。 把把“人机交互部件人机交互部件”改为改为“人机交互与问人机交互与问题综合系统题综合系统”即即“综合部件综合部件”更合适一些。更合适
21、一些。 它具有对决策问题综合它具有对决策问题综合“多模型组合运行，多模型组合运行，大量数据库的存取，人机交互大量数据库的存取，人机交互”为一个整体，为一个整体，形成实际决策支持系统。形成实际决策支持系统。35人机交互及问题综合系统人机交互及问题综合系统（综合部件）（综合部件）模型库管理系统模型库管理系统数据库管理系统数据库管理系统模型库模型库数据库数据库 用户用户36 “人机交互与问题综合系统（综合部件）人机交互与问题综合系统（综合部件）”可可理解为对实际决策问题的集成处理与人机交互。它理解为对实际决策问题的集成处理与人机交互。它包含的功能有：包含的功能有：人机交互人机交互控制模型的运行控制模
22、型的运行多模型的组合运行多模型的组合运行数值计算数值计算数据处理数据处理37 决策支持系统的语言系统的功能要求比较决策支持系统的语言系统的功能要求比较高，即它应具有：调用模型运行能力、数据库高，即它应具有：调用模型运行能力、数据库存取能力、数值运算能力、数据处理能力、人存取能力、数值运算能力、数据处理能力、人机交互能力等五种综合能力，我们称它为决策机交互能力等五种综合能力，我们称它为决策支持系统语言（支持系统语言（DSS语言）。语言）。 DSS语言应是两类语言（数值计算语言和数语言应是两类语言（数值计算语言和数据库语言）的综合。据库语言）的综合。3.2数据库系统数据库系统3.3人机交互与问题综
23、合系统人机交互与问题综合系统3839数据库系统一般由四部分组成：数据库系统一般由四部分组成： 1、数据库（、数据库（DB） 2、数据库管理系统（、数据库管理系统（DBMS） 3、数据库管理员、数据库管理员 4、用户和应用程序、用户和应用程序数据库系统的数据库系统的核心核心是是数据库管理系统和数据库。数据库管理系统和数据库。数据库系统组成结构图数据库系统组成结构图40数据库管理系统(DBMS)数据库管理员(DBA)数据库(DB)用户应用程序二、数据库管理系统二、数据库管理系统 41数据库管理系统有四项主要功能：数据库管理系统有四项主要功能： 1、描述数据库、描述数据库 描述数据的逻辑结构、存储结
24、构等。描述数据的逻辑结构、存储结构等。2、管理数据库、管理数据库 （1）控制数据库系统的运行；）控制数据库系统的运行； （2）控制用户的并发访问；）控制用户的并发访问； （3）进行数据检索、插入、删除和修改的操作；）进行数据检索、插入、删除和修改的操作；数据库管理系统数据库管理系统423、维护数据库、维护数据库 （1）初始数据的装入；）初始数据的装入； （2）修改、更新数据库；）修改、更新数据库； （3）恢复故障的数据库；）恢复故障的数据库；4、数据通信、数据通信 完成数据的传输完成数据的传输数据库语言数据库语言43 数据库管理系统是通过数据库语言来实现的。数据库管理系统是通过数据库语言来实现
25、的。 1、数据描述语言（、数据描述语言（DDL）及其编译程序）及其编译程序 用于描述数据库的数据结构。用于描述数据库的数据结构。 2、数据操作语言（、数据操作语言（DML）及其编译程序）及其编译程序 操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数据。据。44 数据库应用系统的设计过程主要是：数据库应用系统的设计过程主要是： （1）系统需求分析）系统需求分析 （2）概念结构设计）概念结构设计 （3）逻辑结构设计）逻辑结构设计 （4）物理结构设计）物理结构设计EEREER物理结构设计逻辑结构设计概念结构设计单用户视图ER图关系模型（一）系统需求分析（一）系统需
26、求分析46 通过对用户的信息需求和处理需求的调查通过对用户的信息需求和处理需求的调查分析，得到系统所必须的需求信息。分析，得到系统所必须的需求信息。 1、确定设计范围、确定设计范围 确定计算机能够处理的范围和内容。确定计算机能够处理的范围和内容。 2、数据收集和分析、数据收集和分析 获得数据库设计所必须的数据信息。获得数据库设计所必须的数据信息。 3、写出需求说明书、写出需求说明书 对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流程图、数据字典等。程图、数据字典等
27、。（二）概念结构设计（二）概念结构设计47数数据据分分析析单单用用户户视视图图设设计计多多用用户户视视图图集集成成视视图图分分析析与与修修改改概概念念结结构构模模型型（二）概念结构设计（续）（二）概念结构设计（续）48 E-R方法（实体联系方法）：由实体、联系、属性三个成份组成。姓名姓名性别性别子女子女工作工作工种工种工具工具使用使用职工职工nn111n用用E-R图进行用户视图设计图进行用户视图设计（三）逻辑结构设计（三）逻辑结构设计49 从从E-R图向关系模型转换：图向关系模型转换：一个实体对应一个关系一个实体对应一个关系模型，实体的属性就是关系的属性。模型，实体的属性就是关系的属性。 两个
28、实体间的联系两个实体间的联系 1：1联系：联系：在两个实体各自的关系模式中各增加一在两个实体各自的关系模式中各增加一个对方实体编码属性项。个对方实体编码属性项。 例如：例如： 教研室（教研室编号、主任编号、教研室名教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.） 主任（主任编号、教研室编号、姓名主任（主任编号、教研室编号、姓名.）两个实体间的联系两个实体间的联系501：n的联系：的联系：在在n方实体的关系模式中增加对方实体的方实体的关系模式中增加对方实体的编码属性项。例如：编码属性项。例如： 教研室（教研室编号、主任编号、教研室名教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.） 教员（教员号、教研室编号、
29、姓名、年龄教员（教员号、教研室编号、姓名、年龄.）n：n的联系：的联系：除两个实体建立关系模式外，把除两个实体建立关系模式外，把“联系联系”也建立关系。也建立关系。 学生（学生号、学生名学生（学生号、学生名.） E 课程（课程号、课程名课程（课程号、课程名.） E 选课（学生号、课程号、成绩）选课（学生号、课程号、成绩） R（四）物理结构设计（四）物理结构设计51设计数据在物理设备上的存储结构设计数据在物理设备上的存储结构1、存储记录、存储记录 包括：数据项、指针和记录开销。包括：数据项、指针和记录开销。2、访问路径、访问路径 建立数据项或数据项组合的索引。建立数据项或数据项组合的索引。3、记
30、录实际存储、记录实际存储 对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选择。择。52关系数据库的规范化设计关系数据库的规范化设计 1、数据依赖、数据依赖最常用的是函数依赖：最常用的是函数依赖：X的每一个具体值都有的每一个具体值都有Y唯一的具体值与之对应，则称唯一的具体值与之对应，则称Y函数依赖于函数依赖于X，或者，或者X函数决定函数决定Y，表示为：，表示为：XYY2 2、规范化设计方法、规范化设计方法 一个关系模式满足某一个指定的约束，称此为一个关系模式满足某一个指定的约束，称此为特定范式的关系模式。特定范式的关系模式。关系数据库的规范化设计和开发关系数据库的规范
31、化设计和开发举例53S（供应商编号）（供应商编号） QTY（发货量）（发货量） 关键词关键词 具体量值具体量值SQTY SQ(关系名)54范式范式满足一定约束要求的关系模式的集合，满足一定约束要求的关系模式的集合，RnNF1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF 55数据库查询数据库查询（一）数据库列查询（一）数据库列查询 1、查询指定的列；2、查询全部列；3、指定条件的查询（二）条件查询（二）条件查询 1、比较大小的查询 2、指定范围的查询 3、指定集合的查询 4、字符匹配的查询 5、设计控制的查询 6、多重条件的查询（三）组合查询（三）组合查询 多条件的任意组合查询。56数据项表达
32、式的查询数据项表达式的查询数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：（1）表达式的形式是任意变化的。）表达式的形式是任意变化的。（2）表达式的计算是临时进行的。）表达式的计算是临时进行的。 需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。 编制这种查询程序需要利用编制这种查询程序需要利用编译技术编译技术，完成对表，完成对表达式的识别和解释执行。达式的识别和解释执行。表达式由中缀式变成后缀式57AB+C*(A+B) * C#逆波兰式符号栈实例58 社会总产值工业总产值农业总产值建筑业总产社会总产值工业总产值农业总产值建筑业总产值运
33、输邮电业总产值商业、饮食业总产值值运输邮电业总产值商业、饮食业总产值 固定资产投资效果（当年工业总产值去年工业总固定资产投资效果（当年工业总产值去年工业总产值）产值）/当年固定资产投资额当年固定资产投资额 物耗率（社会总产值国民收入）物耗率（社会总产值国民收入）/社会总产值社会总产值 四、数据库系统在四、数据库系统在DSS中的作用中的作用 591、 数据是最基本的决策资源数据是最基本的决策资源 数据反映了事物在量值方面大小。数据反映了事物在量值方面大小。 1）数据归约（分离、合并、聚集等）数据归约（分离、合并、聚集等） 2）聚集值的数据细节）聚集值的数据细节 3）多重数据源的数据）多重数据源的
34、数据 4）历史数据用于预测）历史数据用于预测 5）数据不同精度的查询）数据不同精度的查询四、数据库系统在四、数据库系统在DSS中的作用中的作用602、数据是模型组合的基础、数据是模型组合的基础 每个数学模型都需要输入数据和计算结果的输出数每个数学模型都需要输入数据和计算结果的输出数据。据。 对于一个较复杂的问题，要多个模型组合起来，对于一个较复杂的问题，要多个模型组合起来，共同辅助决策。模型之间的组合一般是通过数据来实共同辅助决策。模型之间的组合一般是通过数据来实现，即：现，即： 一个模型的输出数据是另一个模型的输入数据，一个模型的输出数据是另一个模型的输入数据，或者是一个模型输出数据经过加工
35、处理后成为另一个或者是一个模型输出数据经过加工处理后成为另一个模型的输入数据。模型的输入数据。3、演绎数据库、演绎数据库 61 演绎数据库基本概念演绎数据库基本概念 演绎数据库的研究始于演绎数据库的研究始于70年代中期，由年代中期，由于于J.Minker和和Gallaire等人首创。等人首创。 将人工智能中的将人工智能中的演绎功能与关系数据库相演绎功能与关系数据库相结合结合而产生的一种新的数据库叫而产生的一种新的数据库叫演绎数据库演绎数据库。62演绎功能演绎功能 + 关系数据库关系数据库 演绎数据库演绎数据库 演绎推理：假言推理（形式逻辑）演绎推理：假言推理（形式逻辑） P，PQ Q P、Q为
36、事实，为事实， PQ 为规则。为规则。 从已知的关系数据库中一事实（实数据）推出一从已知的关系数据库中一事实（实数据）推出一些新数据，这些新数据是数据库中所没有的。些新数据，这些新数据是数据库中所没有的。演绎推理推出的新数据称为虚数据。演绎推理推出的新数据称为虚数据。63表表 父子关系数据库父子关系数据库F（f ， s）f（父）（父）s（子）（子）李平李平李学李学李学李学李同李同李同李同李山李山刘定刘定刘军刘军刘军刘军刘思刘思64建立如下两种逻辑规则：建立如下两种逻辑规则：1祖孙规则祖孙规则 F（X，Z）F（Z，Y）G（X，Y） 该规则表示该规则表示X是是Z的父亲，的父亲，Z是是Y的父亲，则的
37、父亲，则X是是Y的祖的祖父。父。 通过以上规则得出的祖孙关系为：通过以上规则得出的祖孙关系为： 李学李学李山李山 ， 李平李平李同李同 ， 刘定刘定刘思刘思65f（父）（父）s（子）（子）李平李平李学李学李学李学李同李同李同李同李山李山刘定刘定刘军刘军刘军刘军刘思刘思Z(祖祖)C(孙孙)李平李平李同李同李学李学李李山山刘定刘定刘思刘思ijk获取祖孙数据库的程序是用二重循环来完成的662祖先规则祖先规则（1） F（X，Y）A（X，Y）（2） A（X，Z）F（Z，Y）A（X，Y） 其中：其中： （1）表示）表示X是是Y的父亲，则的父亲，则X是是Y的祖先，的祖先， （2）表示）表示X是是Z的祖先，的
38、祖先，Z是是Y的父亲，则的父亲，则X是是 Y的祖先。的祖先。 父子关系父子关系F通过以上规则得到祖先关系通过以上规则得到祖先关系A。67主程序k：=1检索数据库 F（fk，sk）输出： sk（某晚辈） fk（祖先）调用过程A（a， fk）k：=k+1k n ? 结束YNA（a，z）i ：= 1检索数据库是否存在F（fi，si=z）?输出：fi（祖先）调用A（a，fi）i ：= i+1i n?退出YYNN过程祖先祖先-子孙推理算法流程子孙推理算法流程思考：设计算法流程，实现从父子数据库中找出祖孙关系的数据并送入祖孙数据库中。69 演绎数据库系统由三部分组成：演绎数据库系统由三部分组成： 传统数据
39、库系统传统数据库系统 具有演绎推理的机构具有演绎推理的机构 在实数据中推出虚数据。在实数据中推出虚数据。 数据库和演绎推理之间的接口数据库和演绎推理之间的接口 演绎推理机构是逻辑的，而数据库是非逻辑的，演绎推理机构是逻辑的，而数据库是非逻辑的，两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。70演绎数据库系统结构演绎数据库系统结构规则集演绎推理接口数据库管理系统数据库71 演绎数据库演绎数据库演绎推理加入数据库系统的功能中演绎推理加入数据库系统的功能中。智能数据库智能数据库在数据库系统中加入归纳推理，类比推理等或然性在数据库系统中加入归纳推理，类比推理等或然
40、性推理，或加入自然语言理解，语音识别等人工智能推理，或加入自然语言理解，语音识别等人工智能中更多的技术中更多的技术。知识库知识库对知识的存储和管理，不同于数据库。对知识的存储和管理，不同于数据库。思考：演绎数据库的目的是什么？是指具有演绎推理能力的数据库。一般地，它用一个数据库管理系统和一个规则管理系统来实现。将推理用的事实数据存放在数据库中，称为外延数据库；用逻辑规则定义要导出的事实，称为内涵数据库。主要研究内容为，如何有效地计算逻辑规则推理。具体为：递归查询的优化、规则的一致性维护等。3.3人机交互与问题综合系统1.人机交互系统人机交互系统2.问题综合系统问题综合系统3.决策支持系统的综合
41、部件决策支持系统的综合部件741、人机交互系统、人机交互系统75 人机交互的三个元素：人机交互的三个元素：交互设备交互设备 计算机系统的输入输出设备计算机系统的输入输出设备交互软件交互软件 展示各种交互功能的核心展示各种交互功能的核心人的因素人的因素 用户操作模型用户操作模型人机交互方式人机交互方式76人机交互方式有多种形式人机交互方式有多种形式菜单菜单填表填表命令语言命令语言屏幕显示屏幕显示窗口窗口报表输出报表输出复杂报表的示意图复杂报表的示意图77表 名 称日期和页数数 据 项 栏 目记录栏目框 架 和 数 据（含 数 据 项 表 达 式）文 字 说 明（含 统 计 数 据）多媒体表现与多
42、媒体查询多媒体表现与多媒体查询78（一）多媒体数据特征（一）多媒体数据特征复合性复合性：多个媒体的复合：多个媒体的复合多样性多样性数据形式与数据操纵的多样性数据形式与数据操纵的多样性（图形、视频、声音等）（图形、视频、声音等）数据量大：点阵数据数据量大：点阵数据关系复杂关系复杂 （二）多媒体信息系统（二）多媒体信息系统多媒体查询多媒体查询79基于内容的检索基于内容的检索1.静止图象检索静止图象检索根据特征检索（检索特征包括：颜色、纹理、形状）根据特征检索（检索特征包括：颜色、纹理、形状）相似性检索（基于样本图象的相似性检索）相似性检索（基于样本图象的相似性检索）浏览检索浏览检索2.视频检索视频
43、检索镜头分割镜头分割镜头分析与描述镜头分析与描述镜头的高层组织镜头的高层组织多媒体内容检索的应用多媒体内容检索的应用801.图象数据库检索图象数据库检索大容量图象数据库的检索，如医疗图象、地球遥感、大容量图象数据库的检索，如医疗图象、地球遥感、面孔图象等图象数据库的检索。面孔图象等图象数据库的检索。2.新闻节目的组织新闻节目的组织根据不同的主题将新闻报道进行组织和划分，便利根据不同的主题将新闻报道进行组织和划分，便利新闻资料的制作和检索。新闻资料的制作和检索。3.体育节目的编辑体育节目的编辑根据需要检索足球射门、慢动作重放、比分改变、根据需要检索足球射门、慢动作重放、比分改变、球场换人等镜头。
44、球场换人等镜头。如何理解“检索”和“查询”的不同？2、问题综合系统、问题综合系统 82 问题综合系统在决策支持系统的统一结构形问题综合系统在决策支持系统的统一结构形式中和人机交互系统结合在一起形成综合部件。式中和人机交互系统结合在一起形成综合部件。 人机交互系统主要实现人机对话和对人机交互系统主要实现人机对话和对DSS的的控制。控制。 问题综合系统完成的任务是：问题综合系统完成的任务是： 在决策问题用在决策问题用DSS语言描述（形式化）后，完语言描述（形式化）后，完成对成对DSS问题的分析和求解。问题的分析和求解。决策支持系统的综合部件决策支持系统的综合部件83 （1）决策支持系统语言决策支持
45、系统语言 决策支持系统既要达到综合模型部件和决策支持系统既要达到综合模型部件和数据部件的作用，又要起到人机交互对话数据部件的作用，又要起到人机交互对话作用，是需要利用很强能力的语言来完成。作用，是需要利用很强能力的语言来完成。 84 目前，计算机的语言主要是数值计算语言（目前，计算机的语言主要是数值计算语言（PASCAL 、C等）和数据库语言（等）和数据库语言（FOXPRO 、ORACLE等）两大类。等）两大类。 数值计算语言具有很强的计算能力，包括树、图的指数值计算语言具有很强的计算能力，包括树、图的指针链表计算、递归运算等，但它不能直接对数据库进行操针链表计算、递归运算等，但它不能直接对数
46、据库进行操作。作。 数据库语言有很强的数据处理能力，对数据库中大量数据库语言有很强的数据处理能力，对数据库中大量数据进行增加、删除、修改、查询等能力，但它的数值计数据进行增加、删除、修改、查询等能力，但它的数值计算能力很弱。算能力很弱。85 决策支持系统语言需要数值计算和数据处理的集成。决策支持系统语言需要数值计算和数据处理的集成。 目前市场上还没有一种能包括这两类语言的综合语言。目前市场上还没有一种能包括这两类语言的综合语言。只能通过接口语言（如只能通过接口语言（如ODBC、 ADO等）将两类语言联等）将两类语言联系起来系起来。 决策支持系统语言是数值计算语言（如决策支持系统语言是数值计算语
47、言（如C）和数据库）和数据库语言（如语言（如FOXPRO）以及接口语言（如）以及接口语言（如ODBC）集成的语）集成的语言。言。 86 实现DSS的人机交互系统和问题综合系统，用这种集成语言来描述决策问题、求解问题。（2）综合部件功能）综合部件功能87 控制模型的运行控制模型的运行 多模型的组合运行多模型的组合运行 人机交互人机交互 数值计算和数据处理数值计算和数据处理3.4 模型库系统3.5 组合模型的决策支持系统883.4 模型库系统模型库系统89模型应用的发展：模型应用的发展：单模型多模型（无组织）模型包（简单组织）模型库菜单命令式模型库管理系统变量数组单文件文件系统（多文件）文件间相互
48、独立数据库数据库管理系统对比数据库：1、模型库、模型库90模型库的概念模型库的由来（模型应用水平的不断提高）模型程序：即用即编；谁用谁编模型程序包：结构简单；相互独立；数据不共享模型库：共享；可重用；可管理；相关模型库具有一定组织结构的模型集合由模型库管理系统进行管理每个模型都具有辅助决策能力多个模型能有效地组织成系统多个模型的连接需要利用共享的数据库模型库（续）模型库（续）91模型库中模型的种类及其表示数学模型 表现形式为：方程、算法和程序 计算机中采用模型程序形式，用数值计算语言（如Pascal等）编制。数据处理模型 对数据库中数据的处理，数据处理模型的基本工作为对数据的选择、投影、旋转、
49、排序和运算等。用数据库语言（如FoxPro等）编制。模型库（续）模型库（续）92图形、图象模型 主要用于人机交互 图形模型表示为：向量数据形式或绘图程序形式 图象模型表示为：点阵数据形式报表模型 人机交互的输出形式 报表模型表示为：程序形式智能模型 主要是人工智能的专家系统，通过知识推理达到专家解决问题的能力。 智能模型表示为：递归能力很强的PROLOG、C语言编制的程序。2、模型库的组织和存储、模型库的组织和存储93模型库的存储需求模型库的存储需求1个模型对应个模型对应24个文件：个文件： 源程序文件源程序文件 目标程序文件目标程序文件 模型说明文件模型说明文件 数据描述文件数据描述文件模型
50、库的组织和存储（续）模型库的组织和存储（续）94模型库由字典库和文件库两者组成模型库由字典库和文件库两者组成字典库字典库作用作用模型文件的索引模型文件的索引便利模型的分类便利模型的分类便利对模型的查询和修改便利对模型的查询和修改组织结构组织结构文本形式文本形式适用于单个模型适用于单个模型菜单形式菜单形式适用于模型软件包适用于模型软件包数据库形式数据库形式适用于适用于DSS95模型名模型名源程序名源程序名 目标程序名目标程序名AA.c A.exe字典库 A.c源文件文件库A.exe目标文件模型库的组织和存储（续）模型库的组织和存储（续）96模型文件库模型文件库模型文件存储方式模型文件存储方式 在