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1、 第第 2 章章 决决 策策 支支 持持第二章 目录n2.1 决策与决策支持决策与决策支持n2.2 模型的决策支持模型的决策支持n2.3 决策方案的决策支持决策方案的决策支持n2.1 决策与决策支持决策与决策支持2.1 决策与决策支持 2.1.1 2.1.1 决策决策 决策自古有之，从客观讲，决策就是制定政策，决策自古有之，从客观讲，决策就是制定政策，从微观讲，决策就是做出决定。从微观讲，决策就是做出决定。决策决策是指个人或集体为了达到或实现某一目标，是指个人或集体为了达到或实现某一目标，借助一定的科学手段和方法，从若干备选方案中选择借助一定的科学手段和方法，从若干备选方案中选择或综合成一个满
2、意合理的方案，并付诸实施的过程。或综合成一个满意合理的方案，并付诸实施的过程。长期以来，决策主要是依靠人的经验，称为经验决策。长期以来，决策主要是依靠人的经验，称为经验决策。经验决策的优点是，决策时间短，效率高。经验决策的优点是，决策时间短，效率高。诸葛亮作诸葛亮作“隆中对隆中对”而奠定了三分天下，曹操而奠定了三分天下，曹操“赤壁之赤壁之战战”的决策便使百万雄兵毁于一旦。的决策便使百万雄兵毁于一旦。据美国近年统计，每百个新厂约有二分之一在两年内倒据美国近年统计，每百个新厂约有二分之一在两年内倒闭，五年后只有三分之一幸存，大多数的经营失败是由于闭，五年后只有三分之一幸存，大多数的经营失败是由于决
3、策失误。决策失误。西方管理界流行着这样一个说法：西方管理界流行着这样一个说法：“管理的重心在经营，管理的重心在经营，经营的关键是决策经营的关键是决策”。经验决策经验决策2008年4万亿政府投资决策2008年4万亿政府投资决策 科学决策是决策者依据科学方法、科学程序、科学手段所科学决策是决策者依据科学方法、科学程序、科学手段所进行的决策工作。进行的决策工作。科学决策的主要特点是科学决策的主要特点是：（1 1）有科学的决策体系和运作机制。决策体系包括决策）有科学的决策体系和运作机制。决策体系包括决策系统、参谋系统、信息系统、执行系统和监督系统。系统、参谋系统、信息系统、执行系统和监督系统。（2 2
4、）遵循科学的决策过程。决策过程包括：提出问题和）遵循科学的决策过程。决策过程包括：提出问题和确定目标；拟定决策方案；决策方案的评估和优选；决策的实确定目标；拟定决策方案；决策方案的评估和优选；决策的实施和反馈。施和反馈。（3 3）重视）重视“智囊团智囊团”在决策中的参谋咨询作用。在决策中的参谋咨询作用。（4 4）运用现代科学技术和科学方法。）运用现代科学技术和科学方法。科学决策科学决策 著名的学者著名的学者.西蒙认为决策过程由西蒙认为决策过程由四大步骤四大步骤组成：组成：（1 1）确定决策目标；）确定决策目标；（2 2）拟定各种被选方案；）拟定各种被选方案；（3 3）从各种被选方案中进行选择；
5、）从各种被选方案中进行选择；（4 4）执行方案。）执行方案。决策过程中四大步骤可以分成更详细的决策过程中四大步骤可以分成更详细的八个步骤八个步骤：提出问题；确定目标；价值准则；拟定方案；提出问题；确定目标；价值准则；拟定方案；分析评价；选定方案；试验验证；普遍实施。分析评价；选定方案；试验验证；普遍实施。2 2.1.2.1.2决策过程决策过程与决策技术与决策技术1.1.提出问题提出问题 怎样才能发现和提出问题呢？一般途径为：怎样才能发现和提出问题呢？一般途径为：(1)(1)寻找差距。寻找差距。(2)(2)确定问题的性质，特点和范围。确定问题的性质，特点和范围。2.2.确定目标确定目标 决策目标
6、的正确与否对决策的成败关系极大。决策目标的正确与否对决策的成败关系极大。决策目标有三个特点：决策目标有三个特点：目标概念明确或者决策目标数量化；目标概念明确或者决策目标数量化；决策目标有时间限制，在规定的时间内完成；决策目标有时间限制，在规定的时间内完成；决策目标可能有约束条件限制。决策目标可能有约束条件限制。3.3.价值标准价值标准 价值标准是落实目标，评价和选择方案的依据，通过许多数量化指标价值标准是落实目标，评价和选择方案的依据，通过许多数量化指标来反映。例如，产量、产值、成本、质量、效益等。来反映。例如，产量、产值、成本、质量、效益等。确定价值准则的科学方法是：确定价值准则的科学方法是
7、：（1 1）把目标分解成若干层次的确定价值指标。如学术价值、经济价值）把目标分解成若干层次的确定价值指标。如学术价值、经济价值和社会价值，每类价值可分为若干项，每项分若干条；和社会价值，每类价值可分为若干项，每项分若干条；（2 2）规定价值的主次；）规定价值的主次；（3 3）指明实现这些指标的约束条件。）指明实现这些指标的约束条件。4.4.拟定方案拟定方案 拟定方案主要是寻找达到目标的有效途径。拟定方案主要是寻找达到目标的有效途径。拟定方案大体上可分为大胆设想和精心设计两个阶段。拟定方案大体上可分为大胆设想和精心设计两个阶段。5.5.分析评估分析评估 在拟定出一批备选方案后，按价值标准，对各种
8、备择方案进在拟定出一批备选方案后，按价值标准，对各种备择方案进行分析评估，一般有三个方法：行分析评估，一般有三个方法：经验评价法；经验评价法；数学分析法；数学分析法；试验法。试验法。数学分析法是对拟定的备选方案建立相应的模型，特别是建数学分析法是对拟定的备选方案建立相应的模型，特别是建立多模型组合的决策支持系统（立多模型组合的决策支持系统（DSSDSS），并利用计算机对决策支持），并利用计算机对决策支持系统进行计算，它的解代表了备择方案的结果，决策支持系统的系统进行计算，它的解代表了备择方案的结果，决策支持系统的计算使决策者对备择方案有了数量化依据。这种方法更科学。计算使决策者对备择方案有了数
9、量化依据。这种方法更科学。由于计算机的普及应用，将备择方案建立模型或决策支持系由于计算机的普及应用，将备择方案建立模型或决策支持系统并求解，已成为方案评价的基本手段。统并求解，已成为方案评价的基本手段。6.6.选择方案选择方案 从各种可供选择的方案中选取其中一种方案或将多个方案综从各种可供选择的方案中选取其中一种方案或将多个方案综合成一种方案。最后选定的方案，不一定对每一个特定的指标都合成一种方案。最后选定的方案，不一定对每一个特定的指标都是最佳的，一般能达到多个主要的指标，又能兼顾其它指标。是最佳的，一般能达到多个主要的指标，又能兼顾其它指标。若采用模型技术，特别是优化模型，由于模型的求解过
10、程中，若采用模型技术，特别是优化模型，由于模型的求解过程中，已经考虑了各种可能的方案，故模型的计算结果本身就完成了方已经考虑了各种可能的方案，故模型的计算结果本身就完成了方案的选优。案的选优。采用决策支持系统，利用改变方案的能力，对多个不同的决采用决策支持系统，利用改变方案的能力，对多个不同的决策支持系统方案的计算，通过决策者来完成选择方案的决断。策支持系统方案的计算，通过决策者来完成选择方案的决断。7.7.试验验证试验验证 对于重大问题做决策时，先选几个典型单位做试验，对于重大问题做决策时，先选几个典型单位做试验，验证决策方案运行的可靠性。决策方案试验的验证为决策验证决策方案运行的可靠性。决
11、策方案试验的验证为决策者做最后的决策提供依据。者做最后的决策提供依据。我国改革开放政策的决断在深圳、珠海进行试验就是我国改革开放政策的决断在深圳、珠海进行试验就是典型的实例。典型的实例。一个新制定的政策，在执行过程中会表现为一个新制定的政策，在执行过程中会表现为“浴盆浴盆规律规律”，即，即 早期失效阶段（因习惯势力的阻力造成）。早期失效阶段（因习惯势力的阻力造成）。中期时，政策发挥有效功能是偶然失效阶段。中期时，政策发挥有效功能是偶然失效阶段。晚期出现耗损失效阶段（主客观条件发生变化，政晚期出现耗损失效阶段（主客观条件发生变化，政策老化造成）。策老化造成）。8.8.普遍实施普遍实施 在试验验证
12、中，如果试验成功，即可进入全面普遍在试验验证中，如果试验成功，即可进入全面普遍实施阶段。如果不行，即必须反馈回去，进行决策修正。实施阶段。如果不行，即必须反馈回去，进行决策修正。决策包括决策包括“硬技术硬技术”和和“软技术软技术”。“硬技术硬技术”是运用数学化、模型化、计算机化等来完成决策是运用数学化、模型化、计算机化等来完成决策工作，提供了解决决策问题的定量分析手段，并创造出了一些实工作，提供了解决决策问题的定量分析手段，并创造出了一些实用方法和技术。用方法和技术。如解决多变量决策问题的线性规划法，解决风险性决策问题如解决多变量决策问题的线性规划法，解决风险性决策问题的动态规划法，解决综合性
13、问题的效益分析法等，并相应地建立的动态规划法，解决综合性问题的效益分析法等，并相应地建立了各种类型的专用模型。由简单到复杂，为解决多目标、多变量、了各种类型的专用模型。由简单到复杂，为解决多目标、多变量、动态型和概率型的决策问题提供了有效的手段。动态型和概率型的决策问题提供了有效的手段。决策问题的复杂程度与三个因素有关：变量数目多少、不确决策问题的复杂程度与三个因素有关：变量数目多少、不确定程度和时间因素。定程度和时间因素。决策技术决策技术复杂程度类型数学手段最简单单变量、静态、确定型算术、代数、极值原理单因素多变量、静态、确定型矩阵代数、线性规划、非线性规划单变量、静态、概率型概率论基本原理
14、单变量、动态、确定型微分方程双因素多变量、静态、概率型多元统计分析多变量、动态、确定型动态规划、自动控制理论单变量、动态、概率型存货理论、排队论、马尔可夫过程论三因素多变量、动态、概率型复杂的随机过程表2.1 各类型决策问题的常用数学手段 决策决策“软技术软技术”是专家智囊集体的智慧，对于重大是专家智囊集体的智慧，对于重大的极其复杂的非结构化决策需要利用的极其复杂的非结构化决策需要利用“软技术软技术”来解决。来解决。专家的智慧体现在创新，通过对大量信息的分解、专家的智慧体现在创新，通过对大量信息的分解、组合或变换，创造出新的思想、新的知识、新的方案等。组合或变换，创造出新的思想、新的知识、新的
15、方案等。决策支持系统是支持决策的计算机技术。它是在决决策支持系统是支持决策的计算机技术。它是在决策策“硬技术硬技术”的基础上，结合决策的基础上，结合决策“软技术软技术”来解决半来解决半结构化的决策问题。结构化的决策问题。决策体系由决策系统、参谋（智囊）系统、信息系决策体系由决策系统、参谋（智囊）系统、信息系统、执行系统与监督系统这五大部分组成一个统一整体。统、执行系统与监督系统这五大部分组成一个统一整体。1.1.决策系统决策系统 决策系统是决策体系的核心，由负有决策责任的领决策系统是决策体系的核心，由负有决策责任的领导者组成。导者组成。决策系统的主要任务是：对智囊系统提供的各种方决策系统的主要
16、任务是：对智囊系统提供的各种方案进行选择，选取其中一个方案，也可以综合成一个方案进行选择，选取其中一个方案，也可以综合成一个方案，以保证决策的科学性和准确性，并迅速做出决策和案，以保证决策的科学性和准确性，并迅速做出决策和实施决策。实施决策。2.1.3 2.1.3 决策体系决策体系与决策信息与决策信息2.2.参谋（智囊）系统参谋（智囊）系统 参谋（智囊）系统也称为咨询系统。它充分利用信息系参谋（智囊）系统也称为咨询系统。它充分利用信息系统提供的信息为决策系统拟订各种备选方案。统提供的信息为决策系统拟订各种备选方案。如美国的兰德公司，日本的野村综合研究所。如美国的兰德公司，日本的野村综合研究所。
17、3.3.信息系统信息系统 为决策服务的信息系统，主要是为决策服务的信息系统，主要是决策信息系统决策信息系统和和决策支决策支持传统持传统。信息系统以计算机和网络技术为基础，为决策系统提供信息系统以计算机和网络技术为基础，为决策系统提供决策所需要的各种信息，完成信息的收集、加工和使用。决策所需要的各种信息，完成信息的收集、加工和使用。决策支持系统是利用决策支持系统是利用“模型，数据，对话模型，数据，对话”组成决策方组成决策方案形式辅助决策。案形式辅助决策。4.4.执行系统执行系统 执行系统是指执行决策系统的各项决策指令并付诸执行系统是指执行决策系统的各项决策指令并付诸实施的系统。执行系统在执行决策
18、指令的过程中，又将实施的系统。执行系统在执行决策指令的过程中，又将执行情况及信息反馈到决策系统。执行情况及信息反馈到决策系统。5.5.监督系统监督系统 监督系统是对执行系统贯彻执行决策系统的指令情监督系统是对执行系统贯彻执行决策系统的指令情况进行各方面的检查监督。况进行各方面的检查监督。决策体系运行过程概括为：决策体系运行过程概括为：参谋（智囊）系统利用信息系统制定决策方案提供参谋（智囊）系统利用信息系统制定决策方案提供给决策系统，决策系统利用信息系统提供的信息对智囊给决策系统，决策系统利用信息系统提供的信息对智囊系统提供的方案进行决策。系统提供的方案进行决策。决策系统的决策指令，在监督系统的
19、监督下，由执行决策系统的决策指令，在监督系统的监督下，由执行系统贯彻执行，执行的情况和结果，又经过智囊系统和系统贯彻执行，执行的情况和结果，又经过智囊系统和信息系统反馈到决策系统。信息系统反馈到决策系统。决策体系的运行决策体系的运行1 1.信息与知识信息与知识 C.E.Shannon最早在通讯理论中定义信息是用来消最早在通讯理论中定义信息是用来消除不确定性的度量。除不确定性的度量。（1）数据是客观事物的符号表示。）数据是客观事物的符号表示。例如：例如：45是数字表示的数据；高山是字符表示的数是数字表示的数据；高山是字符表示的数据。据。（2）信息是含有一定意义的数据。）信息是含有一定意义的数据。
20、例如：某书的价格为例如：某书的价格为45元；张三的年龄是元；张三的年龄是45岁；某岁；某人的姓名是高山；哪座高山风景很好等均是信息。人的姓名是高山；哪座高山风景很好等均是信息。决策信息决策信息 （3 3）知识是发挥作用的信息。）知识是发挥作用的信息。例如：一张卫星照片它存在大量的数据，经过分析例如：一张卫星照片它存在大量的数据，经过分析后，呈现了山脉、河流、植被等信息。这些信息对军事后，呈现了山脉、河流、植被等信息。这些信息对军事人员构成了军事知识，对一般人员觉得无用，不是这些人员构成了军事知识，对一般人员觉得无用，不是这些人的知识。人的知识。（4 4）智慧是利用知识进行创新。）智慧是利用知识
21、进行创新。例如：诸葛亮用例如：诸葛亮用“空城计空城计”退兵。退兵。犹太人成功的秘诀是犹太人成功的秘诀是“比起知识来，更重视智慧比起知识来，更重视智慧”，“金钱可以被夺走，但是知识和智慧不会被夺走金钱可以被夺走，但是知识和智慧不会被夺走”，这些法则使有近这些法则使有近2 2千年没有国家的犹太人不但生存下来，千年没有国家的犹太人不但生存下来，而且引起国际社会的关注而且引起国际社会的关注。增加增加含义含义发挥发挥作用作用数据数据信息信息知识知识智慧智慧创新创新图图2.32.3数据、信息、知识、智慧的关系数据、信息、知识、智慧的关系 决策信息是对决策过程发生作用的消息、情报和知决策信息是对决策过程发生
22、作用的消息、情报和知识的总称。识的总称。决策者只有快速准确地获得信息，有效地利用信息，决策者只有快速准确地获得信息，有效地利用信息，适时把握决策时机，才能获得较好的决策效益。适时把握决策时机，才能获得较好的决策效益。信息与决策具有相互支持和相互依赖的关系，正确信息与决策具有相互支持和相互依赖的关系，正确掌握信息，利用信息与决策是决策科学的重要内容。掌握信息，利用信息与决策是决策科学的重要内容。决策信息决策信息 在在DSSDSS发展历史中，决策支持是一个先导概念，决策发展历史中，决策支持是一个先导概念，决策支持的概念形成若干年后，才出现决策支持系统。支持的概念形成若干年后，才出现决策支持系统。K
23、een Keen和和MortonMorton认为，决策支持是指用计算机来达到认为，决策支持是指用计算机来达到如下的目的：如下的目的：帮助经理在非结构化任务中作出决策；帮助经理在非结构化任务中作出决策；试探用试探用多个不同的结构化方法去尝试解决非结构化问题。多个不同的结构化方法去尝试解决非结构化问题。支持而不是代替经理的判断力；支持而不是代替经理的判断力；改进决策的效能（改进决策的效能（EffectivenessEffectiveness），而不是提），而不是提高决策的效率（高决策的效率（EfficiencyEfficiency）。）。2.1.4 决策支持概念决策支持概念1.1.模型的决策支持模
24、型的决策支持 模型是对客观事物的特征和变化规律的一种科学抽象，模型是对客观事物的特征和变化规律的一种科学抽象，通过研究模型来揭示决策问题原型的形状、特征和本质。通过研究模型来揭示决策问题原型的形状、特征和本质。模型方法是制定各类决策问题的基本方法和主要工具。模型方法是制定各类决策问题的基本方法和主要工具。对于数学模型，需要建立变量与参数构成的方程式。对于数学模型，需要建立变量与参数构成的方程式。通过模型的算法，求出变量的值和方程的值。通过模型的算法，求出变量的值和方程的值。数学模型辅助决策就是要求决策者按模型所求出的值去数学模型辅助决策就是要求决策者按模型所求出的值去做决策。做决策。决策支持的
25、能力决策支持的能力 对一个决策问题在没有掌握它的本质和规律时，它是一个非结对一个决策问题在没有掌握它的本质和规律时，它是一个非结构化决策问题，通过人们不懈的努力，建立了该问题的模型，找构化决策问题，通过人们不懈的努力，建立了该问题的模型，找到它的本质和规律后，该问题就变成了一个结构化决策问题。到它的本质和规律后，该问题就变成了一个结构化决策问题。19391939年，苏联数学家康托罗维奇提出了线性规划问题。年，苏联数学家康托罗维奇提出了线性规划问题。1947 1947年，美国数学家年，美国数学家G.B.G.B.丹齐克提出了求解线性规划问题的丹齐克提出了求解线性规划问题的通用方法通用方法单纯形法。
26、单纯形法。1951 1951年，美国经济学家年，美国经济学家T.C.T.C.库普曼斯把线性规划应用到经济库普曼斯把线性规划应用到经济领域。领域。从此，应用线性规划模型解决决策问题已从此，应用线性规划模型解决决策问题已从非结构化决策问从非结构化决策问题变成了结构化决策问题了题变成了结构化决策问题了。管理科学管理科学/运筹学是这种决策支持方式。运筹学是这种决策支持方式。2.“2.“如果，将怎样如果，将怎样”（whatwhatifif）分析的决策支持）分析的决策支持 在已建立的模型求出最优解后，对决策问题进行各在已建立的模型求出最优解后，对决策问题进行各种各样的假设，并通过模型计算，对各种结果进行深
27、入种各样的假设，并通过模型计算，对各种结果进行深入分析，研究最优解会有怎样的变化，这种分析称为分析，研究最优解会有怎样的变化，这种分析称为“如如果，将怎样果，将怎样”（whatwhatifif）分析。）分析。决策支持系统的初期是采用这种决策支持方式。决策支持系统的初期是采用这种决策支持方式。见书见书3939页表页表2.22.2“如果，将怎样如果，将怎样”（whatwhatifif）分析的基本作用：）分析的基本作用：（1 1）优化模型的许多参数在建模时是很难精确确定）优化模型的许多参数在建模时是很难精确确定的，只能是对一些数据的估计。通过的，只能是对一些数据的估计。通过whatwhatifif分
28、析可以分析可以找出哪些系数是需要重新精确定义的灵敏度参数。找出哪些系数是需要重新精确定义的灵敏度参数。（2 2）通过）通过whatwhatifif分析，即使不求解，也可以表分析，即使不求解，也可以表明模型参数的变化是否会改变最优解。明模型参数的变化是否会改变最优解。（3 3）whatwhatifif分析可以表明改变这些决策对结果分析可以表明改变这些决策对结果的影响，的影响，whatwhatifif分析在求得基本模型的最优解后，为分析在求得基本模型的最优解后，为管理层的决策能提供非常有用的信息。管理层的决策能提供非常有用的信息。3.3.决策问题方案的决策支持决策问题方案的决策支持 多模型组合形成
29、决策问题方案能扩大单模型的决策多模型组合形成决策问题方案能扩大单模型的决策支持能力。支持能力。每个模型所需要的数据都不相同，模型之间的数据每个模型所需要的数据都不相同，模型之间的数据的转换也是一项很繁琐的工作。的转换也是一项很繁琐的工作。对于多模型的组合，一般的方法是对每个模型分别对于多模型的组合，一般的方法是对每个模型分别由计算机来计算。模型间的数据转换由人在计算机外人由计算机来计算。模型间的数据转换由人在计算机外人工来进行。工来进行。见书见书9494页页 模型之间的数据的转换是一个数据处理问题，应该模型之间的数据的转换是一个数据处理问题，应该建立建立数据处理模型数据处理模型（区别于数学模型
30、）来完成。（区别于数学模型）来完成。数学模型数学模型计算比较复杂，需要进行矩阵运算、循环计算比较复杂，需要进行矩阵运算、循环和迭代，甚至用到递归，一般用数值计算语言（即高级语和迭代，甚至用到递归，一般用数值计算语言（即高级语言，如言，如PASCALPASCAL、C C、FORTRANFORTRAN等）来编程和求解。等）来编程和求解。数据处理模型数据处理模型，不需要进行复杂的计算，但处理的数，不需要进行复杂的计算，但处理的数据量很大，要进行数据存储结构的转换，一般用数据库语据量很大，要进行数据存储结构的转换，一般用数据库语言（如言（如FOXPROFOXPRO、ORACLEORACLE等）来编程。
31、等）来编程。多模型的组合要求把两类不同语言编制的程序结合多模型的组合要求把两类不同语言编制的程序结合起来，需要解决计算机中两个问题：起来，需要解决计算机中两个问题：（1 1）两类语言的接口。）两类语言的接口。9090年代中、末期出现的年代中、末期出现的ODBCODBC、ADOADO软件是两类语言通用接口。软件是两类语言通用接口。（2 2）两类语言的集成。）两类语言的集成。集成两类不同语言的模型，集成两类不同语言的模型，需要有一个控制程序来组合多个模型，形成系统方案。需要有一个控制程序来组合多个模型，形成系统方案。这种集成语言一般采用宿主语言，如以这种集成语言一般采用宿主语言，如以C C语言为主
32、语言，语言为主语言，在在C C中嵌入数据库语言，形成的宿主语言。中嵌入数据库语言，形成的宿主语言。决策支持系统（决策支持系统（DSSDSS）基本上是属于这种决策支持）基本上是属于这种决策支持方式。方式。4.4.自动生成决策问题方案的决策支持自动生成决策问题方案的决策支持 决策问题方案一般是由程序员根据决策问题的要求决策问题方案一般是由程序员根据决策问题的要求，选择解决该问题的模型，数据及多模型的组合方式，选择解决该问题的模型，数据及多模型的组合方式，再编制该问题的决策支持系统方案，通过计算得到该方再编制该问题的决策支持系统方案，通过计算得到该方案的解，并评价方案。案的解，并评价方案。当把所有模
33、型和各类数据都作为决策资源存入模型当把所有模型和各类数据都作为决策资源存入模型库与数据库中，即模型库中既有数学模型，也有数据处库与数据库中，即模型库中既有数学模型，也有数据处理模型和人机交互模型等，数据库中既存有公用数据也理模型和人机交互模型等，数据库中既存有公用数据也存有私有数据，它们都作为决策资源。存有私有数据，它们都作为决策资源。决策问题是将决策问题是将模型资源模型资源和和数据资源数据资源作为积木块进行作为积木块进行组合，搭建成系统方案的处理过程，我们用总控程序组合，搭建成系统方案的处理过程，我们用总控程序来描述。来描述。这时的这时的总控程序总控程序就简单了，它只是控制模型运行、就简单了
34、，它只是控制模型运行、存取数据和人机对话进行判断这三者结合的控制流程。存取数据和人机对话进行判断这三者结合的控制流程。利用计算机的系统快速原型法能自动生成决策支持利用计算机的系统快速原型法能自动生成决策支持系统控制程序，达到控制模型程序的运行，数据库中系统控制程序，达到控制模型程序的运行，数据库中数据的存取及人机对话，实现了决策问题方案的自动数据的存取及人机对话，实现了决策问题方案的自动生成。生成。当某个决策方案需要改变其中某个模型为另外的模当某个决策方案需要改变其中某个模型为另外的模型，或者改变存取数据库中数据时，只须修改决策支持型，或者改变存取数据库中数据时，只须修改决策支持系统控制程序中
35、模型的调用或数据的存取，通过方案的系统控制程序中模型的调用或数据的存取，通过方案的自动生成就能够快速生成新的决策支持系统方案。自动生成就能够快速生成新的决策支持系统方案。决策方案的自动生成为改变决策方案带来快捷和方决策方案的自动生成为改变决策方案带来快捷和方便。便。5.5.知识推理与智能技术的决策支持知识推理与智能技术的决策支持 知识是现实问题中状态（概念）改变的描述。知识是现实问题中状态（概念）改变的描述。问题求解是从开始状态（概念）通过对知识的推理问题求解是从开始状态（概念）通过对知识的推理，建立从开始状态（概念）到目标状态（概念）的推理，建立从开始状态（概念）到目标状态（概念）的推理链，
36、这是一种从定性分析角度的求解问题方法。它也是链，这是一种从定性分析角度的求解问题方法。它也是一种符号处理方法，完全不同于数学模型的定量分析方一种符号处理方法，完全不同于数学模型的定量分析方法。法。知识推理是决策支持的定性分析手段。知识推理是决策支持的定性分析手段。专家系统专家系统是人工智能中应用最广、影响最大的人工智是人工智能中应用最广、影响最大的人工智能技术。（见书能技术。（见书125页）页）专家系统专家系统的知识有产生式规则、谓词逻辑、框架、的知识有产生式规则、谓词逻辑、框架、语义网络等。其中，以产生式规则用得最多。语义网络等。其中，以产生式规则用得最多。专家系统专家系统通过知识的推理，达
37、到人类专家解决问题通过知识的推理，达到人类专家解决问题的能力。例如，医疗专家系统可以类似医生，由计算机的能力。例如，医疗专家系统可以类似医生，由计算机给病人看病，从输入的病人症状可以推理出病人得了什给病人看病，从输入的病人症状可以推理出病人得了什么病，并开出处方为病人治病。么病，并开出处方为病人治病。神经网络神经网络也是人工智能的重要技术。神经网络是将也是人工智能的重要技术。神经网络是将人脑中神经元的信息处理和学习过程用人脑中神经元的信息处理和学习过程用MP模型和模型和Hebb模型表示。模型表示。神经网络的知识表现在神经元之间连接的权值，神经网络的知识表现在神经元之间连接的权值，MP模型和模型
38、和Hebb模型可以看成是神经网络的推理。模型可以看成是神经网络的推理。见书见书133133页页 遗传算法遗传算法是模拟生物遗传过程（选择、交叉、变异）是模拟生物遗传过程（选择、交叉、变异）进行群体遗传，它对于优化问题的求解是非常有效的，进行群体遗传，它对于优化问题的求解是非常有效的，它也是获取分类知识的重要技术。（见书它也是获取分类知识的重要技术。（见书143143页）页）这些人工智能技术都是以知识推理为核心，它们都这些人工智能技术都是以知识推理为核心，它们都从不同的角度达到决策支持的作用。从不同的角度达到决策支持的作用。知识推理与人工智知识推理与人工智能的决策支持是区别于模型以及模型组合方案
39、的决策支能的决策支持是区别于模型以及模型组合方案的决策支持的另一种重要决策支持方式。持的另一种重要决策支持方式。2.2 模型的决策支持模型的决策支持2.2.1 2.2.1 模型模型 模拟是人类了解世界的手段，也是人类创造世界的模拟是人类了解世界的手段，也是人类创造世界的方式。方式。模拟的原理就是建立一个与真实系统相关联的模型模拟的原理就是建立一个与真实系统相关联的模型，通过模型来研究系统。，通过模型来研究系统。模型不是现实世界本身，模型是对于现实世界的事模型不是现实世界本身，模型是对于现实世界的事物、现象、过程或系统的简化描述。物、现象、过程或系统的简化描述。模型反映了实际问题最本质的特征和量
40、的规律。模型反映了实际问题最本质的特征和量的规律。见书见书3737页页 1.1.物理模型物理模型 （1 1）实物模型）实物模型：根据相似性理论制造的按原系统比：根据相似性理论制造的按原系统比例缩小例缩小(也可放大或与原系统尺寸一样也可放大或与原系统尺寸一样)的实物，例如风的实物，例如风洞实验中飞机模型、水力系统的船舶模型、建筑模型等。洞实验中飞机模型、水力系统的船舶模型、建筑模型等。（2 2）类比模型）类比模型：不同物理学领域：不同物理学领域(力学的，电学的，力学的，电学的，热学的，流体力学的等热学的，流体力学的等)的系统中各自的变量有时服从的系统中各自的变量有时服从相同的规律，根据这个共同的
41、规律可以制定出物理意义相同的规律，根据这个共同的规律可以制定出物理意义完全不同的比拟和类推模型。完全不同的比拟和类推模型。2.2.数学模型数学模型 用数学语言描述的一类模型。数学模型可以是一个用数学语言描述的一类模型。数学模型可以是一个或一组代数方程、微分方程、差分方程、积分方程或统或一组代数方程、微分方程、差分方程、积分方程或统计学方程，也可以是它们的某一种适当的组合，通过这计学方程，也可以是它们的某一种适当的组合，通过这些方程定量或定性地描述系统各变量之间的相互关系或些方程定量或定性地描述系统各变量之间的相互关系或因果关系。因果关系。3.3.结构模型结构模型 反映系统的结构特点和因果关系的
42、模型。结构模型反映系统的结构特点和因果关系的模型。结构模型中的一类重要模型是图模型。例如，一个系统的结构图中的一类重要模型是图模型。例如，一个系统的结构图能准确的描述系统中各个组成部分以及它们之间的关系。能准确的描述系统中各个组成部分以及它们之间的关系。4.4.仿真模型仿真模型 仿真模型是通过计算机上运行的程序所表达的模型仿真模型是通过计算机上运行的程序所表达的模型。采用适当的仿真语言或程序，物理模型、数学模型和。采用适当的仿真语言或程序，物理模型、数学模型和结构模型一般都能转变为仿真模型。结构模型一般都能转变为仿真模型。在现实系统上进行实验，实验费用是昂贵的；实验在现实系统上进行实验，实验费
43、用是昂贵的；实验可能破坏系统的平衡，造成危险；实验需要很长时间；可能破坏系统的平衡，造成危险；实验需要很长时间；在这样的情况下，建立系统的仿真模型是有效的。在这样的情况下，建立系统的仿真模型是有效的。人类历史上，很多科学家为了寻找自然界的规律付出了毕生人类历史上，很多科学家为了寻找自然界的规律付出了毕生的心血。的心血。例如，例如，1616世纪天文学家第谷将自己世纪天文学家第谷将自己2525年中观测星球资料给了年中观测星球资料给了开普勒。开普勒。开普勒花了开普勒花了1717年时间对这些数据进行了详细深入的分析，得年时间对这些数据进行了详细深入的分析，得出了行星运动的三大定律出了行星运动的三大定律
44、:(1)(1)每颗行星都在自己的椭圆轨道上运行，太阳恰好位于椭圆每颗行星都在自己的椭圆轨道上运行，太阳恰好位于椭圆的一个焦点上；的一个焦点上；(2)(2)行星的动径在相等的时间内扫过的面积相等；行星的动径在相等的时间内扫过的面积相等；(3)(3)行星运行周期（行星运行周期（T T）的平方与其椭圆轨道长半轴（）的平方与其椭圆轨道长半轴（a a）的三）的三次方成正比，即：次方成正比，即：建立模型实例建立模型实例 开普勒三个定律为万有引力定律的发现提供了实验依据。半开普勒三个定律为万有引力定律的发现提供了实验依据。半个世纪后，个世纪后，16871687年牛顿发现了万有引力定律：年牛顿发现了万有引力定
45、律：其中其中m1m1，m2m2分别为两个物体的质量，分别为两个物体的质量，r r为它们间的距离，为它们间的距离，G G为为万有引力常数。万有引力常数。牛顿的万有引力定律创立了经典力学。牛顿的万有引力定律创立了经典力学。17981798年年,卡文迪什测得了万有引力常数卡文迪什测得了万有引力常数G G，并计算了，并计算了地球的质量地球的质量M=610M=6102424kgkg，取得了轰动效果。，取得了轰动效果。太阳系的第八大行星（海王星）和第九大行星（冥太阳系的第八大行星（海王星）和第九大行星（冥王星）的发现以及哈雷彗星的发现，都是依照万有引力王星）的发现以及哈雷彗星的发现，都是依照万有引力定律先
46、被计算出来，后被人观测并证实。定律先被计算出来，后被人观测并证实。1861 1861年年,麦克斯韦成功把法拉第发现的电与磁的转麦克斯韦成功把法拉第发现的电与磁的转换关系统一表示为麦克斯韦电磁方程组。换关系统一表示为麦克斯韦电磁方程组。爱因斯坦在发明广义相对论后，想把引力和电磁力爱因斯坦在发明广义相对论后，想把引力和电磁力统一起来。虽然他没有成功，但是人们又发现了两种更统一起来。虽然他没有成功，但是人们又发现了两种更基本的力基本的力把原子核相互连接起来的核强力，以及造把原子核相互连接起来的核强力，以及造成放射性的核弱力。成放射性的核弱力。1973 1973年，格拉肖发现了把电磁力、核弱力和核强力
47、年，格拉肖发现了把电磁力、核弱力和核强力统一起来的一个数学公式，称为统一起来的一个数学公式，称为“大一统场理论大一统场理论”（GUTGUT），认为这三种力都曾经是在大爆炸刚刚结束时统），认为这三种力都曾经是在大爆炸刚刚结束时统治宇宙的单一的治宇宙的单一的“超力超力”的一部分。的一部分。19841984年，施瓦茨和格林宣布能够把引力与三种力统年，施瓦茨和格林宣布能够把引力与三种力统一起来，唯一的条件是，粒子不再被看作是点，而是称一起来，唯一的条件是，粒子不再被看作是点，而是称为为“超弦超弦”的极小的物体，存在于的极小的物体，存在于1010维中。维中。1995 1995年，威藤提出了万物终极的年，
48、威藤提出了万物终极的M M理论，它用理论，它用1111维维的的“膜膜”(这这1111维当中除了维当中除了4 4维以外全部都卷曲得很小，维以外全部都卷曲得很小，以致我们无法看到以致我们无法看到)来统一描述包括电磁力、引力和原来统一描述包括电磁力、引力和原子核力。子核力。今天看来，今天看来，M M理论最有可能成为爱因斯坦所追求的理论最有可能成为爱因斯坦所追求的目标。目标。这些数学公式和定律都是原理性模型，它们是科学这些数学公式和定律都是原理性模型，它们是科学家终身奋斗的目标，他们的成功代表了自然科学的巨大家终身奋斗的目标，他们的成功代表了自然科学的巨大进步，使我们对自然界的认识更全面和更准确，它推
49、动进步，使我们对自然界的认识更全面和更准确，它推动人类社会的物质文明的发展。人类社会的物质文明的发展。（1 1）原理性模型）原理性模型 自然科学中所有定理，公式都是这类模型。自然科学中所有定理，公式都是这类模型。（2 2）系统学模型）系统学模型 系统学是研究系统结构与功能的一般规律的科学。系统学是研究系统结构与功能的一般规律的科学。按系统的复杂程度把系统分为简单系统和巨系统。按系统的复杂程度把系统分为简单系统和巨系统。简单系统是指组成系统的元素比较少，它们之间的关系又比简单系统是指组成系统的元素比较少，它们之间的关系又比较简单。巨系统是指组成系统元素的数目非常庞大的系统。较简单。巨系统是指组成
50、系统元素的数目非常庞大的系统。系统学的模型有：系统动力学、大系统理论、灰色系统、系系统学的模型有：系统动力学、大系统理论、灰色系统、系统辨识、系统控制、最优控制和创造工程学等。统辨识、系统控制、最优控制和创造工程学等。1.1.数学模型分类数学模型分类（3）统计学模型1、回归分析2、假设检验3、聚类分析4、主成分分析方差是各个数据与平均数之差的平方的和的平均数，用字母D表示。在概率论和数理统计中，方差（英文Variance）用来度量随机变量和其数学期望（即均值）之间的偏离程度。在许多实际问题中，研究随机变量和均值之间的偏离程度有着很重要的意义。英语名：covariance matrix中文名又名