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1、决策推理与决策支持系统演示文稿1页，共63页，星期三。决策推理与决策支持系统2页，共63页，星期三。n 第二章第二章 决策推理与决策支持系统决策推理与决策支持系统3页，共63页，星期三。本章内容本章内容1.人脑决策推理初探人脑决策推理初探2.电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍3.DSS中的决策过程中的决策过程4.知识与知识表示方法知识与知识表示方法4页，共63页，星期三。1. 人脑决策推理初探人脑决策推理初探推理（推理（inference）：）：是由已知事实通过是由已知事实通过一定逻辑手段获得未知事实的过程。一定逻辑手段获得未知事实的过程。两种主要的推理方法：演绎两种主要的推理方法：演绎(ded
2、uctive inference)和归纳和归纳(inductive inference)已知事实未知事实推理图图4.1 推理模型图推理模型图5页，共63页，星期三。1. 人脑决策推理初探人脑决策推理初探（1 1）演绎推理）演绎推理演绎推理是从一般到特殊的推理，其中演绎推理是从一般到特殊的推理，其中的已知事实部分一般为一般性的规则，而的已知事实部分一般为一般性的规则，而其未知部分则为个体事实。其未知部分则为个体事实。一般性规则个体事实演绎推理图图4.2 演绎推理模型演绎推理模型6页，共63页，星期三。1. 人脑决策推理初探人脑决策推理初探v演绎推理是一种常用的推理方法，例如：演绎推理是一种常用的
3、推理方法，例如：数学中采用的基本方法，初等几何中由数学中采用的基本方法，初等几何中由公理推导定理的方法。公理推导定理的方法。v专家系统中也经常采用演绎推理，例如专家系统中也经常采用演绎推理，例如医学诊断专家系统。医学诊断专家系统。v两种演绎推理方法：两种演绎推理方法： （1）三段论推理法）三段论推理法 （2）反证法）反证法7页，共63页，星期三。1. 人脑决策推理初探人脑决策推理初探（2 2）归纳推理）归纳推理 归纳推理与演绎推理相反，是从特殊归纳推理与演绎推理相反，是从特殊到一般的推理，其中的已知事实部分一般到一般的推理，其中的已知事实部分一般为大量个体事实，而其未知部分则为推导为大量个体事
4、实，而其未知部分则为推导出的一般性规则。出的一般性规则。大量个体事实一般性规则归纳推理图图4.5 归纳推理模型归纳推理模型8页，共63页，星期三。1. 人脑决策推理初探人脑决策推理初探v归纳推理也是一种常用的推理方法，例归纳推理也是一种常用的推理方法，例如现实生活中的一些谚语，就是通过人如现实生活中的一些谚语，就是通过人们通过对生活中的大量事实进行总结归们通过对生活中的大量事实进行总结归纳后得出的。纳后得出的。v归纳推理得到的一般性规则，又可以用归纳推理得到的一般性规则，又可以用于演绎推理，指导我们的行为和决策。于演绎推理，指导我们的行为和决策。 （图（图4.7 归纳归纳-演绎推理过程）演绎推
5、理过程）v数据挖掘就是采用了这个原理。数据挖掘就是采用了这个原理。9页，共63页，星期三。1. 人脑决策推理初探人脑决策推理初探（3 3）联想和类比）联想和类比从一些已知事实或知识，通过联想，从一些已知事实或知识，通过联想，推出其他类似事物的知识。推出其他类似事物的知识。（4 4）综合与分析）综合与分析根据对事物的宏观（整体）知识推断根据对事物的宏观（整体）知识推断其微观（局部）知识的方法称为其微观（局部）知识的方法称为“分析分析”；从事物的微观（局部）知识推出其宏从事物的微观（局部）知识推出其宏观（整体）知识的方法称为观（整体）知识的方法称为“综合综合”。10页，共63页，星期三。1. 人脑
6、决策推理初探人脑决策推理初探（5 5）预测）预测根据事物的过去和现在知识，来推断根据事物的过去和现在知识，来推断未来的知识，或者从事物局部空间的知识，未来的知识，或者从事物局部空间的知识，推断其局部以外的情况。推断其局部以外的情况。（6 6）假设与验证）假设与验证根据经验作出假设，然后用逻辑推理根据经验作出假设，然后用逻辑推理或实践检验的方法获得新的知识。有时会或实践检验的方法获得新的知识。有时会否定假设或部分修正假设，然后再作验证，否定假设或部分修正假设，然后再作验证，也可称为也可称为“试探推理法试探推理法”。11页，共63页，星期三。2. 电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍电脑推理一般是模仿
7、人脑的推理方式和电脑推理一般是模仿人脑的推理方式和过程，通过编制软件完成。过程，通过编制软件完成。2.1 电脑的演绎推理方法电脑的演绎推理方法（1 1）规则模型表示）规则模型表示一般性规则有两种表示方法：一般性规则有两种表示方法：n数学方法数学方法n人工智能方法人工智能方法12页，共63页，星期三。2. 电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍（2 2）基于数学模型的演绎推理）基于数学模型的演绎推理 数学方法中一般采用数学模型，例如数数学方法中一般采用数学模型，例如数学表达式、方程式等。学表达式、方程式等。 基于数学模型的演绎推理实际上是数学基于数学模型的演绎推理实际上是数学推演方法，一般将一些常用的
8、演算方法作为推演方法，一般将一些常用的演算方法作为固定算法，编程实现后存入方法库中，例如固定算法，编程实现后存入方法库中，例如最小二乘法、线性规则、回归分析等。最小二乘法、线性规则、回归分析等。数学建模和推理时则调用方法库中算法。数学建模和推理时则调用方法库中算法。13页，共63页，星期三。2. 电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍（3 3）基于逻辑模型的演绎推理）基于逻辑模型的演绎推理 人工智能常用的知识表示方法包括谓词人工智能常用的知识表示方法包括谓词逻辑、语义网络、逻辑、语义网络、PetriPetri网、框架表示等。网、框架表示等。 其中最常见的是谓词逻辑表示法，即将其中最常见的是谓词逻辑表
9、示法，即将规则表示为一组数理逻辑中的一阶谓词逻辑规则表示为一组数理逻辑中的一阶谓词逻辑的合法公式，采用一阶谓词的推理方法，以的合法公式，采用一阶谓词的推理方法，以实现演绎推理。该推理过程实际上是一种定实现演绎推理。该推理过程实际上是一种定理证明过程，其规则一般为公理，而结果为理证明过程，其规则一般为公理，而结果为个体事实，即推导出的定理。个体事实，即推导出的定理。14页，共63页，星期三。2. 电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍 20世纪世纪60年代，美国科学家年代，美国科学家Robinson证明，证明，存在存在一种统一的、固定的证明过程，对于所有的一阶谓词逻辑中一种统一的、固定的证明过程，对于
10、所有的一阶谓词逻辑中的定理证明都基本有效，这就是所谓的谓词逻辑的自动定理的定理证明都基本有效，这就是所谓的谓词逻辑的自动定理证明。证明。 利用上述成果，可以将定理证明过程用一种统一算利用上述成果，可以将定理证明过程用一种统一算法表示并编程实现，从而使运用人工智能方法进行演绎法表示并编程实现，从而使运用人工智能方法进行演绎推理可以用一种统一的程序或过程来实现。推理可以用一种统一的程序或过程来实现。 用此方法所实现的软件系统称为推理引擎用此方法所实现的软件系统称为推理引擎（inference engine）。）。15页，共63页，星期三。2. 电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍2.2 电脑的归纳推理
11、方法电脑的归纳推理方法主要有两种：验证型归纳和探索型归纳。主要有两种：验证型归纳和探索型归纳。（1 1）验证型归纳）验证型归纳I.首先对于推理结果产生一些假设（模型）；首先对于推理结果产生一些假设（模型）；II.设计一个试验环境，并置入设想模型；设计一个试验环境，并置入设想模型；III.启动试验过程，用大量个体事实做测启动试验过程，用大量个体事实做测试，通过人机交互将得到的结果与原设想做比试，通过人机交互将得到的结果与原设想做比较较IV.如果结果不符，修改试验，反复上述过如果结果不符，修改试验，反复上述过程程16页，共63页，星期三。2. 电脑推理方法介绍电脑推理方法介绍（2 2）探索型归纳）
12、探索型归纳 没有明确的假设模型，只有大致的目标，一般采没有明确的假设模型，只有大致的目标，一般采用数据挖掘技术实现，主要方法有：用数据挖掘技术实现，主要方法有：I.关联分析关联分析(association)：挖掘出潜藏在客体间的挖掘出潜藏在客体间的内在相互联系；内在相互联系；II.分类分类(classifier)：对待分类的客体集合进行分对待分类的客体集合进行分析，找出每个分类的特征；析，找出每个分类的特征；III.聚类分析聚类分析(clustering)：对一组客体按某种规对一组客体按某种规则聚为若干类。则聚为若干类。17页，共63页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程 在在DSS
13、中，除了决策推理部分之外，中，除了决策推理部分之外，还有数据仓库部分。二者相结合，构成了还有数据仓库部分。二者相结合，构成了一个完整的决策过程。一个完整的决策过程。3.1 DSS3.1 DSS中的演绎型决策过程中的演绎型决策过程 在在DSS中，演绎型决策过程是由演绎中，演绎型决策过程是由演绎中的一般性规则与数据仓库中的数据共同中的一般性规则与数据仓库中的数据共同作为推理前提，通过演绎推理，最终得到作为推理前提，通过演绎推理，最终得到个体事实数据作为结论。个体事实数据作为结论。18页，共63页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程基于不同推理模型，基于不同推理模型，DSS的演绎型决策的演
14、绎型决策过程有不同的形式。过程有不同的形式。图图4.9 DSS中演绎型决策过程示意图中演绎型决策过程示意图一般性规则数据（数据仓库）个体事实（数据）演绎推理19页，共63页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程图图4.10 DSS中基于数学模型的中基于数学模型的演绎型决策过程示意图演绎型决策过程示意图数学公式参数（数据仓库）个体事实（数据）方法调用(1)基于数学模型的演绎型决策过程基于数学模型的演绎型决策过程 数据仓库数据作为数学模型中的参数数据仓库数据作为数学模型中的参数输入，而演绎推理则是通过方法库中方法输入，而演绎推理则是通过方法库中方法调用方式实现。调用方式实现。20页，共63
15、页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程谓词逻辑公式假设前提（数据仓库）个体事实（数据）推理引擎(2)基于逻辑模型的演绎型决策过程基于逻辑模型的演绎型决策过程 数据仓库数据作为假设前提输入，而数据仓库数据作为假设前提输入，而演绎推理则是用推理引擎实现。演绎推理则是用推理引擎实现。图图4.11 DSS中基于逻辑模型的中基于逻辑模型的演绎型决策过程示意图演绎型决策过程示意图21页，共63页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程3.2 DSS3.2 DSS中的归纳型决策过程中的归纳型决策过程 在在DSS中，归纳型决策过程是由数据中，归纳型决策过程是由数据仓库中的数据作为大量个体事实输
16、入，经仓库中的数据作为大量个体事实输入，经归纳推理而得到一般性原则。归纳推理而得到一般性原则。图图4.12 DSS中归纳型决策过程示意图中归纳型决策过程示意图数据（数据仓库）一般性规则归纳推理22页，共63页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程（1） 验证型归纳的决策过程验证型归纳的决策过程 其归纳推理部分即为数据实验室的人其归纳推理部分即为数据实验室的人-机交互试验，简称数据实验室试验。机交互试验，简称数据实验室试验。OLAP是是DSS常用的验证型归纳推理。常用的验证型归纳推理。图图4.13 DSS中验证型归纳决策过程示意图中验证型归纳决策过程示意图数据（数据仓库）一般性规则数据实验室试验23页，共63页，星期三。3. DSS中的决策过程中的决策过程（2） 探索型归纳的决策过程探索型归纳的决策过程其归纳推理部分即为各种类型算法调用。其归纳推理部分即为各种类型算法调用。数据挖掘是数据挖掘是DSS常用的探索型归纳推理。常用的探索型归纳推理。图图4.14 DSS中探索型归纳决策过程示意图中探索型归纳决策过程示意图数据（数据仓库）一般性规则算法调用24页，共63页，星期三。3. D
