《管理信息系统》第8章

1、第八章第八章决策支持与商务智能决策支持与商务智能本章内容本章内容8.2 人工智能与专家系统人工智能与专家系统8.3 联机分析处理联机分析处理8.4 商务智能方法与应用商务智能方法与应用 决策过程和决策问题决策过程和决策问题决策过程决策过程：人们为实现一定目标而制定行：人们为实现一定目标而制定行动方案，并准备实施的活动过程，是一个动方案，并准备实施的活动过程，是一个提出问题、分析问题和解决问题的过程。提出问题、分析问题和解决问题的过程。决策问题决策问题l一般用一般用“结构结构”这个概念来描述这个概念来描述 l问题结构化程度的三种描述：问题结构化程度的三种描述：结构化结构化 半结构化半结构化 非结

2、构化非结构化 根据结构化程度和层次划分决策问题根据结构化程度和层次划分决策问题 结构化程度结构化程度是指对某一个过程的环境和规律，能是指对某一个过程的环境和规律，能否用明确的语言（数学的或逻辑学的，形式的或否用明确的语言（数学的或逻辑学的，形式的或非形式的，定量的或推理的）给予清晰的说明或非形式的，定量的或推理的）给予清晰的说明或描述。描述。决策支持系统的定义决策支持系统的定义 DSS是以管理科学、运筹学、控制论和行是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础，以计算机技术、模拟技术为科学为基础，以计算机技术、模拟技术和信息技术为手段，面对半结构化的决策和信息技术为手段，面对半结构化的决策问题

3、，支持决策活动的具有智能作用的人问题，支持决策活动的具有智能作用的人机计算机系统机计算机系统 。决策支持系统的决策支持系统的特征特征面向决策者：决策支持系统的输入和输出、面向决策者：决策支持系统的输入和输出、起源和归宿都是决策者。起源和归宿都是决策者。主要帮助管理人员完成半结构化的决策问主要帮助管理人员完成半结构化的决策问题题 强调支持的概念强调支持的概念 ：辅助和支持管理人员，：辅助和支持管理人员，而非取而代之而非取而代之 。强调交互式的处理方式强调交互式的处理方式 决策支持系统的功能决策支持系统的功能 管理并随时提供与决策问题有关的组织内管理并随时提供与决策问题有关的组织内部信息部信息搜集

4、、管理并提供与决策问题相关的组织搜集、管理并提供与决策问题相关的组织外部信息外部信息 及时搜集提供有关各项活动的反馈信息及时搜集提供有关各项活动的反馈信息能以一定的方式存储和管理与决策问题相能以一定的方式存储和管理与决策问题相关的各种数学模型关的各种数学模型 能够存储并提供常用的数学方法及算法能够存储并提供常用的数学方法及算法决策支持系统的功能决策支持系统的功能上述数据、模型和算法能够容易的添加和修改上述数据、模型和算法能够容易的添加和修改能够灵活的运用模型与方法对数据进行加工、汇能够灵活的运用模型与方法对数据进行加工、汇总、分析、预测，得出所需的综合信息与预测信总、分析、预测，得出所需的综合

5、信息与预测信息。息。 具有方便的人机对话和图像输出功能，能够满足具有方便的人机对话和图像输出功能，能够满足随机的数据查询要求，回答随机的数据查询要求，回答“如果如果则则”之类之类的问题。的问题。提供良好的数据通信功能提供良好的数据通信功能具有使用者能够忍受的加工速度与响应时间，不具有使用者能够忍受的加工速度与响应时间，不影响使用者的情绪。影响使用者的情绪。决策支持系统的基本模式决策支持系统的基本模式 真实系统环境问题决策与人的行为有关的信息处理数据MIS信息外部数据管理者协助人员响应操作对话系统数据库系统模型库系统DSS决策支持系统的模式决策支持系统的模式 一个完整的决策支持系统的模式被表示为

6、一个完整的决策支持系统的模式被表示为DSS本身以及它与真实系统、管理者和本身以及它与真实系统、管理者和外部环境的关系外部环境的关系 。管理者处于核心位置管理者处于核心位置 决策支持系统的基本构件决策支持系统的基本构件人机对话系统：人机对话系统：DSS中用户与计算机的接口，其中用户与计算机的接口，其核心是人机界面。核心是人机界面。数据库系统：存储、管理、提供与维护用于决策数据库系统：存储、管理、提供与维护用于决策支持的数据的基本构件，是支撑模型库系统及方支持的数据的基本构件，是支撑模型库系统及方法库系统的基础。法库系统的基础。模型库系统：传统的模型库系统：传统的DSS的重要支柱，是的重要支柱，是

7、DSS最最有特色的构件之一。有特色的构件之一。方法库系统：存储、管理、调用和维护方法库系统：存储、管理、调用和维护DSS各构各构件要用到的通用算法、标准函数等方法的构件。件要用到的通用算法、标准函数等方法的构件。知识库系统知识库系统 DSS的系统结构的系统结构 上述构件之间的关系上述构件之间的关系组成了组成了DSS的系统结的系统结构。构。 不同功能特色的不同功能特色的DSS，其系统结构也不同。其系统结构也不同。当前存在的结构包括当前存在的结构包括三角式结构，串连结三角式结构，串连结构，熔合式结构以及构，熔合式结构以及以数据库为中心的结以数据库为中心的结构等。构等。 数据库对话管理模型管理数据管

8、理模型库用户 数据库对话管理模型管理数据管理模型库用户三角式结构串连式结构串连式结构DSS的系统分析方法的系统分析方法 ROMC 表述表述（Representation）l采用表格、图表、数据、文本或模型等概念化的形采用表格、图表、数据、文本或模型等概念化的形式来描述各个活动的规范和内容，而不必描述决策式来描述各个活动的规范和内容，而不必描述决策过程整体；过程整体； 操作操作（Operation）l将概念化的描述转换为相应决策活动中的具体操作，将概念化的描述转换为相应决策活动中的具体操作，这些操作无须确定先后顺序；这些操作无须确定先后顺序； 记忆辅助记忆辅助（Memory Aids）l对决策者

9、采用的决策方法与决策数据的记忆手段加对决策者采用的决策方法与决策数据的记忆手段加以辨识可确定以辨识可确定DSS应该具有的各种记忆辅助功能；应该具有的各种记忆辅助功能； 控制机制控制机制（Control Mechanisms） l关于如何引导决策者使用表述、操作、记忆辅助，关于如何引导决策者使用表述、操作、记忆辅助，以便根据他们个人的风格、技能和知识综合进行决以便根据他们个人的风格、技能和知识综合进行决策的机制。策的机制。 决策支持系统的发展趋势决策支持系统的发展趋势 智能智能决策支持系统（决策支持系统（IDSS）：充分利用）：充分利用专家系统定性分析与专家系统定性分析与DSS定量分析的能力；定

10、量分析的能力； 群体群体决策支持系统（决策支持系统（GDSS）：）： DSS与与计算机网络技术的结合，能够供一定决策计算机网络技术的结合，能够供一定决策者共同参与进行决策的；者共同参与进行决策的；分布式分布式决策支持系统（决策支持系统（DDSS）：在）：在GDSS的基础上，将分布式的数据库、模的基础上，将分布式的数据库、模型库与知识库等决策资源有机集成。型库与知识库等决策资源有机集成。智能决策支持系统智能决策支持系统 （IDSS ） IDSS在在DSS基础上基础上增设了知识库、推理机增设了知识库、推理机与问题处理系统，人机与问题处理系统，人机对话部分加入了自然语对话部分加入了自然语言处理系统言

11、处理系统 。IDSS以知识库为核心，以知识库为核心，引入了启发式等人工智引入了启发式等人工智能求解方法，使传统能求解方法，使传统DSS原来由人承担的原来由人承担的定性分析工作部分或者定性分析工作部分或者大部分转由机器完成。大部分转由机器完成。 模 型 库管 理 系 统问 题 处 理 系 统自 然 语 言 处 理 系 统人 机 接 口知 识 库管 理 系 统方 法 库管 理 系 统数 据 库管 理 系 统推 理 机模 型 库用 户知 识 库方 法 库数 据 库四库四库IDSS的基本结构的基本结构 群体决策支持系统（群体决策支持系统（GDSS） 群体决策支持系统群体决策支持系统（GDSS）是一种）

12、是一种在在DSS基础上利基础上利用计算机网络与通用计算机网络与通信技术，供多个决信技术，供多个决策者为了一个共同策者为了一个共同的目标，通过某种的目标，通过某种规程相互协作地探规程相互协作地探询半结构化或非结询半结构化或非结构化决策问题的信构化决策问题的信息系统。息系统。 群体决策支持模型群体决策支持模型 本章内容本章内容8.1 决策支持系统决策支持系统8.3 联机分析处理联机分析处理8.4 商务智能方法与应用商务智能方法与应用 人工智能人工智能(AI)人工智能是在计算机科学、控制论、信息人工智能是在计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、哲学、语言学论、神经生理学、心理学、哲学、语言

13、学等多种学科相互渗透的基础上发展起来的等多种学科相互渗透的基础上发展起来的一门新兴边缘学科。一门新兴边缘学科。 研究怎样让计算机或智能机器（包括硬件研究怎样让计算机或智能机器（包括硬件和软件）模仿、延伸和扩展人脑从事推理、和软件）模仿、延伸和扩展人脑从事推理、规划、计算、思考、学习等思维活动，解规划、计算、思考、学习等思维活动，解决迄今为止需要人类专家才能处理好的复决迄今为止需要人类专家才能处理好的复杂问题。杂问题。 人工智能学科体系的三个层次人工智能学科体系的三个层次 人工智能理论人工智能理论基础基础：与人工智能有关的数学理论、：与人工智能有关的数学理论、思维科学理论和计算机工程技术，都是人

14、工智能的思维科学理论和计算机工程技术，都是人工智能的理论基础。理论基础。人工智能人工智能原理原理：人工智能的作用原理是以知识的表：人工智能的作用原理是以知识的表达、知识的处理、知识的获取与学习为基础的，利达、知识的处理、知识的获取与学习为基础的，利用知识求解问题的基本技术为主要研究内容。用知识求解问题的基本技术为主要研究内容。人工智能人工智能工程系统工程系统：根据人工智能原理而建立的工：根据人工智能原理而建立的工程系统，如专家系统、图像识别系统、智能机器人程系统，如专家系统、图像识别系统、智能机器人系统等都属于人工智能工程技术的范围。实质是人系统等都属于人工智能工程技术的范围。实质是人工智能的

15、应用。工智能的应用。人工智能的研究内容和目的人工智能的研究内容和目的 机器思维与思维机器。机器思维与思维机器。l机器思维：启发式程序、专家系统、知识工程、机器学习、机机器思维：启发式程序、专家系统、知识工程、机器学习、机器证明、机器博弈等。器证明、机器博弈等。l思维机器：智能计算机、学习机、推理机、博弈机、逻辑机、思维机器：智能计算机、学习机、推理机、博弈机、逻辑机、自动机、神经细胞模型、人工神经网络、脑模型等。自动机、神经细胞模型、人工神经网络、脑模型等。机器感知与感知机器。机器感知与感知机器。l机器感知：文字、图像、物体、声音等模式识别与自然语言理机器感知：文字、图像、物体、声音等模式识别

16、与自然语言理解；计算机视觉、听觉、触觉等。解；计算机视觉、听觉、触觉等。l感知机器：文字、图像、声音、语言的识别机、感知机等；触感知机器：文字、图像、声音、语言的识别机、感知机等；触觉感知器，平衡感知器，各种智能传感器等。觉感知器，平衡感知器，各种智能传感器等。机器行为与行为机器。机器行为与行为机器。l机器行为：自适应、自镇定、自寻优等智能控制、管理和决策机器行为：自适应、自镇定、自寻优等智能控制、管理和决策行为，机器人在不确定的、动态的环境中的行为，机器人在不确定的、动态的环境中的“漫游漫游”行为。行为。l行为机器：智能控制器、智能效应器、智能机械手、智能机器行为机器：智能控制器、智能效应器

17、、智能机械手、智能机器人等。人等。专家系统的概念专家系统的概念 研究出发点不同，看待问题的观点不同，追研究出发点不同，看待问题的观点不同，追求的目标不同，导致对专家系统的定义存在求的目标不同，导致对专家系统的定义存在不一致的看法。不一致的看法。 通用定义：专家系统是利用计算机技术、人通用定义：专家系统是利用计算机技术、人工智能及其它理论，将某个特定领域内专家工智能及其它理论，将某个特定领域内专家的知识或者推理过程在计算机上实现，并且的知识或者推理过程在计算机上实现，并且用来解决过去需要专家才能解决的现实问题用来解决过去需要专家才能解决的现实问题的计算机系统的计算机系统 。专家系统的七个特征专家

18、系统的七个特征 具有专家水平的专门知识具有专家水平的专门知识符号处理符号处理一般问题的求解能力一般问题的求解能力 复杂度和难度复杂度和难度 具有解释功能具有解释功能 具有获取知识的能力具有获取知识的能力 知识和推理机构相互独立知识和推理机构相互独立 按不同分类标准划分专家系统按不同分类标准划分专家系统应用领域应用领域：医疗专家系统、勘探专家系统、石油专家：医疗专家系统、勘探专家系统、石油专家系统、气象专家系统、生物专家系统、法律专家系统系统、气象专家系统、生物专家系统、法律专家系统等。等。知识表示技术知识表示技术：基于逻辑的专家系统、基于规则的专：基于逻辑的专家系统、基于规则的专家系统、基于语

19、义网络的专家系统、基于框架的专家家系统、基于语义网络的专家系统、基于框架的专家系统等。系统等。推理控制策略推理控制策略：正向推理专家系统、反向推理专家系：正向推理专家系统、反向推理专家系统、元控制专家系统等。统、元控制专家系统等。采用的不精确推理技术采用的不精确推理技术：确定理论推理技术专家系统、：确定理论推理技术专家系统、主观主观Bayes推理专家系统、可能性理论推理技术专家推理专家系统、可能性理论推理技术专家系统、系统、D/S证据理论推理技术专家系统等。证据理论推理技术专家系统等。结构结构：单专家系统和群专家系统（亦称协同式多专家：单专家系统和群专家系统（亦称协同式多专家系统）。系统）。处

20、理的问题类型处理的问题类型：十大类型。：十大类型。按处理问题的类型划分专家系统按处理问题的类型划分专家系统 解释诊断预测调试教学规划监视修正设计控制专家系统按所处理的问题类型分类专家系统按所处理的问题类型分类 专家系统任务类型的层次结构专家系统任务类型的层次结构专家系统的结构专家系统的结构 知识库中包含信息和知识库中包含信息和经验法则，专家系统经验法则，专家系统的核心就是知识库中的核心就是知识库中存储的知识；存储的知识； 推理机是专家系统的推理机是专家系统的中央处理单元；中央处理单元； 知识获取子系统可以知识获取子系统可以在知识库中加入新的在知识库中加入新的规则；规则；解释子系统用来解释解释子

21、系统用来解释求得结果的过程求得结果的过程 。 知识库知识获取子系统专家知识工程师解释子系统推理机用户接口决策者专家系统的基本结构专家系统的基本结构 常用的知识表示方法常用的知识表示方法 产生式规则产生式规则一般形式为一般形式为 P-QlP代表一组前提（条件或者状态），代表一组前提（条件或者状态），Q表示若表示若干结论（或者动作）干结论（或者动作）一系列这样的规则就组成了一个知识库一系列这样的规则就组成了一个知识库推理程序从前往后顺序的进行匹配推理程序从前往后顺序的进行匹配推理机的工作以推理机的工作以“匹配冲突消解操作匹配冲突消解操作”的方式循环运转直到解决问题。的方式循环运转直到解决问题。 常

22、用的知识表示方法常用的知识表示方法 框架框架 框架是一种知识结构化表示方框架是一种知识结构化表示方法，也是一种定型状态的数据法，也是一种定型状态的数据结构；结构；顶层是固定的，表示某个固定顶层是固定的，表示某个固定的概念、对象或者事件；的概念、对象或者事件；下层是由槽组成，每一个槽可下层是由槽组成，每一个槽可以有任意有限数目的侧面；以有任意有限数目的侧面；每个侧面又可以有任意数目的每个侧面又可以有任意数目的值，且侧面还可以是其它框架值，且侧面还可以是其它框架（称为子框架）；（称为子框架）；相互关联的框架连接起来组成相互关联的框架连接起来组成框架系统，或者框架网络；框架系统，或者框架网络；不同的

23、框架网络又可通过信息不同的框架网络又可通过信息检索组成更大的系统，代表一检索组成更大的系统，代表一块完整的系统。块完整的系统。 用框架描述用框架描述“椅子椅子”的概的概念念 框架网络的活动和推理框架网络的活动和推理两种活动继承推理两种活动继承推理 l填槽：即框架未知内容的槽的填写填槽：即框架未知内容的槽的填写l匹配：即根据已知事件寻找合适的框架，用于匹配：即根据已知事件寻找合适的框架，用于描述当前事件，并对未知事件进行预测描述当前事件，并对未知事件进行预测 推理推理l继承推理：各框架之间可以构成继承关系。继承推理：各框架之间可以构成继承关系。 l匹配匹配l预测，联想和直觉预测，联想和直觉常用的

24、知识表示方法常用的知识表示方法 语义网络语义网络语义网络是一语义网络是一个带标识的有个带标识的有向图，有向图向图，有向图的结点表示各的结点表示各种事务、概念、种事务、概念、属性等，有向属性等，有向图的弧表示各图的弧表示各种语义联系，种语义联系，指明所连接结指明所连接结点之间的某种点之间的某种联系。联系。 科拉迪知更鸟鸟翅膀is-ais-ahas-part一个简单的语义网络一个简单的语义网络 语义网络系统的三种活动语义网络系统的三种活动 继承推理：通过继承推理：通过is-a弧，一个概念结点的所有弧，一个概念结点的所有属性和信息可以继承到实例结点。属性和信息可以继承到实例结点。匹配推理：语义网络推

25、理的基础匹配推理：语义网络推理的基础l根据提问内容构造一个语义网络碎片，在系统的语义根据提问内容构造一个语义网络碎片，在系统的语义网络中寻找匹配，使变量结点在匹配过程中得到赋值。网络中寻找匹配，使变量结点在匹配过程中得到赋值。散射激活推理散射激活推理l在一对概念间进行推理时，寻找代表这两个概念的结在一对概念间进行推理时，寻找代表这两个概念的结点之间的联系，即从这两个结点开始，然后激活与之点之间的联系，即从这两个结点开始，然后激活与之连接的全体结点，依次地激活与这些结点连接的全体连接的全体结点，依次地激活与这些结点连接的全体结点，如此往外扩散。当某概念同时从两个方向上激结点，如此往外扩散。当某概

26、念同时从两个方向上激活，就算找到了一种联系。活，就算找到了一种联系。专家系统的发展趋势第一代专家系统专家系统的发展趋势第一代专家系统 特点特点l高度专业化，但结构、功能不完整，移植性差；高度专业化，但结构、功能不完整，移植性差；l专门问题求解能力强，但缺乏推理解释功能。专门问题求解能力强，但缺乏推理解释功能。专家系统的发展趋势第二代专家系统专家系统的发展趋势第二代专家系统 特点特点 l学科专用型系统；学科专用型系统；l系统结构较完整，功能较全面，移植性好；系统结构较完整，功能较全面，移植性好；l具有推理解释功能，使用户比较清楚地了解系具有推理解释功能，使用户比较清楚地了解系统地解题过程；统地解

27、题过程；l采用启发式推理、似然推理、非精确推理，增采用启发式推理、似然推理、非精确推理，增强了系统的表达能力；强了系统的表达能力；l把具有一定普遍意义的推理方法与大量同领域把具有一定普遍意义的推理方法与大量同领域相关的专门知识结合起来，从而使这些系统具相关的专门知识结合起来，从而使这些系统具有广泛的通用性；有广泛的通用性；l用产生式规则、框架、语义网络表达知识用产生式规则、框架、语义网络表达知识专家系统的发展趋势第三代专家系统专家系统的发展趋势第三代专家系统特点特点l向用户实际的复杂问题求解；向用户实际的复杂问题求解；l具有综合性、多方面的集成功能；具有综合性、多方面的集成功能；l应用多学科、

28、多专业、多专家的知识和经验，应用多学科、多专业、多专家的知识和经验，进行并行协同解题；进行并行协同解题；l依靠诸如模型、方法、软件和接口等多种技术依靠诸如模型、方法、软件和接口等多种技术集成进行设计和建造；集成进行设计和建造；l基于分布式、开放性软硬件及网络环境；基于分布式、开放性软硬件及网络环境；l实现知识共享和知识重用实现知识共享和知识重用 本章内容本章内容8.1 决策支持系统决策支持系统8.2 人工智能与专家系统人工智能与专家系统8.4 商务智能方法与应用商务智能方法与应用 从从OLTP到到OLAP 产品数据库客户数据库数据仓库添加新生产线改变产品价格 注销帐户提高贷款额度OLTPOLA

29、P添加新生产线改变产品价格运作数据库上个月有多少产品销售额超过10000？打九折是否能够提高顾客的购买量？库存降低10造成的新的库存成本是多少？一种用于支持决策的特殊的数据库OLAP和数据仓库和数据仓库 OLAP应用构建于数据仓库而非数据库之上，主应用构建于数据仓库而非数据库之上，主要是由于以下三个技术方面的原因要是由于以下三个技术方面的原因 ：l计算机处理速度阶跃式增长，单位字节的存储和处理计算机处理速度阶跃式增长，单位字节的存储和处理成本大幅度降低，是保证数据仓库有效运行的物理基成本大幅度降低，是保证数据仓库有效运行的物理基础；础； l决策分析理论的完善和应用使得数据仓库中的分析技决策分析

30、理论的完善和应用使得数据仓库中的分析技术能够有效实现，使得决策人员可以直接从系统中获术能够有效实现，使得决策人员可以直接从系统中获得需要的决策支持信息；得需要的决策支持信息； l数据仓库系统中，数据用于支持各种分析任务，并生数据仓库系统中，数据用于支持各种分析任务，并生成多角度，多层次和不同粒度上的分析结果成多角度，多层次和不同粒度上的分析结果. OLAP中的基本概念中的基本概念 变量变量:从现实系统从现实系统中抽象出来，用中抽象出来，用于描述数据的实于描述数据的实际含义。际含义。维维:人们观察数据人们观察数据的特定角度的特定角度 维的层次维的层次 类别类别:构成一个维构成一个维的独立的数据元的独立的数据元素，是存在于层素，是存在于层里每一个数据。里每一个数据。 1107