专家与决策支持系统——第三章ppt课件

1、第三章 数据库系统与人机交互系统3.1 数据库系统3.2 人机交互系统综述3.3 DSS的人机交互方式3.4 DSS人机界面的设计3.5 国内外DSS人机界面研讨的 现状及问题3.1 数据库系统DSS数据库系统的设计特点假设按数据的主要用途来分类的话, 在制定一个决策的全过程中, 主要用到两类数据: 一类是驱动一个决策过程所用的数据；另一类是决策制定过程中所要用到的各种数据。从数据管理的角度来看, 由于前一种数据比较零散, 难以把握, 数据管理的难度很大, 所以普通DSS中的数据库管理系统不涉及这一类数据的管理问题。DSS中所说的数据库和数据库管理系统主要是对后一种数据而言。 DSS中数据的主

2、要用途是支持决策制定过程, 因此它与普统统用数据库中的数据不同:首先,DSS中的数据是和决策过程亲密相关的,一切数据都经过适当的加工、浓缩保证数据的一致性、完好性、准确性等。其次,由于DSS普通面向高层决策, 所以除了内部数据外, 还要用到大量的外部数据 (如市场需求量、产品价钱、同行竞争者的竞争力分析数据, 等等)。DSS中的数据库管理系统除了要具备普通数据库管理系统的功能描画、管理、维护数据库、数据通讯外,系统设计时要着重思索以下几方面问题: l. 面向决策支持过程组织和管理数据 DSS 中数据库的设置必需满足各种层次、各种类型、不同决策者的决策过程对数据的要求。DSS中的数据库管理系统应

3、能根据决策活动的需求, 把有关的数据面向决策过程组织起来。因此, 设计数据库系统时, 系统的构造、数据库管理系统的功能选择等,都必需围绕着决策支持过程来进展。 2. 面向模型、面向模型生成来运用数据DSS 的一个特点是数据与模型的有机结合, 模型是 DSS 的重要组成部分。在制定决策过程中, 总要用到各种模型 , 包括定量的、定性的, 等等。模型必需和所需求的数据相匹配, 才干被用于决策过程。所以, DSS中数据构造的选择, 必需思索到和有关模型的匹配问题, 应最大地满足各种模型对数据构造的要求。 3. 数据描画方式要面向不同的决策者DSS 的用户由各层次的决策者和参与决策制定过程的有关人员构

4、成, 由于用户的背景不一致,运用计算机的才干往往也有很大差别, 因此DSS中数据库的人机界面必需设计成用户所熟习的方式。数据描画画面应对决策者是透明的,运用他们熟习的言语和术语,普通 DSS 中运用数据的量都比较大, 按用户习惯设计人机界面, 并尽能够方便用户运用,这一点非常重要。3.2 人机交互系统综述 一、人机交互系统定义及作用定义：实现人与计算机之间通讯的硬、软件系统即为人机交互系统。 根本作用：人机交互系统是决策支持系统不可短少的重要组成部分，是衔接人与系统的中间纽带；它把用户与数据库、模型库、知识库和方法库有机地连成一个整体。 决策者要对各库进展操作和控制时，一方面要向系统提供信息、

5、提出义务要求；另一方面系统在解答义务时也能够向人索取所需求的补充信息。二、DSS中人机交互系统应满足的要求(1) 交互为决策者提供进一步理处理策问题的过程。DSS经过交互向决策者展现问题的各个侧面并经过交互使问题逐渐深化,使决策者对问题的构造认识逐渐深化、细化、明晰,使决策问题得以求解,交互是一个启发用户思想的过程。 (2) 交互给决策者一种“身临其境的感受, 使决策者在运用 DSS 时觉得到只是借助于计算机系统提供的一些信息进展决策, 而不是计算机替代决策者作出决策。决策所需思索的要素多种多样, 任何一个决策者在不理处理策过程的情况下都不会随意地作出决策,决策者一方面不会盲目承当决策带来的风

6、险, 另一方面也不能失去决策参与感和主角感。否那么即使是一个好的建议, 决策者也不会接受。(3) 交互提供 DSS 顺应新的决策问题及环境的手段,经过交互,决策者可以构造新的决策问题,添加新的模型及与模型有关的概念、数据和知识, 以顺应新的环境变化的要求。DSS可以根据用户操作过程的记录,适当调整本人的界面系统。(4) 交互为决策者提供控制的权益。决策问题不同于自然科学问题, 既要思索客观要素又要思索人文要素的影响, 需求根据决策者的个人决策风格、偏好、随机制约要素等作出决策。(5) 交互接口的有效性直接影响DSS的有效性。DSS面对的用户是管理人员, 而不是计算机专业人员, 用户接口不友好,

7、 管理人员面对计算机不知道如何操作, 失去了他往日拥有的在专业领域内的权威性, 成了外行, 陷于窘境易产生不情愿运用计算机的消极心思, 即产生所谓的计算机焦虑症。由此使决策者宁可不运用DSS来寻求支持, 而人为支持。 三、DSS中人机交互系统的义务(l) 提供 DSS 的控制机构 , 允许决策者控制 DSS 的运转、控制数据库和模型库的任务；(2) 向决策者提供多种型式的交互方式 , 供决策者可以方便地运用；(3) 产生输入/ 输出, 决策者应能正确地输入数据和有关参数, 系统应能正确地输出系统运转的结果给决策者；(4) 具有反响、协助、提示功能；(5) 顺应性, 随着环境和需求的变化, 界面

8、应能容易扩展和完好；(6) 严密, 决策问题是个高层次的管理问题, 某一项决策的制定将对单位、行业乃至国家产生较大的影响, DSS 的人机界面必需提供严密机构, 只需经过核定的用户才干运用 DSS 系统。人机交互系统除完成上述义务外,还应具备以下功能：(1) 在规定的问题域内了解用户的要求, 启示用户输入必要的资料、数据, 给用户提供方便的输入方式；(2) 协调系统各组成单元的通讯与运转；(3) 向用户提供系统的运转形状, 引导决策过程, 并根据用户的要求调用系统的方法库、知识库选择适宜的模型。启动MBMS和DBMS运转, 组合生成所需的模型及其参数；(4) 给用户提供一个交互对话的环境 ,

9、运用户能充分了解系统的运转情况、运算结果和推理结论。同时, 用户在决策过程中可以干涉系统运转,改动系统的运转方向；(5) 给用户提供某些必要的提示, 启发用户顺利地利用系统为决策者效力,而当系统内部具有的功能和知识不能有效地支持用户时,它能与用户讨论新的求解途径；(6) 用户需求时，可按用户的要求产生直观明确的输出表达方式。四、人机交互的三元素 一个人机交互的计算机系统, 要能很好地实现计算机与用户之间的人机交互, 通常须思索三个元素：人的要素、交互设备、交互软件实现人机对话的软件。其中人的要素指的是用户操作模型, 交互设备是计算机系统的物质根底, 交互软件那么是展现各种交互功能的中心。 1.

10、 交互设备人们经过各种交互设备向系统输入各种命令、数据, 以致图形、图像、声音信息等。交互设备又向用户输出处置结果及提示、出错信息等。交互设备构成了交互计算机系统进展人机对话的根底。交互的输入输出设备通常可分为许多类, 主要的有数字和字母输入输出设备、图形和图像输入输出设备, 其它还有声音、触感及公用输入输出设备等。数字和字母输入输出设备是当前主要采用的交互设备, 其中有字符显示终端、打印机、键盘。 图形和图像输入输出设备有图形图像显示器与键盘、鼠标器 , 或数字化仪。其它的图形输入设备还有支配杆、跟踪球、光笔、方向旋钮等。图像输入采用摄像机、扫描仪等，图像、图形的输出设备有绘图仪、硬拷贝机、

11、高分辨率打印机等。 2. 交互软件交互软件是交互计算机系统的中心, 它向用户提供各种交互功能, 以满足系统预期要求。交互软件和一切软件一样可分为系统软件和运用软件。在系统软件方面, 许多分时操作系统均采用命令言语的对话方式向用户提供操作界面, 这类操作系统如UNIX等。一些高级言语的解释程序或编译程序也采用交互式解释执行, 也有采用编辑、编译、调试等交互式集成程序设计环境的(如Turbo Pascal)。在运用软件方面, 交互人机界面已成为其主要部分之一, 并成为衡量运用软件功能强弱的一个重要目的。目前多数运用系统往往根据本身的特点来开发人机界面, 在交互运用系统中,这一部分占了相当大的任务量

12、。3. 人的要素 人的要素指的是用户操作模型，它与用户的各种特征有关。用户的年龄、文化程度、任务阅历和职务不同，对操作运用的要求也各不一样。如，普通用户要求交互系统界面友好、易操作，程序员和录入人员要求系统呼应时间快些，军事及机要部门要求可靠平安, 消费系统要求交互系统巩固、简便。 五、人机交互技术发生的变化及开展趋势 人机交互技术发生的变化：(1)用户界面的详细方式而言，阅历了批处置、 (文本)菜单、图形界面、多媒体用户界面、多通道用户界面和虚拟现实系统。虚拟交互设计虚拟车间虚拟驾驶c虚拟装配视频实例： 虚拟装配 虚拟现真实船舶建造行业的仿真运用 Oculus Rift+公用空战手柄五、人机

13、交互技术发生的变化及开展趋势 人机交互技术发生的变化：(1)用户界面的详细方式而言，阅历了批处置、(文本)菜单、图形界面、多媒体用户界面、多通道用户界面和虚拟现实系统。 (2)用户界面中信息载体类型而言，阅历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面。 (3)计算机输出信息的方式而言，阅历了以符号为主的字符命令言语、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。 (4)人机界面中的信息维度而言，阅历了一维信息(主要指文本流)、二维信息(主要是二维图形技术，利用了颜色、外形、纹理等维度信

14、息)、三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间。 开展趋势基于字符方式的命令言语式界面图形用户界面虚拟现实和多通道用户界面未来人机交互技术的开展趋势是：追求 “人机调和的多维信息空间和“基于自然交互方式的人机交互风格。 3.3 DSS的人机交互方式QA方式Question and Answer菜一方式命令言语表格填充自然言语窗口Help技术可视化技术基于多媒体技术的DSS人机界面一、QA方式Question and AnswerDSS向用户提出问题，并提供能够的几种答案，由用户根据它的判别进展选择回答。QA方式较适宜初学者，仅需求输入简单的

15、字符或用鼠标光标在屏幕上选择它的答案。对于有阅历的用户，QA方式显得较繁琐，它往往需求一步一步地执行，才干到达最后的目的。在DSS人机界面设计中，QA方式多用于一些重要操作出现时确实认动作。QA方式举例二、菜一方式菜单的定义：菜单是计算机提供应用户的一组可供选择的操作集合。由于菜单的选项普通不多, 用户容易做出清楚的选择, 这是菜单的最大益处，因此，菜单仍是目前常用的一种人机界面交互方式。菜单构造设计的关键在于： 确定义务菜单项选择项和构造； 菜单的选项数目。 DSS人机交互界面中菜单可分为单级菜单和多级菜单。多级菜单需求思索三个要素： 菜单项的安排普通将只需一样动作属性的操作组成一组例如都是

16、文件操作：剪切、复制、粘贴等或将运用频率大体一样的菜单设置于一组。 菜单深度级数菜单深度普通不宜太深，在DSS人机界面中，三级菜单通常是最大的限制，二级菜单是一种引荐选择； 菜单宽度广度普通，每个菜单包含48个选项较适宜。当菜单很大时，倾向于宽度应优先于深度。优点：易学习、记忆量少、易掌握。缺陷：提供的项数有限，受屏幕大小的限制。灵敏性和效率较差，能够不非常适宜于专家用户。对于专家型用户，菜单表示需提供“快捷功能，常用的快捷功能有“提早键入和“直接访问等。多级菜单最好能提供菜单推进Forward回溯Backward的功能，即提供多级菜单的途径图菜单图，导航图。菜一方式举例一级菜单二级菜单弹出菜

17、单三、命令言语命令言语是一组动词、名词、限定语和衔接词的短语集合，它将待操作的内容用简约的几个单词表示出来，单词的组合符合一定的语法规范。优点：具有简约、准确、灵敏、效率高等优点，适宜于功能少的系统。缺陷：有许多规范和商定，需求用较长时间来记忆和学习，没有经过培训的用户是很难用命令言语去操作系统的。DSS人机界面中不提倡过多地运用命令言语。命令言语方式四、表格填充优点：较符合人们的认知习惯；仅有数个固定内容的表项可以经过缺省值选择进展；两张表中有一样内容的项可以经过复制得到。缺陷：在单屏中只能设计有限条目的表格。DSS人机界面设计中，表格填充更多的适用于数据的录入如，数据库中表记录的录入和数据

18、输入内容较多的情况。表格填充方式举例五、自然言语自然言语是指用人类交流的言语同计算机进展交互。虽然言语是人与计算机通讯的最自然方式，但目前关于自然言语的交互方式的研讨尚处于初级阶段。到目前为止，自然言语的输入和输出问题计算机技术还未很好地处理。它是人机界面开展的最终交互方式。六、窗口窗口分为瓦片窗口和重叠窗口。瓦片窗口中，每个窗口的内容都显示出来，但子窗口数受屏幕的限制。重叠窗口中，子窗口显示在不同的平面上，最先出现的窗口被后来进入的窗口所覆盖。瓦片窗口重叠窗口七、Help技术分为在线协助On-line He1p和离线协助Off-line Help方式。 在线协助是指将给用户的协助信息编在软件

19、中，当用户需求借助于协助信息时，直接经过软件操作获得。离线协助是将给用户的协助信息装在某些介质中，如，纸本、磁带和录象带，用户在需求协助时，经过阅读这些介质而得到协助信息。在线协助又分为上下文无关在线协助和上下文有关在线协助。上下文无关在线协助指所给用户的协助信息与当前用户操作无关，是全部的信息或用户指定的信息。如，按F1键可得到全部信息协助。上下文有关在线协助是指用户在某些操作时，经过设置He1p形状或按某一功能键的方式而自动得到与当前操作相关的信息。Help技术设计的普通原那么： 1前后提表示思应一致； 2运用用户可以了解的言语提供协助； 3提示要给出例子； 4含有用户运用错误的修正方法；

20、 5在用户进展一个能够引起不可恢复的破坏操作时，警告用户； 6提供协助索引； 7提示尽量做成上下文有关的方式，以运用户得到即时协助。上下文无关在线协助上下文有关在线协助Help技术例如八、可视化技术可视化是一种计算和处置的方法。它将笼统的符号表示成详细的几何关系,使研讨者能亲眼看见他们所模拟和计算的结果。可视化技术将数据以图的方式直观地显示出来。图形技术是可视化的一个根底。人脑数据的三维图象天气数据的三维图象八、可视化技术可视化是一种计算和处置的方法。它将笼统的符号表示成详细的几何关系,使研讨者能亲眼看见他们所模拟和计算的结果。可视化技术将数据以图的方式直观地显示出来。图形技术是可视化的一个根

21、底。 编程本身的一个重要进展也是可视化，如微软的Visual Studio系列。编程的可视化大大提高了软件开发，尤其是交互界面开发的效率。可视化界面九、基于多媒体技术的DSS人机界面目前，关于多媒体技术对DSS人机界面的支持的研讨与开发，在国内外尚不多。基于多媒体技术的DSS人机界面的开发与运用将成为DSS研讨的热点。3.4 DSS人机界面的设计一、友好界面设计的普通准那么二、DSS人机界面设计工具三、界面规范化设计一、友好界面设计的普通准那么 1. 维护的一致性 1界面中的功能区必需坚持相对固定, 以运用户产生空间上的一致性； 2使经常用到的信息和提示位置一致； 3保管界面底部几行或小区域来

22、显示系统形状和错误信息； 4滚屏和翻页采用习惯的方式控制, 例如, PgDn 翻下一页, PgUp 翻上一页等； 5图形、窗口、菜单表格运用一个标题来标明它的内容和功能； 6颜色及特定图形在界面中的含义须前后一致。2. 使错误校正简单、迅速 1错误信息运用非技术性言语显示 , 信息的含义该当对初学者和有阅历用户都很明确 ; 2错误信息该当指明何种错误发生了且如何矫正错误； 3当发生单个字符错误时, 用户只需重新打入正确字符, 即可修正错误; 4任何操作过程中, “取消功能必需提供， 运用户可以回到对话过程的上一 步操作。3. 减少输入任务 (1) 默许值。在输入可预知的情况下，设置默许值 ;

23、(2) 对需求反复输入的数据提供复制功能。4. 精心设计以防止错误发生 1对那些不允许用户输入的区域，进展维护； 2设计中，对于图形和颜色的运用尽量用人们习惯的认识，防止产生二义性。5. 提供适当的反响1当用户选择某项进展操作时, 用亮条标识它；2通知用户他的输入曾经被接受或发送。6. 对一些重要操作提供确认1一些关键操作, 例如删除文件、永久的数据修正和放弃存盘等，应提供确认操作；2提示用户在要求确认之前,一个动作能够发生的后果。7. 为主要信息提供图形标识1利用亮条标注重要信息；2对于某个重要的显示条目采用闪炼方式显示；3利用色块区分普通和重要的信息。8. 提供可用的在线协助系统二、DSS

24、人机界面设计工具 DSS人机界面设计工具可以分为三类：1数据库软件，它们具有数据库的创建、修正、查询、打印、统计等功能，同时界面还能提供菜单语句。特点是可以很快地建立界面原型，但界面的档次不高。(2) 以高级言语为代表的界面开发工具。如，C言语的图形功能及函数功能强，可用C言语作为主言语开发DSS界面。 (3) 基于图形工具的界面开发，图形工具有两种，一种是由商用软件本身包含的图形内核软件如，Macromedia公司的Dreamweaver和微软的FrontPage ；另一种是由用户本人经过一定时间的任务开发出的图形工具。三、界面规范化设计DSS人机界面规范化设计的四个层次： 1. 嵌入式界面

25、设计它将人机界面所涉及到的输入输出及有关数据流、操作流控制，一同编入源程序。程序未明确区分界面部分语句和运用部分语句。嵌入式界面设计的界面友好性、可操作性较差，并且缺乏工程化的观念，界面开发处于手工形状, 效率很低。2 . 过程化界面设计过程化界面设计是将界面设计中一些与交互作用有关的功能有意地分开，使他们构成一 个 一 个的子程序或子过程，当界面需求调用它们的时候，就对其进展反复调用。这种方式在一定程度上减少编程量，并且有一些工具化思想，但由于它是一种与过程有关的子程序，因此只能适用于某个运用DSS中，普通采用 dbase III 或 FoxBASE编制的DSS系统，是利用这种方式进展开发的

26、。3. 工具箱ToolKit技术工具箱技术是将人机界面中常用的界面构件放在一个编码库中。当运用界面需求完成某种界面功能时，直接从工具箱中调用界面构件，以符合界面构件的参数方式，将构件与运用程序在编码级进展结合。工具箱4 . 用户界面管理系统User Interface Management System，UIMS用户界面管理系统是一种用来描画、设计、实现和评价DSS人机界面的管理系统。它提供界面设计中所需的各种工具及有关的检查与评价手段，可协助获得高质量的人机界面。UIMS实现人机界面与运用程序的分别。DSS中UIMS的功能：1支持多种硬设备；2具有丰富的图形系统，并且与硬件无关；3支持多种交

27、互方式；4支持恢复、协助和出错信息；5允许用户按本人的设计，经过UIMS 所提供的接口描画工具，对所希望生成的界面进展描画。由于UIMS研讨在计算机界也是一个新的方向，所以致今没有一种用于DSS的较完备的UIMS产生。3.5 国内外DSS人机界面研讨的现状及问题一、国内外DSS人机界面研讨的现状二、国内DSS人机界面研讨存在的问题一、国内外DSS人机界面研讨的现状归纳为以下四方面：1关于 DSS人机界面中人体工程学和人机界面实际的讨论。2DSS界面表示方式的研讨 , 将图形、表格、窗口、自然言语等交互方式进展比较。3界面开发工具及用户界面管理系统。4智能化DSS人机界面的评价。近几年, 人们开

28、场讨论影响DSS效能的认知和偏向, 并选择了一种叫做MICRO-STAT的统计软件包来对DSS的人机界面进展研讨。这种软件包具有较好的人机界面, 有数据直接操作和选择功能, 它易于学习, 并可支持半构造化的预测问题。1989年, KYDD设计了三种情形对DSS中认知和偏向进展研讨, 结果发如今DSS中由于决策者背景知识不一样和人脑神经心思的限制,它们对DSS存在的认识偏向是较难以改动,因此DSS 系统应该具有柔性和智能性,提供应决策者以适宜的工具,从而防止决策者犯一些常见的数据访问和处置错误。1987年,Ting-Peng Liang开发了一种叫做自顺应的人机界面, 他根据系统应随着环境的变化

29、而变化的原那么来设计人机界面。自顺应式界面研讨将控制的自顺应安装分为三类:固定式, 动态式和无格式。固定式规定了一种输出格式或对话风格；动态式由用户选择系统提供有限的可选择的界面方式；无格式是经过对一包括一切界面格式的固定菜单的选择来确定界面。同时寻觅到一种“用户偏爱的丈量方式, 根据用户操作界面的过程,系统进展界面的变化。将用户界面管理系统UIMS引入DSS人机界面中的设计,将DSS人机界面看作一个独立的、有工具支持的问题来进展讨论。有人提出，以用户义务方式组织系统, 设立义务管理系统调度各个子管理系统,利用UIMS外控方式作为义务管理系统的实现手段,使各个子系统间能以最小的代价获得协调一致

30、,利用各个子系统提供的内嵌式高级言语调用功能接口,以UIMS的内控方式实现进一步的功能集成。 良好的人机界面应满足如下要求： (1) 多样性 : 可同时支持有阅历或无阅历的用户。 (2) 容错: 有较好的错误修复才干。 (3) 有效性: 完成某一义务仅需较少的努力。 (4) 便利性: 提供友好的访问功能途径。 (5) 柔性: 可经过多种途径进展某个操作。 (6)一致性: 最少的用户培训和非期望动作。 (7)协助: 提供较好的协助和错误信息提示。一些国内外关于 DSS 人机界面的研讨成果： (l) 从认知角度分析 DSS 用户的特点, 并经过实验证明了决策者的领域知识、系统阅历、智能、认识风格及

31、性别极大地影响着 DSS 的效能。 (2) 研讨并提出了面向用户的 DSS 接口选择规范。 (3)开发了智能 DSS 人机交互接口单元。 (4) 将接口分为胞元和块的概念进展描画并在 Sun Sparc Station 300 实现了面向政策分析的 DSS。 (5)“山西省整体开展专家系统 的接口研讨。 (6)从实际上提出了决策环境模型EMD的思想,是一种从技术实现角度描画DSS人机界面的构成。 二、国内DSS人机界面研讨存在的问题DSS 人机界面的研讨存在许多问题, 可以分为以下几个方面： (1)对DSS支持的对象决策者的认知风格缺乏研讨。决策者进展决策, 完成预期的目的, 其决策思想过程是一个复杂的过程, 往往我们强调左脑型理性思想决策, 而对产生灵感、顿悟的右脑型决策讨论不深。在设计DSS人机界面时, 过份强调功能性、模型化、逻辑性, 而对界面的可用性、直觉性、友好性那么未引起足够的留意。(2) 界面交互方式单一、乏味。 DSS人机界面的最终运用对象是非计算机专业的管理决策人员 , 他们对 DSS 系统所涉及的多项技术和实现不感兴趣, 而对界面的外观表现(即输入/ 输出