Современные информационные технологии /3. Программное обеспечение

К.т.н. Мазурова О.А.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Знаниеориентированные модели и методы для интеллектуальных средств поддержки принятия решений

В работе рассматриваются вопросы использования знание-ориентированных технологий при создании интеллектуальных средств поддержки принятия решений (ПР). Предложен единый подход к обеспечению информационной и аналитической поддержки лица, принимающего решение (ЛПР), в ходе многокритериального ПР в слабоструктурированных проблемных областях (СПО) на основании классификационной модели описания альтернатив (КМОА).

Принятие решений занимает одно из ведущих мест в профессиональной деятельности человека и его повседневной жизни. Ввиду усложнения задач ПР и необходимости их решения в СПО, повысилась роль подготовительных этапов ПР, которые во многом определяют качество принимаемых решений. В виду невозможности непосредственного привлечения к процессу выбора опытных экспертов или консультантов качество решений зачастую целиком зависит от опыта и интуиции ЛПР. Эффективным средством помощи в таких ситуациях являются интеллектуальные системы поддержки ПР (ИСППР), которые позволяют осуществить информационную и аналитическую поддержку ЛПР на основании информации, отражающей знания и опыт принятия решений экспертами.

Конструктивное решение задач ПР с помощью компьютерных систем связано с формированием в ходе диалога с ЛПР некоторого принципа выбора наилучшего решения. На сегодняшний день в практике ПР широкое распространение получило применение принципов выбора, основанных на сведении многокритериального выбора к однокритериальному на основании теории полезности. Для формирования такого принципа выбора от ЛПР должна быть получена информация о целях и критериях выбора, относительной важности этих критериев. Поддержка этих этапов требует создания средств информационной и аналитической поддержки ЛПР:

– в ходе структурной идентификации принципа выбора:

а) на этапе декомпозиции целей ПР, т.е. при определении целей, которые должны быть достигнуты в ходе решения проблемы;

б) на этапе критериального описания проблемы выбора;

– в ходе параметрической идентификации принципа выбора, т.е. при определении количественных коэффициентов важности критериев выбора.

Важными при разработке таких методов является вопрос разработки такой модели, которая бы позволила учесть существующие закономерности и достаточно объективно описать проблемную ситуацию ПР. Предлагается единый подход к информационной подготовке и поддержке ПР, основанный на применении разработанной КМОА [1], которая содержит:

– описания всего требуемого для ПР множества альтернатив, т.е. являться моделью, так называемого, универсального множества альтернатив в СПО;

– описания альтернатив в структурированном виде, позволяющем использовать их в качестве моделей-оснований для проведения декомпозиции целей и в ходе критериального описания задачи ПР;

– описания существенных свойств альтернатив, на базе которых возможно достижение компромисса между полнотой и простой критериального описания;

– экспертные оценки важности свойств альтернатив для поддержки ЛПР в процессе определения коэффициентов важности критериев;

– описания альтернатив, опирающиеся на понятийную систему человека, которые будут одинаково хорошо понятны как эксперту, так и ЛПР.

Разработка КМОА велась в направлении максимального ее приближения к естественной классификации [2], которая является общепризнанной формой выражения знаний об объективных зависимостях в проблемных областях.

Идентификация принципа выбора на основании КМОА

Важным этапом для эффективного решения всей проблемы выбора является идентификация принципа выбора. Использование КМОА и единый подход к выполнению основных этапов идентификации принципа выбора на ее основании, позволяют преодолеть ряд трудностей, возникающих у ЛПР при определении целей и критериев ПР, а также коэффициентов их важности.

На основании КМОА был усовершенствован метод декомпозиции целей ПР [3]. Определение целей ПР, которое связано со структуризацией проблемы выбора, заключается в последовательном разложении глобальной цели выбора на базе некоторой модели-основания до появления таких простых подцелей, на которых можно сформировать понятные ЛПР критерии оценки качества альтернатив. Благодаря своей структуре, КМОА может рассматриваться как база моделей-оснований для декомпозиции, и позволяет обеспечить:

– автоматизацию выбора модели-основания декомпозиции в виде модели альтернативы-класса, в общем виде отражающей функциональный состав и партитивную структуру альтернатив, участвующих в ПР;

– информационную поддержку формулировки глобальной цели и подцелей ПР на базе формулировок функциональных назначений (целей) альтернативы-класса и ее элементов;

– алгоритмическую поддержку декомпозиции целей на различных уровнях детализации проблемы, когда может быть построено достаточно полное дерево целей и для каждой цели может быть предложен возможный критерий оценки качества альтернатив.

Критерии качества, которые являются, своего рода, проекциями целей выбора на свойства альтернатив, также могут быть сформированы на основании КМОА. При этом, иерархическая структура модели позволила формализовать требования полноты, разложимости, действенности, не избыточности и минимальной размерности [4], предъявляемые к обоснованному множеству критериев.

Единый подход к разработке средств принятия решений и использование КМОА позволили усовершенствован метод параметрической идентификации принципа выбора [4], совмещающий психологически наиболее приемлемые для ЛПР операции качественного сравнения пар критериев и возможность анализа иерархий критериев. Еще в ходе построения КМОА эксперт может дать свои достаточно объективные оценки степени важности того или иного элемента альтернативы, которые могут быть перенесены на соответствующие ее существенные свойства, а также на их производные свойства, и использоваться в ходе информационной поддержки параметрической идентификации выбора.

Выводы: Усовершенствованные методы поддержки задачи идентификации на различных ее этапах могут быть реализованы в составе библиотеки методов поддержки ПР в ИСППР. Возможность поддержки ЛПР в таких системах на основных этапах ПР оказалась возможной благодаря использованию знаниеориентированных технологий, основанных на методе системологического классификационного анализа.

Литература:

1. Нестеренко О.А. Разработка классификационной модели описания альтернатив для слабо структуризованных задач принятия решений [Текст] / О.А. Нестеренко // Вісник Національного Технічного університету "ХПІ". Тематичний збірник наукових праць "Нові рішення у сучасних технологіях" – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – № 14. – С. 103-110.;

2. Соловьева Е.А. Естественная классификация: системологические основания. Харьков: ХТУРЭ, 1999. –222 с.;

3. Мазурова О.А. Метод поддержки декомпозиции целей принятия решений на базе классификационной модели [Текст]/О.А. Мазурова//Восточно-Европейский журнал передовых технологий – Харков, – 2012. – № 3/4. (57), с. 60-63;

4. Нестеренко О.А. Метод автоматизированной поддержки формирования множества критериев для задач принятия решений // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Тематичний збірник наукових праць "Нові рішення у сучасних технологіях" – Харків: НТУ "ХПІ".–2001. – № 15.–С. 36-42.