決策支持系統(tǒng)07體系結構.ppt

1,Decision Support System 決策支持系統(tǒng),Liu kexing,7,2,第07講 DSS的體系結構，人機交互,7.1 DSS的結構形式 7.2 DSS的結構比較 7.3 DSS的統(tǒng)一結構形式 7.4決策支持系統(tǒng)的分類 7.5決策支持系統(tǒng)的三個應用層次 人機交互系統(tǒng),7.1 DSS的結構形式,7.1.1DSS的三部件結構 其中的人機交互系統(tǒng)：顯示和對話輸入輸出轉換模型組合和控制系統(tǒng)運行,3,7.1.2DSS的三系統(tǒng)結構 語言系統(tǒng)：把自然語言轉換成機器理解的語言 問題處理系統(tǒng)：對決策問題識別、分析、求解。將問題轉化為操作方案、模型和數(shù)據(jù)的調用。 知識系統(tǒng)：包含領域知識。由數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫表達，記錄事實和規(guī)則。人工智能。后面會詳講。 三系統(tǒng)結構特點：強調語言系統(tǒng)；問題處理系統(tǒng)重要；把數(shù)據(jù)、模型、規(guī)則統(tǒng)一納入知識系統(tǒng)，看成廣義的知識。,4,7.1.3DSS的三庫結構 從“模型”當中分離出“方法”。,5,6,對于模型與方法的幾種理解 用數(shù)學公式表示模型，其求解算法看做方法。如線性規(guī)劃，目標函數(shù)、約束方程構成模型；單純性法構成方法。模型庫中存儲的是數(shù)學方程，方法庫中存儲的是求解程序。因而，淡化了模型庫，突出了方法庫。 把模型理解為算法加數(shù)據(jù)。方法庫=算法程序；模型庫=索引文件（算法文件路徑、所需數(shù)據(jù)地址）。同一個算法程序，若所用數(shù)據(jù)不同，則成為兩個模型。如，線性規(guī)劃，求解都一樣（方法相同），但引用不同行業(yè)數(shù)據(jù)，可看成不同的線性規(guī)劃。 將模型庫與方法庫合一。將模型和方法看成是同一個問題的兩個側面，都看成模型，將模型的方程式看成是模型的說明，其算法編程程序。因此用程序代表模型。在這種觀點下，可省略方法庫。 大多數(shù)DSS采用模型庫和方法庫合二為一的形式，所謂三庫結構又回到了兩庫結構（三部件）。,7.1.4DSS的四庫結構 加上知識庫，提高智能性。,7,7.2 DSS的結構比較,DSS的結構總結起來有兩種：三部件結構和三系統(tǒng)結構。 8.2.1對三部件結構的評價: 優(yōu)點三部件結構清晰、關系明確、便于理解，是DSS研究的基礎。與MIS、ES區(qū)別明顯。比MIS多了模型庫；與ES的區(qū)別在于ES是定性的知識推理，它是模型+數(shù)據(jù)的定量計算。 缺點沒有突出DSS的問題處理系統(tǒng)；沒有突出語言系統(tǒng)。,8,8.2.2對三系統(tǒng)結構的評價 優(yōu)點突出了問題處理系統(tǒng)突出了語言系統(tǒng)統(tǒng)一了知識的看法，將數(shù)據(jù)、模型、規(guī)則都看成知識。 缺點忽略了數(shù)據(jù)庫、模型庫之間的區(qū)別和聯(lián)系該系統(tǒng)與ES相似看不出明顯區(qū)別。,9,7.3 DSS的統(tǒng)一結構形式,10,7.4決策支持系統(tǒng)的分類,DSS的涉及過程、運行和實現(xiàn)取決于它所涉及的許多情況，下面的分類有相互交叉的。 7.4.1 Alter的分類 Alter在1980年提出的輸出分類，根據(jù)系統(tǒng)輸出實質性作用的程度或系統(tǒng)輸出能直接支持決策的程度進行的。分為七類，前兩類是面向數(shù)據(jù)的，進行數(shù)據(jù)檢索或分析；第三類涉及數(shù)據(jù)和模型，其余的是面向模型的，可提供仿真功能、最優(yōu)化和建議解的計算。并不是每個系統(tǒng)正好適合一個分類類型，可能同時具有多種功能。,11,（1）文件柜系統(tǒng) 基本上是手工文件系統(tǒng)的自動化，主要用于直接存儲和查詢數(shù)據(jù)，例如庫存信息查詢、航空訂票系統(tǒng)以及車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)。一般由管理人員使用，主要用來支持日常工作，處理應急事務。 （2）數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 對數(shù)據(jù)文件進行分析，任務類型是操作的分析，數(shù)據(jù)操縱和顯示。一般由分析人員使用。例如：銀行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，相關人員利用它按月生成報表，提交給負責經(jīng)費控制的經(jīng)歷，用于對本部門預算控制。,12,（3）分析信息系統(tǒng) 這類系統(tǒng)可存取一些數(shù)據(jù)庫、模型，具有，各種分析機制。例如，市場信息系統(tǒng)，包括內(nèi)部銷售、廣告、商品推銷和價格等數(shù)據(jù)庫。利用它可以產(chǎn)生專用報告，為經(jīng)理人員采取競爭對策提供信息依據(jù)。 （4）統(tǒng)計模型系統(tǒng)（財會模型） 統(tǒng)計模型系統(tǒng)包括許多會計模型。例如，在一種航海效益評估系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，存有船舶噸位、航速、燃料消耗、海港費用等數(shù)據(jù)，可利用它計算航海利潤和處理船租契約。又例如，某保險公司的經(jīng)費預算系統(tǒng)可以編制出兩年的經(jīng)費開支規(guī)劃。,13,（5）樣本模型系統(tǒng)（表達模型） 樣本模型系統(tǒng)中的模型可對非研究性活動進行描述、分析和評價。一些概率未定的關鍵因子需要用戶估計后輸入。例如，某消費品銷售公司利用一種市場響應模擬模型綜合系統(tǒng)來跟蹤市場變化情況，探討未來市場競爭活動與后果之間的聯(lián)系。 （6）最佳模型系統(tǒng) 最佳模型系統(tǒng)能在一系列約束條件下求得最佳解，提供決策行動的指導。,14,（7）建議模型系統(tǒng) 建議模型系統(tǒng)用于完全結構化的重復決策。它以決策規(guī)則、優(yōu)化計算公式或其他數(shù)學方法為基礎，產(chǎn)生一種建議性的方案。從某種意義上說，建議模型系統(tǒng)甚至比最佳模型系統(tǒng)更加結構化。 建議模型系統(tǒng)的實例，如保險公司的稅率調整系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)保險金和相應政策之間的歷史關系，按某特殊部門保險政策進行稅率調整，進行某種復雜的計算。當保險商認為系統(tǒng)的輸出不能反映實際情況時，可以恰當?shù)姆绞叫薷妮斎?，重新計算?15,7.4.2 Holsapple和Whinston的分類 他們在1996年將DSS分為： （1）面向文本的DSS 信息（包括數(shù)據(jù)和知識）常以文本形式存儲，決策者可以獲取這些信息。然而決策者可搜索的信息量呈現(xiàn)指數(shù)式增長，所以有必要高效表示和處理文本文件與片段。面向文本的DSS通過跟蹤決策需要的文本形式的信息，為決策者提供支持。它根據(jù)需要，創(chuàng)建、修改和閱讀文件。信息技術，例如文件相關、超文本和智能代理（intelligent agent ) ，均可嵌人到面向文本的DSS 中。如今基于Web 的系統(tǒng)使基于文本的DSS的開發(fā)有了新的發(fā)展。,16,（ 2）面向數(shù)據(jù)庫的D6S 在面向數(shù)據(jù)庫的DSS 中，數(shù)據(jù)庫在DSS 結構中起著主要作用。與處理面向文本的DSS 的數(shù)據(jù)組織所不同的是，面向數(shù)據(jù)庫的DSS 將數(shù)據(jù)組織成高度結構化的形式（關系的或面向對象的）。早期面向數(shù)據(jù)庫的DSS 主要采用關系數(shù)據(jù)庫結構。關系數(shù)據(jù)庫處理的信息通常具有龐大的、描述的和嚴密的結構等特點，面向數(shù)據(jù)庫的DSS具有很強的報告生成和查詢功能。,17,（3）面向表格軟件的DSS 表格軟件是一種建模語言，允許用戶編寫模型和執(zhí)行DSS的分析，不僅可以創(chuàng)建、觀察和修改過程知識，而且可指導系統(tǒng)執(zhí)行自含的指令。表格軟件廣泛用于面向終端用戶開發(fā)的DSS ，其中最流行的工具有MS EXCEL和IBM Lotus123等表格軟件。由于軟件包（如EXCEL）包含基本的DBMS 并且可以提供與DBMS的接口，它們具有面向數(shù)據(jù)庫的DSS 的某些性質，能夠描述數(shù)據(jù)和知識。面向表格軟件的DSS 是而向求解器的DSS 的一種特殊情形。,18,（4）面向求解器的DSS 求解器（solver ）是一個可用計算機程序描述的算法或過程，可用于進行特定類型間題的求解。求解器的例子有：用于計算趨勢的線性回歸程序、用于計算最優(yōu)定貨量的經(jīng)濟定貨模型等。求解器可以是商業(yè)化軟件中的算法程序，如Excel ，LOTUS123中的函數(shù)。求解器還可由程序語言編寫，如C 語言。它們可直接寫人或加入表格工具，或者可嵌人特殊的建模語言。更復雜的求解器，如用于最優(yōu)化的線性規(guī)劃，可由商業(yè)化的軟件提供，DSS 構造者可將這些求解器結合進DSS 應用。面向求解器的DSS 可靈活地根據(jù)需要改變、增加和刪除求解器。,19,（5）面向規(guī)則的DSS DSS的知識部件通常包含在專家系統(tǒng)的過程和推理規(guī)則中，這些規(guī)則可以是定性的或定量的。 （6）組合DSS 組合DSS 是一個混合系統(tǒng)，它包含了上述5 種系統(tǒng)中的兩種或兩種以上。組合DSS 可用一組獨立的DSS構造，每種用于一個專門領域（例如基子文本和基于求解器），組合DSS 也可以使用單一的、緊密集成的方式構造。,20,7.4.3 其他分類 其他有代表性的分類是機構DSS和特定DSS 。 （1）機構DSS 處理重復發(fā)生的決策，典型例子，如證券管理系統(tǒng)。證券管理系統(tǒng)常用于一些大型銀行的投資決策。由于機構DSS 重復地用于求解相同的或類似的問題，所以機構DSS 可以通過開發(fā)，或者通過系統(tǒng)多年的應用提煉形成。 （2）特定的DSS常處理不能預料或不重復發(fā)生的特定問題。特定決策常常包含戰(zhàn)略規(guī)劃問題，有時也包含管理控制問題。這種DSS 一般只使用1、2 次，這是DSS 開發(fā)的主要問題之一。,21,7.5決策支持系統(tǒng)的三個應用層次,7.5.1支持系統(tǒng)三個層次 1、專用DSS（SDSS） 能夠完成實際任務、具有決策支持功能的DSS。它允許特定的決策者去處理特定的相關問題。 一個典型的例子是警察布置方案DSS，這個SDSS以美國加州的圣約瑟城為實驗基地，警察利用該系統(tǒng)顯示地圖摘要、按照地理區(qū)域調用數(shù)據(jù)，這一系統(tǒng)的圖形顯示性能使得警察可以快速而又方便地運用地圖、獲得管轄地帶的信息。,22,2、DSS生成器（DSSG） 它可以用來提供一套快速且易于建立專用的DSS的能力。它包括數(shù)據(jù)管理、模型管理和對話管理所需要的技術，以及能將它們有機的結合起來的接口。例如，建立警察布置系統(tǒng)這一專用的DSS 的開發(fā)工具GADS 就是DSS 生成器的一個例子。 其他一些典型的DSSG的例子：IFPS （交互式財務計劃系統(tǒng)），Tymshare公司的Express 等。它們具有數(shù)據(jù)管理、圖形顯示、財務和統(tǒng)計分析、風險分析和優(yōu)化計算等多種功能。過去，這些功能各自被單獨使用，現(xiàn)在將它們集中在一起，成為一種很容易使用的軟件包。 利用生成器，DSS研制者可以根據(jù)決策者的要求、環(huán)境和任務迅速構造一個專用的DSS ，從而大大縮短DSS 的研制周期，并降低研制費用。,23,3、DSS工具（DSST） 應用于DSS開發(fā)的技術層次，也是DSS 開發(fā)最基木的技術層次。 它是用來方便的研制專用的DSS 或DSS 生成器的硬件和軟件單元，DSST 大大簡化了專用的DSS 和DSS 生成器的開發(fā)工作。 這類技術包括新的用于特殊目的的語言、支持對話方式的改進了的操作系統(tǒng)，以及彩色圖形顯示的硬件和支持軟件。 例如GADS 就是用FORTRAN語言編寫的，以一個實驗圖形程序包作為基本對話處理軟件。,24,7.5.2三個技術層次的關系,25,7.5.3三個技術層次中的人員匹配,26,8.1 人機交互系統(tǒng),人機交互系統(tǒng)是決策支持系統(tǒng)的重要組成部分。人與計算機之間需要進行相互的通信，即所謂的人機交互；實現(xiàn)人與計算機之間通信的硬件、軟件系統(tǒng)，即為人機交互系統(tǒng)。 人機交互系統(tǒng)通常包括計算機輸出的大量信息、提示、人向計算機輸入的有關信息、問題回答等等。,27,8.1.1 人機交互的三元素 是指交互設備、交互軟件、人的因素 1 交互設備 硬件。顯示器、打印機、鍵盤、鼠標，用來輸入輸出數(shù)字、字母；掃描儀、相機、攝像機等，用來輸入輸出圖形圖像；麥克風、傳感器以及專用的輸入輸出設備。 人們通過“交互設備”向系統(tǒng)輸入各種命令、數(shù)據(jù)，圖形圖像聲音等信息；系統(tǒng)通過“交互設備”向人們輸出處理結果及提示、出錯信息等?！敖换ピO備”構成了計算機系統(tǒng)進行人機對話的基礎。,28,2 交互軟件 “交互軟件”是交互系統(tǒng)的核心。它向用戶提供各種交互功能。分為系統(tǒng)軟件、應用軟件。 “系統(tǒng)軟件”包括一些采用窗口、菜單以及命令語言的對話方式提供用戶界面的操作系統(tǒng)，一些高級語言的解釋程序或編譯程序也采用交互式解釋執(zhí)行，也有采用編輯、編譯、調試等交互繼承程序設計環(huán)境的（如PASCAL、C等），在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中也常見對話式的數(shù)據(jù)庫查詢語言，有的用命令方式（SQL），也有的用填表方式。 “應用軟件”，是指決策支持系統(tǒng)自身開發(fā)的人機界面。,29,3 人的因素 人的因素是指用戶操作模型，它與用戶的各種特征有關。 人的弱點是操作時候可能出錯、健忘。因此設計系統(tǒng)的時候要認真處理出錯情況，并對各種操作給與提示和幫助。用戶的年齡、文化程度、工作經(jīng)歷、職務高低，這些差異，對操作使用的要求也不同。高層領導希望得到簡明扼要的報告和圖表；生產(chǎn)系統(tǒng)要求交互系統(tǒng)穩(wěn)定、簡便。,30,8.1.2 人機交互的過程【孟波2001】 從用戶的角度來說，接口的質量取決于其所看到或感覺到的內(nèi)容，即用戶必須清楚地理解所感覺到的東西，并且知道應該只采取的行動或操作。 構造有效的接口應當注意： 選擇IO裝置；屏幕設計；人機接口的順序；顏色和陰影的使用；信息密度；使用圖標和符號；信息顯示格式。,31,知識：使用戶應有的與計算機通信的能力，如用戶的專業(yè)知識，包括參考卡或聯(lián)機幫助系統(tǒng)。 對話：用戶與計算機之間的可觀察的交互序列。 行動語言：用戶的操作，如菜單選項、回答輸入、移動窗口、輸入命令等。 計算機：翻譯用戶的行動語言，執(zhí)行任務、產(chǎn)生顯示。 表達語言：計算機顯示的信息。研究證明，表達影響決策的質量和用戶對系統(tǒng)的理解。,32,8.1.3 人機交互的方式 包括：菜單、填表、命令語言、屏幕顯示、窗口、報表輸出等 菜單是由用戶在一組項目表中選擇一個認為最合適的選項，并激活該選項、系統(tǒng)執(zhí)行該選項。菜單中的術語應是可以理解的、明確的，用戶簡單地單擊即可。菜單的選項一般不多且有限，用戶容易做出清楚的選擇，這就是菜單的一大好處。菜單設計的要點包括：語義組織、菜單系統(tǒng)結構、菜單選項的數(shù)目和次序、標題、提示、圖形布局、菜單選項的描述、顯示速度、響應時間選擇機制等等。,33,填表是要求用戶對一系列相關字段構成的表輸入相關的數(shù)據(jù)。要考慮：輸入數(shù)據(jù)的允許范圍、進行校驗、對錯誤的輸入能以明確的出錯信息做出反應 命令語言提供了一個便于控制和創(chuàng)造的氛圍。一旦用戶掌握了命令語言的語法，就能夠很迅速地表達出復雜的操縱。命令語言是解釋性語言，適合于功能較少的系統(tǒng)，對于功能接復雜的系統(tǒng)，應該采用編譯性的高級編程語言。,34,屏幕顯示主要是對數(shù)字、文字、圖形圖像的顯示。數(shù)字、文字的顯示是信息顯示的基礎；圖形有地理圖形、地形圖形、曲線、統(tǒng)計圖等等；圖像是人像、照片等，更能深刻地影響用戶，圖形信息分為靜態(tài)和動態(tài)的，照片是靜態(tài)的，視頻是動態(tài)的，圖像信息顯示的效果比圖形的好，但是存儲空間占用大。 窗口是指目前的計算機支持多任務之間的切換，廣泛地采用多窗口技術。例如訂票系統(tǒng)從“預定行程”窗口開始，進入“預定航班”窗口，再轉入“支付窗口”。這些情況要求人機交互設計者要考慮各種策略來管理多窗口。,35,報表輸出主要是文件特定格式的打印。表報類似于日常工作中的賬本和賬單，格式多樣。需要進行詳細的報表設計，然后編制程序完成輸出。簡單的報表包括表頭、框架、數(shù)據(jù)三部分。復雜的報表是在簡單的報表的基礎上，增加一些說明、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、表達式運算等。,36,8.1.4 多媒體表現(xiàn)與多媒體查詢 媒體（Medium）是指承載信息的載體，如數(shù)據(jù)、文字、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種形式。多媒體（Multimedia）是指多種媒體的綜合。目前的存儲能力大幅度提高，使得多媒體技術得到了較大發(fā)展。 1 多媒體信息系統(tǒng) 多媒體信息系統(tǒng)，不僅僅是形式上或功能上的擴展，而是信息系統(tǒng)在本質上的一次飛躍。多媒體信息系統(tǒng)應用的范圍廣泛，從辦公自動化、工廠自動化，到管理自動化、家庭自動化等等。未來的計算機、電視、電話、音響、傳真都可以合為一體稱為多媒體終端，并且由高速網(wǎng)絡連接，組成多媒體信息綜合服務系統(tǒng)。,37,2 多媒體信息表現(xiàn)與交互 以數(shù)據(jù)、文字、圖形為媒體的信息系統(tǒng)對信息的表達僅僅是“視覺顯示”。在多媒體環(huán)境下，各種媒體并存有視覺方面的也有音頻方面的，這種多媒體信息的表達稱為“表現(xiàn)”。多媒體的表現(xiàn)，既能夠通過影視廣播等連續(xù)播放來表達，也能夠通過人機交互來增加人對信息的理解和擴充。 例如，賓館的多媒體查詢系統(tǒng)可以使客人隨意交互點播賓館周圍的環(huán)境、各種類型房間的設施等等。,38,多媒體信息系統(tǒng)的表現(xiàn)與交互，改變了以往影視被動接受信息的狀態(tài)。用戶可以有選擇地主動檢索、控制媒體的播放形式。 人機交互不僅僅是一個界面問題，對于媒體的理解和人機通信可以看成是一種智能行為。 從數(shù)據(jù)庫中檢索出特定的多媒體信息，是多媒體的初級交互應用；通過交互特性使得用戶介入到信息過程中（不僅僅是提取信息），是中級交互應用；當我們完全地進入到一個與信息環(huán)境一體化的虛擬信息空間中，充分利用各種感覺器官和控制能力，對空間進行控制和自由遨游時，這才是交互的高級階段，稱為虛擬現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實可以提供更高層次的交互性，不僅僅局限于視覺和聽覺，還要引入觸覺、運動跟蹤和反饋，使得用戶的每一個動作都對他所感受到的信息產(chǎn)生相應的影響。,39,3 多媒體查詢和檢索 “查詢”和“檢索”是從數(shù)據(jù)庫中獲取信息的兩個方面，對用戶而言一般使用“查詢”一詞；對計算機操作而言一般使用“檢索”一詞。對于多媒體的查詢一般分為兩類：基于表示的查詢和基于內(nèi)容的查詢。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的查詢是基于表示形式的查詢，按照單個或多個字段查詢，這是一種有精確概念的查詢。在多媒體數(shù)據(jù)庫中只能采用非精確的相似查詢，因為對于同一個對象采用不同的媒體進行表示，表示形式不同，即便是采用同一形式，如圖像，由于分辨率不同，在計算機看來也不同，因此在查詢時，應當采用模糊的、非精確的、基于內(nèi)容的查詢。,40,為了尋找指定的視頻資料的內(nèi)容，目前往往采用快進瀏覽的方式。但是當資料庫的內(nèi)容很大時，這種方式就不方便了，因而需要一種更為有效的方式。例如足球錄像，要找的精彩鏡頭，需要編輯從頭到尾瀏覽一遍，效率很低。若能事先對節(jié)目進行自動的分割和標注，為瀏覽提供一些候選的視頻片段，檢索效率就會大大提高。 基于內(nèi)容的檢索技術（Content based Image retrieval，CBIR）應運而生。它區(qū)別與傳統(tǒng)的檢索手段，融合了圖像理解技術，從而可以提供一種從巨大容量的圖像視頻庫中，根據(jù)需要進行有效檢索的方法。,41,42,作業(yè)： 研究報告 內(nèi)容：空間決策支持系統(tǒng)相關 最低要求： 什么是 特點、用途 技術關鍵 一個應用案例 擴展要求 來歷、現(xiàn)狀 對案例的分析 研究的熱點、未來方向,