實驗一具有事前資訊的決策樹技術的操作應用 3
實驗二應用層次分析法進行多目標決策 5
實驗三成本**決策支援系統的開發 7
實驗四專家系統開發工具clips
實驗五專家系統的開發
實驗型別:驗證性實驗學時:2
實驗目的:掌握風險型決策中的貝葉斯決策,利用決策樹進行決策的方法。
實驗內容:
某石油公司的決策人,打算投資開發某油田。根據現有資料,預計這口油井有高產、低產兩種不同狀態,分別記為s1、s2。高產可獲利潤400萬元,而低產時將淨虧損200萬元,已知這兩種情況出現的概率分別為:
p(s1)=0.6,p(s2)=0.4,一般來說,常見的地質結構有「好」、「中等」、「差」3種,分別記為c1、c2、c3,為判斷該地區屬於哪種結構,可作進一步勘測,勘測費用為10萬元。
已知在不同的油井狀態下,勘測結果為不同地質結構的概率如下,p(c1/s1)=0.7,p(c2/s1)=0.2,p(c3/s1)=0.
1,p(c1/s2)=0.3,p(c2/s2)=0.1,p(c3/s2)=0.
6,問:應採取何種行動方案,才能獲取最大收益?
(問題:是否要進一步勘測?若進一步勘測,那麼在勘測後應採取何種方案)
重點利用全概率公式:
和貝葉斯公式:
求後驗概率部分,得出各方案在不同狀態下的概率p(sj/ck),以求出最大期望值。
要求實驗操作過程中,學生自己輸入已有資料,並基於已知資料求出後驗概率,然後求出不同方案的期望值,進行剪枝決策,得出最優方案。
具體過程如下:
第一步:將已知資料輸入excel中,如表1所示。
表1 輸入已知資料
第二步:用貝葉斯公式計算各自然狀態下的後驗概率p(sj│ck),用概率論中的全概率公式計算勘測結果為ck的概率p(ck)。
由公式計算在不同勘測結果下、油井狀態為高產或低產的後驗概率。
由公式計算勘測結果為ck 的概率p(ck)
在相關的單元格中輸入上述公式,其計算結果如表2所示:
表2 後驗概率與全概率的計算結果
上表中相應的公式見下表3
表3 後驗概率與全概率的計算公式
第三步:構造決策樹。
本實驗的決策樹如下圖1所示
圖1 決策樹
第四步:計算各方案的期望收益值,並進行決策。
決策樹中各方案的期望收益計算是從右向左進行的,首先考慮第二級決策,當勘測結果是「結構好」時,如果採取「不開發」方案,則期望收益為0;如果採取「開發」方案,則當自然狀態為「高產」(其修正後的後驗概率為0.78)時,收益為400,當自然狀態為「低產」,(其修正後的後驗概率為0.22)時,收益為-200,所以,「開發」方案的期望收益=400*0。
78+(-200)*0.22=268(萬元)。該值可以單元格p19中輸入=v17*t17+v21*t21獲得.
比較兩種方案的期望收益,選擇「開發」方案。所以當勘測結果為「結構好」時,應選擇「開發」方案,其期望收益為268萬元(這裡暫時未扣除勘測費用)。前去「不開發」這一方案分支,並在「結構好」的概率分支上標上期望收益為268萬元。
同理可得,當勘測結果為「結構中等」時,應採取「開發」方案,其期望收益為250萬元;當勘測結果為「結構差」時,應採取「不開發」方案,其期望收益為0(這裡暫時均未扣除勘測費用)。
比較三個方案的期望收益,取期望收益最大的方案作為最優方案,在單元格d16中輸入=max(g10,g14,g30)
得到最大期望收益值為175萬元,可見方案「先勘測」的期望收益最大,為最優方案。
因此,本實驗的最優決策結果是:先勘測,當勘測結果為「結構好」或「結構中等」時開發,當勘測結果為「結果差」時,不開發,該決策的期望收益為175萬元。
實驗小結(要求手寫):
實驗中遇到的問題及解決辦法、心得、體會等等...
實驗思考題(要求手寫):
1、 利用各種資源查詢乙個dss的應用案例,說明它的應用環境、功能結構和所起的作用(注:此處主要說明案例的適應領域,是用來解決什麼問題的,怎樣解決問題的,採用哪些技術或手段,它的結構是怎樣的?你覺得這個dss如何?
為什麼?)。
實驗型別:驗證性實驗學時:3
實驗目的:熟悉並應用層次分析方法對多方案進行優劣排序,從而使學生掌握綜合定性和定量兩種方法解決問題的思維方式。。
實驗內容:
某公司打算增添一台新裝置,現有三種不同型號的裝置,p1,p2,p3供選擇,選擇裝置主要考慮的要素是功能、**和維護,你將如何選擇?
第一步,建立遞階層次結構模型。
圖1 裝置購買決策的遞階層次結構圖
第二步,構造比較判斷矩陣。
設比較判斷矩陣a= (i.j=1,2,……,n)。比較判斷矩陣中的元素aij
是以上一層某要素(比如說要素a)為準則,對本層次的n個元素( 比如說,要素c1,c2……c n)進行兩兩比較來確定的。其形式如下:
ac1 c2 …… cj …… **
c1 a11 a12a1ja1n
c2 a21 a22a2ja2n
ci ai1ai2aijain
……** an1 an2anjann
其中,比較判斷矩陣中的元素aij表示對上一層要素a要素而言,本層要素ci的相對重要程度。
本實驗中,a為目標層,其下一層的相關要素有三個:功能c1,**c2,維護c3。通過諮詢,由專家對要素c1,c2,c3進行兩兩比較,得到如下結果:
「功能(c1)」比「**c2」明顯重要,比「維護(c3)」稍微重要,「**c2」比「功能(c1)」明顯不重要,比「維護(c3)」稍微不重要。由此構造出比較出判斷矩陣a-c如下:
1 5 3
a-c= 1/5 1 1/3
1/3 3 1
1 1/4 2
c1-p= 4 1 8
1/2 1/8 1
1 4 1/3
c2-p= 1/4 1 1/8
3 8 1
1 1 1/3
c3-p= 1 1 1/5
3 5 1
第三步,層次單排序。
首先,估算比較判斷矩陣各列的列和sj。
其次,將比較判斷矩陣a中的各個要素除以該要素所在的列的列和sj,得到乙個歸一化了的新矩陣anorm,這裡歸一化矩陣是指每一列和等於1的矩陣,則有,
再次,計算新矩陣anormk中每一行的均值wi,它就是特徵向量w,它就是a矩陣中各要素的層次單排序權值。
最後,由特徵向量估算特徵根
第四步,層次總排序
求出最低層(方案層)相對於最高層(目標層)的相對重要性排序權值,也就是層次總排序權值,最大的為最優方案。
即c層對於總目標a的層次總排序權值,是以上一層次b的層次總排序權值為權重、對c層的層次單排序權值進行加權和得出的,如下式所示:
第五步,一致性檢驗
定義一致性指標ci為
定義一致性比率cr為
其中,ri為平均隨機一致性指標,它是與比較判斷矩陣的階數有關的指標,即ri可查表得出,當n=3時,ri=0.52。
計算出cr,當cr≤0.1時,比較判斷矩陣具有滿意的一致性。
本實驗具體操作步驟如下:
(1)輸入比較判斷矩陣如表1所示:
(2)層次單排序和歸一化矩陣如表2所示:
(3)一致性檢驗如表3所示
表1 比較判斷矩陣表2 層次單排序
表4 層次總排序
表3一致性檢驗
(4)層次總排序如表4所示:
實驗小結:
實驗中遇到的問題及解決辦法、心得體會等
思考題:
除了ahp方法外,解決多目標決策問題還有哪些方法?簡單介紹其中的一種方法是如何解決多目標問題的?
(必修,4學時)
熟悉和掌握決策支援技術的執行機制,掌握基於規則推理的基本方法和智慧型決策過程。能熟練運用所學的風險決策法、期望值法、決策樹等方法對多方案進行分析和選擇,確定最優方案,以進一步理解智慧型決策支援和專家系統等相關理論。
能熟練掌握並運用某一軟體如delphi、access、excel、flash等進行智慧型決策專家系統的區域性設計和實現,掌握專家系統與智慧型決策支援系統等相關理論,課題設計內容不限。
決策過程與決策技術應該由以下四個步驟:
(1) 情報活動:探查環境、尋求要求決策的條件;
(2) 設計活動:創造、制訂和分析可能採取的行動方案;
(3) 抉擇活動:從可資利用的方案中選出行動方案;
(4) 檢查活動:對過去所做的抉擇進行評價
根據實驗目的和自身能力,自行設計實驗方案,選擇實驗工具,擬定實驗操作程式加以實現並對實驗結果進行分析處理。
該實驗的設計性特點要求學生具有一定的主動性、探索性,實驗工具和方法不限。
1.學生應了解具體的決策過程:確定目標——擬定方案——分析方案——選擇方案——實施方案,依據該過程設計自己的實驗。
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樓宇智慧型化技術實驗指導書
實驗指導書 廣東工業大學自動化學院 2013年9月印刷 實驗專案名稱 樓宇智慧型化技術總體實驗系統 實驗專案性質 總體實驗系統介紹 所屬課程名稱 樓宇智慧型化技術 實驗計畫學時 2學時 網路監視系統 安全防範系統 智慧型消防系統 智慧型抄表系統都可以上internet網路,在這裡對這四個系統進行整體...