Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 248
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
;
3) специалист, использующий экспертную систему при решении своих задач, может достигать, а иногда и превосходить по результатам возможности экспертов в данной области знаний, что позволяет резко повысить квалификацию рядовых специалистов за счет аккумуляции знаний в экспертной системе, в том числе знаний экспертов высшей квалификации.
Экспертные системы применяются для принятия решений в ситуациях, характеризующихся высоким уровнем сложности и неопределенности: выбор технологических процессов, направлений научно- исследовательских и опытноконструкторских работ (НИОКР), управление сложными объектами (энергосистемы, атомные электростанции и т.п.), диагностика заболеваний и т.д.
Прогресс компьютерной технологии создал предпосылки для разработки новых методов принятия решений, требующих большого объема вычислений на каждом этапе. Причем эти методы ориентированы и на широко распространенные на практике задачи принятия решений с субъективными моделями. В частности, опыт разработки и использования диалоговых систем стимулировал те направления в теории принятия решений, предметом которых являются методы оценки правильности поведения эксперта при решении сложных задач выбора наилучших вариантов.
Характерной особенностью задач этого типа является многокритериальность, поэтому основное внимание исследователей обращается на проблемы соизмерения, ранжирования и скаляризации критериев с помощью формальных и неформальных методов.
В последнее десятилетие появился новый класс человеко-машинных систем – системы поддержки принятия решений (СППР), объединяющие возможности современных компьютеров и знания и опыт специалистов и экспертов. СППР помогают человеку сформировать и с помощью различных методов проанализировать варианты решений, используя результаты обработки как объективных, так и субъективных данных. Центральным понятием в концепции СППР является степень структурируемости проблемы. Следует уточнить слово «поддержка» в названии системы: СППР только помогает человеку принять правильное решение, а не принимает его сама.
В практике принятия решений ни один метод в чистом виде, как правило, не применяется. Чаше всего используется совокупность методов, объединенных в комплексный метод, например факторный, функциональный, системный анализ. Формальные, количественные модели принятия решений должны сочетаться с качественным изучением реальных ситуаций, в которых приходится действовать ЛПР. Только такой подход позволяет всесторонне обосновать решение и соединить в единое целое результаты, получаемые теоретиками и практиками управления, психологами, математиками, специалистами по информатике. При выборе методов формирования решений Э. Янг рекомендует исходить из следующих требований: практической применимости метода, т.е. его простоты, адекватности описания реальности, наличия кадров, умеющих использовать метод; эффективности метода, которая определяется исходя из времени, затрачиваемого на получение решения, и расходов на применение метода; полноты информации для использования метода; высокой вероятности предсказываемого результата; стабильности решения; совместимости с другими методами. [19]
Существует достаточно широкий диапазон подходов и методик интуитивно-логического анализа – от обращения к здравому смыслу и знаниям и интуиции отдельного эксперта до сложных процедур, позволяющих выявить коллективное суждение специалистов в одной или разных областях знаний, основанных на теории игр. «Генеалогическое древо» теории игр имеет глубокие корни. Анализ азартных игр, где определяющим является фактор случайности, был сделан еще в XVII в. такими учеными, как Г. Галилей, Б. Паскаль, X. Гюйгенс. Именно с исследованием азартных игр (классический пример – игра в кости) связано рождение математической теории вероятностей. Другой тип игр, так называемые комбинаторные игры, впервые привлек внимание математиков также в начале XVII в. Правила игр, входящих в эту группу, могут допускать такое разнообразие партий, что априорное предсказание исхода каждой партии практически невозможно, хотя с принципиальной точки зрения, если отвлечься от различия между потенциальной осуществимостью и реальной возможностью, никаких препятствий для такого предсказания нет. Особенность этих игр состоит еще и в том, что действие происходит «в открытую», каждый ход становится достоянием одновременно обоих партнеров и теоретически можно представить себе идеального игрока, который видит все возможности, заложенные в той или иной позиции. Явно выраженная комбинаторная игра – шахматы. Третий тип игр носит название стратегических, поскольку источник неопределенности исхода игры имеет стратегическое происхождение: игрок не может знать, какого образа действий придерживается его оппонент, т.е. неопределенность исхода возникает из-за незнания действий оппонента, который может быть как реальным (человек, фирма-конкурент), так и условным 48 (природа, обстоятельства). Как это ни странно, стратегические игры в их чистом виде встречаются сравнительно редко.
Теория игр изучает конфликтные ситуации, в соответствии с которыми игры делятся на два класса.
1. Игры со строгим соперничеством. Интересы сторон прямо противоположны и непримиримы. Победа одной стороны означает поражение другой. Сумма выигрыша и проигрыша в играх со строгим соперничеством равна нулю, поэтому их также называют играми с нулевой суммой.
2. Игры с нестрогим соперничеством. Интересы сторон сталкиваются, но их нельзя считать прямо противоположными, поскольку существует более или менее обширная область компромиссов, уступок, сотрудничества. Итог игры не является столь определенным, как в первом случае, выигрыш одной стороны не равнозначен проигрышу другой. Такого рода игры называются играми с ненулевой суммой. Стороны в конфликте могут выбирать варианты поведения, т.е. стратегии.
Совокупность вариантов поведения игроков составляет набор стратегий. Предполагается, что каждая сторона стремится к выигрышу, учитывая при этом намерения противника, не уступающего ей по интеллектуальному потенциалу (теория игр неизменно исходит из того, что все игроки, т.е. участники конфликта, принимают рациональные решения). Сочетание стратегий обеих сторон дает варианты исхода, которые могут быть наглядно представлены в виде так называемой платежной матрицы, где вертикальные колонки представляют собой стратегии одного игрока, а горизонтальные – стратегии другого игрока, в клетках на их пересечении записываются выигрыш одной стороны и проигрыш другой, именуемые платежами. В терминологии теории игр решенной считается игра, если можно определить оптимальные стратегии для каждого из игроков, т.е. те стратегии, которые позволяют игрокам максимизировать свой выигрыш и минимизировать свой проигрыш. Пока теория игр хорошо разработана лишь для игры двух лиц с нулевой суммой, т.е. для частного случая конфликтной ситуации, случая антагонистического конфликта, исключающего возможность компромисса. В игре двух лиц с нулевой суммой оптимальные стратегии отличны от наилучшего поведения в игре с ненулевой суммой (иногда прямо противоположны!). Расширение числа участников игры также кардинальным образом меняет обстановку, поскольку возникает возможность создания коалиций, союзов двух против третьего и т.д. Именно поэтому очень трудно предопределить, спрогнозировать вероятный исход переговоров нефтедобывающих стран об объемах добычи и о ценах, так как в ней участвуют не два противостоящих друг другу противника, а три или более сторон, каждая из которых имеет свои специфические цели. В связи с этим теория игр может быть применима лишь в том случае, если характер конфликта и модель игры совпадают, иначе ее выводы несостоятельны. Развивая теорию игр, Т. Шеллинг выдвинул теорию угрозы.
Теория игр углубляет стратегию переговоров, выделяя то удивительное обстоятельство, что угроза не зависит от соотношения, при котором угрожающий должен нести меньший ущерб, чем угрожаемый. Угрозу войны, как и угрозу закатить истерику, можно понять, лишь отказавшись от критерия сравнительной полезности. При таком подходе основная задача – сделать угрозу убедительной. Противник должен поверить, что угрожающий пойдет на выполнение своей угрозы, хотя она и принесет значительный вред ему самому. Усилия Т. Шеллинга в основном и были направлены на решение проблемы убедительности угрозы как в рамках абстрактной теоретико-игровой модели, так и в рамках ее конкретной реализации, в частности в области международных отношений. [11]
Продолжателем концепции Т. Шеллинга выступил Г. Кан. Американские и другие зарубежные авторы писали о «теории угрозы Шеллинга – Кана», причем если Т. Шеллинг уделял большое место абстрактной теоретикоигровой модели, представляющей собой значительный интерес с точки зрения разработки общей теории игр, то Г. Кан в основном специализировался на прикладном применении этих абстракций в области международных 50 экономических отношений, а точнее, в области отношений между противоположными социально-политическими системами. Моделей, на основе которых Г. Кан интерпретировал международные отношения, две: одна из них – «забастовка», а вторая – «игра в слабака». Модель забастовки Г. Кан излагал следующим образом: «В забастовочной ситуации рабочие и администрация угрожают нанесением ущерба друг другу, наносят таковой и под давлением перспективы нанесения дальнейшего ущерба стремятся к заключению соглашения».
Обычно предполагается, что события не дойдут до «верхней точки эскалации», т.е. никто не ожидает, что в результате забастовки рабочие умрут голодной смертью, а предприниматель разорится. «Ожидается, что каждая сторона наносит другой стороне ущерб или угрожает нанесением такового, но не стремится “уничтожить” своего противника или хотя бы нанести ему непоправимый вред». Предполагается, что, прежде чем ущерб достигнет непоправимых пропорций, будет выработан тот или иной компромисс. «Но если компромисс может быть выработан, то почему его нельзя заключить сразу и избежать всей этой неудобной процедуры?» – спрашивает автор. Объяснение кажется ему очевидным: та сторона, которая покажет, что она стремится избежать забастовки, тем самым признает свою «слабость» и будет вынуждена идти на уступки. Поэтому каждая сторона маскирует собственные опасения и старается казаться непреклонной, надеясь тем самым подорвать решимость противника и добиться морального превосходства. Равновесие, по Г. Кану, поддерживается лишь в силу того, что обе стороны имеют возможность «давить» на противника: рабочие – забастовкой, предприниматель – локаутом. При всех своих недостатках модель забастовки, выдвинутая Г. Каном как аналогия конфликтной ситуации, по сравнению с предшествовавшими теоретико-игровыми концепциями, основанными на играх со строгим соперничеством, подразумевала наличие довольно обширной сферы «общего интереса противников». Другой позицией Г. Кана была аналогия с меньшей общностью интересов у игроков, соответствующая игре с нулевой суммой,
полностью исключающей возможность компромисса, торга и оставляющей место лишь столкновению («игра в слабака»). Правила игры состоят в том, что два автомобиля сближаются, идя на встречных курсах. Кто свернет в сторону, испугавшись столкновения, тот – «слабак». «Для того чтобы выиграть эту игру, – писал Г. Кан, – один из игроков должен постараться убедить своего противника в том, что сам он – абсолютно безрассуден и не отступит, более того, что он не хочет видеть опасности, что его автомобиль вышел из-под контроля. Проще всего достичь этой цели, если сесть 51 в автомобиль мертвецки пьяным, надеть черные очки и демонстративно выбросить из окна рулевое колесо, как только машина наберет скорость. Если соперник следит за твоим поведением, то у него возникает серьезный соблазн убраться с дороги» [19].
Теорию игр в основном интересуют игры, обладающие стратегической неопределенностью. В основе моделей таких стратегических игр лежит аксиома, что оппонент (в общем случае – оппоненты) по меньшей мере так же разумен, как и сам игрок, и делает все для того, чтобы добиться своей цели. Поэтому, выбирая оптимальную стратегию, первый игрок должен рассчитывать на то, что его оппонент ответит таким выбором решения, при котором выигрыш первого будет минимален. Следовательно, первому игроку остается предпочесть для себя такую стратегию, которая максимизировала бы этот минимальный выигрыш, т.е. придерживаться максиминной стратегии. Эта стратегия как раз и дает первому игроку некоторый гарантированный выигрыш, называемый нижней ценой игры, или максимином.
Аналогичные рассуждения справедливы и в отношении второго игрока. Таким образом, он должен выбирать такую стратегию, которая обращает выигрыш первого игрока в минимум, а ему дает максимальный выигрыш. Это приводит к определению верхней цены игры, или минимакса. Исходя из предложения об одинаковой «разумности» игроков, в теории игр приходят к принципу минимакса. Выбирая решение, согласно принципу минимакса, игроки тем самым придерживаются оптимальных для себя стратегий, ибо отклонение от них может только ухудшить положение. Принцип минимакса, наиболее полно разработанный в теории антагонистических игр, является одним из частных, но, возможно, наиболее важным случаем принципа гарантированного результата. Теория игр – это база, помогающая принимать решения в тех случаях, когда результат реализации стратегии фирмы определяется не только ею, но и действиями других участников рынка.
3) специалист, использующий экспертную систему при решении своих задач, может достигать, а иногда и превосходить по результатам возможности экспертов в данной области знаний, что позволяет резко повысить квалификацию рядовых специалистов за счет аккумуляции знаний в экспертной системе, в том числе знаний экспертов высшей квалификации.
Экспертные системы применяются для принятия решений в ситуациях, характеризующихся высоким уровнем сложности и неопределенности: выбор технологических процессов, направлений научно- исследовательских и опытноконструкторских работ (НИОКР), управление сложными объектами (энергосистемы, атомные электростанции и т.п.), диагностика заболеваний и т.д.
Прогресс компьютерной технологии создал предпосылки для разработки новых методов принятия решений, требующих большого объема вычислений на каждом этапе. Причем эти методы ориентированы и на широко распространенные на практике задачи принятия решений с субъективными моделями. В частности, опыт разработки и использования диалоговых систем стимулировал те направления в теории принятия решений, предметом которых являются методы оценки правильности поведения эксперта при решении сложных задач выбора наилучших вариантов.
Характерной особенностью задач этого типа является многокритериальность, поэтому основное внимание исследователей обращается на проблемы соизмерения, ранжирования и скаляризации критериев с помощью формальных и неформальных методов.
В последнее десятилетие появился новый класс человеко-машинных систем – системы поддержки принятия решений (СППР), объединяющие возможности современных компьютеров и знания и опыт специалистов и экспертов. СППР помогают человеку сформировать и с помощью различных методов проанализировать варианты решений, используя результаты обработки как объективных, так и субъективных данных. Центральным понятием в концепции СППР является степень структурируемости проблемы. Следует уточнить слово «поддержка» в названии системы: СППР только помогает человеку принять правильное решение, а не принимает его сама.
В практике принятия решений ни один метод в чистом виде, как правило, не применяется. Чаше всего используется совокупность методов, объединенных в комплексный метод, например факторный, функциональный, системный анализ. Формальные, количественные модели принятия решений должны сочетаться с качественным изучением реальных ситуаций, в которых приходится действовать ЛПР. Только такой подход позволяет всесторонне обосновать решение и соединить в единое целое результаты, получаемые теоретиками и практиками управления, психологами, математиками, специалистами по информатике. При выборе методов формирования решений Э. Янг рекомендует исходить из следующих требований: практической применимости метода, т.е. его простоты, адекватности описания реальности, наличия кадров, умеющих использовать метод; эффективности метода, которая определяется исходя из времени, затрачиваемого на получение решения, и расходов на применение метода; полноты информации для использования метода; высокой вероятности предсказываемого результата; стабильности решения; совместимости с другими методами. [19]
Существует достаточно широкий диапазон подходов и методик интуитивно-логического анализа – от обращения к здравому смыслу и знаниям и интуиции отдельного эксперта до сложных процедур, позволяющих выявить коллективное суждение специалистов в одной или разных областях знаний, основанных на теории игр. «Генеалогическое древо» теории игр имеет глубокие корни. Анализ азартных игр, где определяющим является фактор случайности, был сделан еще в XVII в. такими учеными, как Г. Галилей, Б. Паскаль, X. Гюйгенс. Именно с исследованием азартных игр (классический пример – игра в кости) связано рождение математической теории вероятностей. Другой тип игр, так называемые комбинаторные игры, впервые привлек внимание математиков также в начале XVII в. Правила игр, входящих в эту группу, могут допускать такое разнообразие партий, что априорное предсказание исхода каждой партии практически невозможно, хотя с принципиальной точки зрения, если отвлечься от различия между потенциальной осуществимостью и реальной возможностью, никаких препятствий для такого предсказания нет. Особенность этих игр состоит еще и в том, что действие происходит «в открытую», каждый ход становится достоянием одновременно обоих партнеров и теоретически можно представить себе идеального игрока, который видит все возможности, заложенные в той или иной позиции. Явно выраженная комбинаторная игра – шахматы. Третий тип игр носит название стратегических, поскольку источник неопределенности исхода игры имеет стратегическое происхождение: игрок не может знать, какого образа действий придерживается его оппонент, т.е. неопределенность исхода возникает из-за незнания действий оппонента, который может быть как реальным (человек, фирма-конкурент), так и условным 48 (природа, обстоятельства). Как это ни странно, стратегические игры в их чистом виде встречаются сравнительно редко.
Теория игр изучает конфликтные ситуации, в соответствии с которыми игры делятся на два класса.
1. Игры со строгим соперничеством. Интересы сторон прямо противоположны и непримиримы. Победа одной стороны означает поражение другой. Сумма выигрыша и проигрыша в играх со строгим соперничеством равна нулю, поэтому их также называют играми с нулевой суммой.
2. Игры с нестрогим соперничеством. Интересы сторон сталкиваются, но их нельзя считать прямо противоположными, поскольку существует более или менее обширная область компромиссов, уступок, сотрудничества. Итог игры не является столь определенным, как в первом случае, выигрыш одной стороны не равнозначен проигрышу другой. Такого рода игры называются играми с ненулевой суммой. Стороны в конфликте могут выбирать варианты поведения, т.е. стратегии.
Совокупность вариантов поведения игроков составляет набор стратегий. Предполагается, что каждая сторона стремится к выигрышу, учитывая при этом намерения противника, не уступающего ей по интеллектуальному потенциалу (теория игр неизменно исходит из того, что все игроки, т.е. участники конфликта, принимают рациональные решения). Сочетание стратегий обеих сторон дает варианты исхода, которые могут быть наглядно представлены в виде так называемой платежной матрицы, где вертикальные колонки представляют собой стратегии одного игрока, а горизонтальные – стратегии другого игрока, в клетках на их пересечении записываются выигрыш одной стороны и проигрыш другой, именуемые платежами. В терминологии теории игр решенной считается игра, если можно определить оптимальные стратегии для каждого из игроков, т.е. те стратегии, которые позволяют игрокам максимизировать свой выигрыш и минимизировать свой проигрыш. Пока теория игр хорошо разработана лишь для игры двух лиц с нулевой суммой, т.е. для частного случая конфликтной ситуации, случая антагонистического конфликта, исключающего возможность компромисса. В игре двух лиц с нулевой суммой оптимальные стратегии отличны от наилучшего поведения в игре с ненулевой суммой (иногда прямо противоположны!). Расширение числа участников игры также кардинальным образом меняет обстановку, поскольку возникает возможность создания коалиций, союзов двух против третьего и т.д. Именно поэтому очень трудно предопределить, спрогнозировать вероятный исход переговоров нефтедобывающих стран об объемах добычи и о ценах, так как в ней участвуют не два противостоящих друг другу противника, а три или более сторон, каждая из которых имеет свои специфические цели. В связи с этим теория игр может быть применима лишь в том случае, если характер конфликта и модель игры совпадают, иначе ее выводы несостоятельны. Развивая теорию игр, Т. Шеллинг выдвинул теорию угрозы.
Теория игр углубляет стратегию переговоров, выделяя то удивительное обстоятельство, что угроза не зависит от соотношения, при котором угрожающий должен нести меньший ущерб, чем угрожаемый. Угрозу войны, как и угрозу закатить истерику, можно понять, лишь отказавшись от критерия сравнительной полезности. При таком подходе основная задача – сделать угрозу убедительной. Противник должен поверить, что угрожающий пойдет на выполнение своей угрозы, хотя она и принесет значительный вред ему самому. Усилия Т. Шеллинга в основном и были направлены на решение проблемы убедительности угрозы как в рамках абстрактной теоретико-игровой модели, так и в рамках ее конкретной реализации, в частности в области международных отношений. [11]
Продолжателем концепции Т. Шеллинга выступил Г. Кан. Американские и другие зарубежные авторы писали о «теории угрозы Шеллинга – Кана», причем если Т. Шеллинг уделял большое место абстрактной теоретикоигровой модели, представляющей собой значительный интерес с точки зрения разработки общей теории игр, то Г. Кан в основном специализировался на прикладном применении этих абстракций в области международных 50 экономических отношений, а точнее, в области отношений между противоположными социально-политическими системами. Моделей, на основе которых Г. Кан интерпретировал международные отношения, две: одна из них – «забастовка», а вторая – «игра в слабака». Модель забастовки Г. Кан излагал следующим образом: «В забастовочной ситуации рабочие и администрация угрожают нанесением ущерба друг другу, наносят таковой и под давлением перспективы нанесения дальнейшего ущерба стремятся к заключению соглашения».
Обычно предполагается, что события не дойдут до «верхней точки эскалации», т.е. никто не ожидает, что в результате забастовки рабочие умрут голодной смертью, а предприниматель разорится. «Ожидается, что каждая сторона наносит другой стороне ущерб или угрожает нанесением такового, но не стремится “уничтожить” своего противника или хотя бы нанести ему непоправимый вред». Предполагается, что, прежде чем ущерб достигнет непоправимых пропорций, будет выработан тот или иной компромисс. «Но если компромисс может быть выработан, то почему его нельзя заключить сразу и избежать всей этой неудобной процедуры?» – спрашивает автор. Объяснение кажется ему очевидным: та сторона, которая покажет, что она стремится избежать забастовки, тем самым признает свою «слабость» и будет вынуждена идти на уступки. Поэтому каждая сторона маскирует собственные опасения и старается казаться непреклонной, надеясь тем самым подорвать решимость противника и добиться морального превосходства. Равновесие, по Г. Кану, поддерживается лишь в силу того, что обе стороны имеют возможность «давить» на противника: рабочие – забастовкой, предприниматель – локаутом. При всех своих недостатках модель забастовки, выдвинутая Г. Каном как аналогия конфликтной ситуации, по сравнению с предшествовавшими теоретико-игровыми концепциями, основанными на играх со строгим соперничеством, подразумевала наличие довольно обширной сферы «общего интереса противников». Другой позицией Г. Кана была аналогия с меньшей общностью интересов у игроков, соответствующая игре с нулевой суммой,
полностью исключающей возможность компромисса, торга и оставляющей место лишь столкновению («игра в слабака»). Правила игры состоят в том, что два автомобиля сближаются, идя на встречных курсах. Кто свернет в сторону, испугавшись столкновения, тот – «слабак». «Для того чтобы выиграть эту игру, – писал Г. Кан, – один из игроков должен постараться убедить своего противника в том, что сам он – абсолютно безрассуден и не отступит, более того, что он не хочет видеть опасности, что его автомобиль вышел из-под контроля. Проще всего достичь этой цели, если сесть 51 в автомобиль мертвецки пьяным, надеть черные очки и демонстративно выбросить из окна рулевое колесо, как только машина наберет скорость. Если соперник следит за твоим поведением, то у него возникает серьезный соблазн убраться с дороги» [19].
Теорию игр в основном интересуют игры, обладающие стратегической неопределенностью. В основе моделей таких стратегических игр лежит аксиома, что оппонент (в общем случае – оппоненты) по меньшей мере так же разумен, как и сам игрок, и делает все для того, чтобы добиться своей цели. Поэтому, выбирая оптимальную стратегию, первый игрок должен рассчитывать на то, что его оппонент ответит таким выбором решения, при котором выигрыш первого будет минимален. Следовательно, первому игроку остается предпочесть для себя такую стратегию, которая максимизировала бы этот минимальный выигрыш, т.е. придерживаться максиминной стратегии. Эта стратегия как раз и дает первому игроку некоторый гарантированный выигрыш, называемый нижней ценой игры, или максимином.
Аналогичные рассуждения справедливы и в отношении второго игрока. Таким образом, он должен выбирать такую стратегию, которая обращает выигрыш первого игрока в минимум, а ему дает максимальный выигрыш. Это приводит к определению верхней цены игры, или минимакса. Исходя из предложения об одинаковой «разумности» игроков, в теории игр приходят к принципу минимакса. Выбирая решение, согласно принципу минимакса, игроки тем самым придерживаются оптимальных для себя стратегий, ибо отклонение от них может только ухудшить положение. Принцип минимакса, наиболее полно разработанный в теории антагонистических игр, является одним из частных, но, возможно, наиболее важным случаем принципа гарантированного результата. Теория игр – это база, помогающая принимать решения в тех случаях, когда результат реализации стратегии фирмы определяется не только ею, но и действиями других участников рынка.