决策支持系统DSS的构造与系统统结构(二)

模型库系统

模型库系统是传统DSS的三大支柱之一，是DSS最有特色的部件之一。与MIS相比，DSS之所以能够对决策制订过程提供有效的支持，除了系统设计思想不同之外，主要在于DSS中有能为决策者提供推理、比较、选择和分析整个问题的模型库。因此，模型库及其相应的管理系统在DSS中占有十分重要的位置。但是，模型库并不是DSS必不可少的部件，少数仅通过信息服务来做决策支持的系统就可以没有模型库，一些向专家系统发展的DSS也不太重视模型库在DSS中的配置。由此可见，模型库是DSS最重要的部件，但却不是必不可少的部件。

模型库并不追求模型本身的完美和复杂，也不认为模型可以解决一切决策问题，它的目标是在决策者需要的时候按照他们的要求构造模型。模型库所构造的模型不一定很复杂，但一定要符合实际，建模时特别注意推理能力和决策者的干预。由于模型的生成、修改、更新、删除、连接时经常性的操作。所以，模型库的管理成为非常重要的工作。

模型库管理系统（MBMS）的主要功能为：

（1）模型库于模型紫癜的定义、监理、存储、查询、修改、删除、插入以及重构等；

（2）模型的选择、监理、拼接和组合，提供根据用户命令将简单的子模型构造成复杂模型的手段；

（3）模型的运行控制。从调用者获取输入参数，传给模型并使模型运行，最后把输出参数返回到调用者，一个模型可能被另一个模型调用（甚至是多层嵌套），后者被对话命令直接调用，系统必须提供灵活而方便的控制手段；

（4）数据库接口的转换。为了减少模型对数据库管理系统的依赖，增强其独立性，模型中对数据库的访问采用了同一的标准形式。为了与一种具体的数据库管理系统连接，必须有一个转换接口，将标准访问形式转化成具体系统要求的形式；

模型可能需要从数据库中检索运行模型所需要的数据参数，在运行后，又可能要将输出结果存入数据库中，以便进一步处理，或者作为其他模型的输入，如此围绕数据库把各种模型有机的结合起来是决策支持系统的一种理想构造形式。

知识库系统

当DSS向智能方向发展时，知识和推理的研究就显得越来越重要。事实上，也只有当知识和推理技术被娴熟的用于DSS时，才可能真正达到决策支持所提出的目标。

DSS设立知识库，其总目的是为了扩大与决策者共有的论域，以便更好的沟通思维。具体地讲，开发知识库时应该考虑如下问题：

·为自然语言理解创立语义和语用环境；

·为建模和数值计算提供必要的分析基础；

·补充和延拓决策人员的思维能力；

这三个问题所涉及到的知识领域是一致的，所以，在表达知识和设计知识库框架时，不再将这些问题划分为子系统，而是将它们纳入到统一的框架中。

开发知识库的关键技术是：知识的获取和解释、知识的标识、知识的推理以及知识库的管理和维护。从本质上讲，这些技术和知识工程，专家系统所使用的技术没有本质上的区别，因此，在DSS的研究中完全可以借鉴知识工程和专家系统的一些成果。但是，也应该注意到它们之间的一些区别，最主要的差别在于DSS特别重视推理和计算的结合，以及机器推理对于决策者思维的延拓能力。在专家系统中计算是很上的，几乎没有数据模型的概念，知识的结构和形式比较确定。

当我们选择知识库的描述框架时，同时也应该考虑准备采用的推理机制，所谓推理是指依据一定的原则从已有的事实中推出结论的过程，推理有多种类型。

在知识库系统中，推理过程是对知识的选择和运用的过程，我们称之为基于知识的推理。演绎推理和归纳推理是其基本方法和核心内容，逻辑推理和似然推理是其主要特征。所谓演绎推理是指由一组前提必然的推导出某个结论的过程。归纳推理是指以某个命题为前提，推论出与其有归纳关系的其他命题的过程，归纳关系可以从特殊到一般，也可以从特殊到特殊。演绎推理是从已知的真理中抽出它所包含的真理。若前提为真，则作为它的一部分的结论必为真，结论也并不一定为真，因此，归纳推理能够断定新的内容，增加新知识。在目前的知识库系统中主要使用演绎推理，而归纳图利则多用于系统的自学习方面。

逻辑推理所处理的事实与结论之间存在着确定的因果关系，事实也是确定的，故又称为确定性推理；相应的，似然推理又称为不确定性推理，它所处理的事实与结论之间存在着某种不确的因果关系或者是事实是不确定的。

推理机是基于知识推理的计算机实现，它包括推理和控制量方面。控制策略决定了知识急性选择的方法，对推理效果与推理效率有重要影响。常用的控制策略有三种：数据驱动推理（又称前项推理）、目标驱动控制（又称反响推理）和混合控制（又称双向推理）。数据驱动控制适于解空间很大的问题，其主要缺点是盲目推理，求解了许多与总目标无关的子目标；目标驱动控制则适合于解空间较小的问难题，其不足在于目标选择盲目，不允许用户主动提供信息来指导推理过程；混合控制则综合了两者的优点，通过数据驱动帮助选择目标，通过目标驱动求解该目标。

方法库系统

方法库系统（MBS）主要是一个软件系统，它综合了数据库和程序库。在早期的方法库系统中，人们采用了面向多种应用的程序包，它们具有某一特定应用领域的功能程序，用以描述数据结构和功能要求的通用、格式化的接口，通过内部的数据管理系统处理存储的数据。为了扩大应用范围，程序库的规模更大，并且是层次结构的，通过信息服务手段来选取程序，同时有了增加程序库的功能；用户接口是前后一致的交互式接口，用户只需要一定的语言形式来描述与决策相关的部分。但是，由于数据管理依然是面向内部的，外部的数据源很难引入，程序库中又有很多限制难于引入外部程序。

综上所述，建立方法库的难点之一是把程序和数据综合起来，因此需要增加MBS的适应性和灵活性，新一代MBS应有如下功能。

（1）方法库系统是具有扩充性的程序组件，它们可以和多种数据库相连，并由于应用有关的控制系统。它把特定应用的要求转换成相应的系统程序。所谓的“程序组件”是指可以用来进一步组合构造的基本模块。用户可以用一些基本构建来设计更为复杂的程序，这些复杂程序也加入组件集合，可作为进一步的构件，因此，组件集合呈层次结构。

（2）可扩充性是指在组件稽核（程序库或方法库）中随时可以加入新的组件（程序或方法），这包括完全新建的方法和组合生成的方法。当然，程序库在开始时应该包括一些初步的程序，为节省开发费用，应从各种渠道获取这些程序，加以整理入库。系统应该能够容纳多种语言编制的方法，因而把库程序和系统程序语言连接起来成为必不可少的一部分。如果把库程序的输入输出和数据库相连，应提供一种数据结构，它能和多种数据库相连。如政府部门和科研机构同通过多种经济数据来预测经济的发展，这些数据来源于多方面，存在不同的数据库中，MBS应能通过各个DBMS接口来访问这些数据，应向使用者提供数据名称和查询方法，这些手段有：面向多种DBMS的接口，把数据变为程序需要的格式的变换机制，把数据提供给程序的机制和数据字典（数据描述、访问权限、语义约束等）。

用户接口方面应包括：命令名称和参数、回答信息、解释及错误信息，如果某些命令不能有相应的库程序实现，还要编制一些特定的程序，另外，用户接口还包括管理中间结果、命令生成的缩写等。

一般情况下MBS应包括一个具有通用模块的基本子系统和一个具有面向具体应用模块的用户自系统。基本子系统一次实现，而完整的MBS则要在基本子系统基础上增加具有特定应用功能的模块，这种模块可以使以前开发的，也可以使从外部得到的。

基本子系统和用户子系统都可以分成两个层次，因此，整个MBS分为四个互相联系的层次，分层的主要依据是面向应用的程序。0层是最核心的，而3层则是最具有应用的性质的。

（1）0层：具有MBS最基本的功能，因而也成为MBS操作系统，其主要部分有：

·对各解释器提供公共服务的中心控制器；

·对非MBS的基本接口，如文件系统、数据库管理系统、打印机和CRT终端等；

·与操作系统的接口，如请求和释放系统资源，从系统环境中获取各种信息，如日期、时间、用户标示等；

（2）1层：包括与应用无关的部分，需要时装配进来，因此不是每个MBS必备的，这些模块包括：

·实现运用广泛的数据类型或典型产生器（参数化的数据类型）的模块。有些数据类型在与某种语言编写的方法连接时需缴入到系统程序中去，因此需要有些模块能进行这些数据类型之间的转换并把它加入系统程序中；

·MBS自身文件的定义说明和处理功能，这些文件包括的信息有中间结果、目录、数据字典、错误信息、提示信息等；

·常驻的数据结构管理；

（3）2层：型英语程序库提供的功能

·基本程序，较核心的有标准数学函数，统计或图形数据算法。许多程序可从外部获得，这些基本程序很少用到低层的功能；

·实现一些更复杂的用户要求，需要特别编制一些程序，一般来讲，这些程序需由应用领域的专家来编制，这些程序既用到基层程序，又用到1层功能；

·相应于一些新命令的用户过程，由用户在已有命令的基础上定义；

（4）3层：相应于交互式的用户接口，包括进行语法、语义分析的解释器，并通过中心控制器调用2层的功能。如果从用户角度看，系统可处于不同的运行状态，如命令态、初始态、辅助态、过程态等，每种都有各自的解释器。