决策分析的发展和应用_郑季良

在回顾决策分析理论发展历史的基础 上 , 给出 了决策分 析的研究 领域和 研究方 向。决
策分析的几个基本研究分支为主观概率估计、 效用理论、 群决策、 多目标决 策、 竞 争性决 策等 , 通过对 各 分支的发展简史、 应用状况和方向的回顾和分析 , 强调决策分析在决策科学和管理科学发展中的基础 性 作用。 [ 中图分类号 ] C93 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1000- 5110( 2005) 05- 0066- 06
一、 决策分析的发展简史
决策分析 的规范性方法 可以追溯到 伯努利 ( Bernoulli, 1738) 和贝 叶斯 ( Bay es, 1763) 时 代。 伯努利当时注意到这样的情况 : 人们在赌博时, 特 别是在买保险时 , 并不遵循期望值模型。于是他 提出了带指数效用函数的期望效用模型来修正与
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[ 收稿日期 ] 2005- 05- 26 [ 作者简介 ] 郑季良 ( 1963 ) 男 , 湖南湘潭人 , 昆明理工大学副教授 , 博士生 , 主要研究方向 : 管 理科学与 工程、 决策
分析。
第5期
郑季良等 :
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期望值模型的偏差。贝叶斯则对通过观察来修正 概率感兴趣, 并提出了修正方法和步骤 , 即著名的 贝叶斯定理。 1931 年 , Ramsey 从实际中意识 到概率和效 用的概念本质上不可分 , 主观概率和效用可从对 抽彩的偏好中得出 , 因此给出了主观期望效用理 论的轮廓和要点, 为不确定性决策理论的建立作 出了重要贡献。 1937 年, DeF inet ti 在主观概率构 造的研究方面取得进展 , 对抽彩的偏好提出一套 假设 , 从而得出事件的主观概率。这些工作为决 策效用理论的建立准备了前期条件。 1944 年 , von N eumann 和 M org enstern 所著 的 博彩和经济行为理论 标致着决策分析和经济 学史的一个里程碑。特别是 1947 年出版的第二 版提出了期望效用模型的一组公理, 指出当满足 公理体系时, 能对决策问题的各种后果设定效用, 决策最优方案应是期望效用最大。其决策框架一 直被认作为期望效用模型。 1954 年 , Savage 扩 展 了 von Neumann 和 Mo rgenst er n 的期望效用模 型, 提出 博彩偏好的 一组公理 , 使得他能同时导出事件的主观概率和 后果效用 , 将经济学的效用理论和统计学的主观 概率结合起来, 形成了主观期望效用模型。 20 世纪 60 年代是决策分析的形成期, 它以 主观期望效用模型和贝叶斯统计学为基础。 1966 年, H ow ard 第一个把系统分析方法和以效用理 论为主体的统计决策理论结合起来, 发展了实用 的分析方法, 并定名为决策分析 ( decision analy sis) 。此后 , 决策研究的应用越来越广泛 , 决策分 析逐渐成了决策科学研究的代名词。决策分析在 理论基础和研究方法上已经超出了单纯的统计领 域, 涵盖规划、 优化、 行为科学等领域。研究范围 涉及多目标决策、 群决策、 模糊决策、 序贯决策 ( 含 马尔科夫决策) 等。在应用方面, 决策分析在许多 非概率支配的领域得到了极大的发展。 目前 , 决策分析发展存在着两个不同的研究 方向 : [ 6] [ p. 61- 64] 一是 从理论上探讨人们在决策过 程中的行为机理 ; 二是对实际问题的研究, 如将一 些典型的具体问题模型化 , 以指导实际决策过程。 20 世纪 80 年代以来, 随着计算机和信息、 通讯技 术的发展 , 决策分析研究发展更快 , 产生了计算机 辅助决策支持系统的研究方向, 决策支持系统在
[ 9] [ p. 231- 244] 重要。 专家组合问题至今仍然是一个有
( 1996) 提出了一个更复杂的折衷估计方法 , 即在 两个赌博数中使用同样的概率, 这样绕开了概率 的不 合 理 性 权 重 问 题。 近 年 来, Bleichrodt 等 ( 2001) 使用描述性模型来修正效用估计中的偏好 问题。 行为决策研究也影响到决策分析人所定义和 构造的效用函数, 故要强调代理属性的使用结果。 代理属性是对难以测量的基础属性的间接测量。 Keeney 和 Raif fa( 1976) 提出, 代理属性的效用评 估可能存在偏好问题 , 因为决策人很难完全把握 代理属 性 和基 础 属 性之 间 的 关系。 F ischer 等 ( 1987) 通过比较污染控制设置的估计来验证了这 个假设, 实验结果表明, 代理属性 排放水平 受到 对象人的过高估计。为此 , 该研究建议 : 分析人员 应以基础属性为准而不是以代理属性的特征来估 计其效用。但代价是会增加建模难度和成本 , 有 时会使代理属性和基础属性之间的关系复杂化。 Weber 等 ( 1988) 研究了 多层次多属性 效用函数 的层级怎样影响多属性效用评估的权重变化, 结 果发现结构组成水平对属性分配的权重有很大影 响: 结构层次多的属性会分配到更大的权重。文 凤华 ( 2002) 用风险价值来定量风险偏好 , 改进了 用收益率与方差构成的传统金融理论效用函数所
二、 概率估计理论的发展
决策分析 的重要基础之 一是主观概 率的运 用。 Sav ag e( 1954) 认为 : 主观概率是一种见解 , 是 合理的信念的测度 , 是某人对特定事件会发生的 可能性的信念 ( 或意见、 看法) 的度量, 而不是对数 据的长期统计。因此 , 决策分析专家十分注重对 概率的可靠性估计 , 一般通过心理启发式研究来 形成判断和潜在偏好。其中概率的专家预测估计 是重要的研究领域。 1975 年 , Spet zler 和 H o lst ein 提出了一套概 率估计方法以帮助专家用概率形式尽可能好地表 达他们的知识 , 并尽量避免判断偏好的影响。但 专家对概率的预测估计偏差始终是存在的。 1977 年 H arrison 的研究表明: 专家对相关事件的预测 误差在决策分析时所造成的影响是不确定的, 而 对独 立 事 件 所产 生 的 影 响 则 较 小。 A nderson ( 1 998) 探 讨了 专家 预测 估计 偏差的 几种 典型 情况。 在实际的决策分析中, 决策人一般不会只依 靠一个专家或者仅根据自己的知识经验来判断, 而会征询若干个专家的意见, 于是提出了如何将 若干个专家的意见进行整合以形成统一的概率分 布以用于决 策模型的要求。 Winkler 在 1968 年 首先涉足了这一问题 , 对不同的权平均以及基于 自然共 轭分布 的贝叶 斯方 法进行 了比较 研究。 Mo rris 在 1974 和 1977 年建议, 决策人运用贝叶 斯方法首先对事件的概率提出先验分布 , 再将专
信息系统的基础上增加了模型库和知识库 , 使得 整个系统具有一定的人工智能功能, 许多大型的 决策优化问题通过计算机能够很快地得到解决, [ 7] [ p. 43- 45] 决策效率越来越高。 决策分析理论的应用反映在各种决策分析技 术和决策工具的运用方面。例如 , 文献[ 8] [ p. 843- 855] 对能源和环境模型方面决策分析技术和决策工具 的应用状况进行了比较分析, 其中决策技术被分 类为 : ( 1) 不确定 性决策技术 , 包括决策树、 影响 图、 多属性效用理论等 ; ( 2) 多准则 ( mult iple cri teria) 决策 : 包括多目标决策 ( mult iple objectiv e) 和多属性决策 ( mult iple at t ribut e) ; ( 3) 决策支持 系统 ( DSS) : 包括常规 DSS 和智能 DSS。
60Biblioteka Baidu年代以后 , 以统计决策理论为基础
向应用方面发展 , 研究范围日益扩大, 从单目标问 题扩展到多目标问题 , 从单个决策人扩展到由多 个决策人组成的领导集体 , 从一次制订决策扩展 到多次序贯地制订决策, 形成了一个十分活跃、 生 气勃勃的研究领域。据国际权威期刊 管理科学 ( M anagement Science ) 2004 年 所 作 的 统 计: [ 4] [ p. 561- 574] 从 1954 2003 年 , 该期刊共发表 了 590 篇有关决策分析 ( decision analysis) 方面的
2005 年 9 月 第 37 卷第 5 期
云南师范大学学报 ( 哲学社会科学版 )
Sep. , 2005 V ol. 37 No. 5
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郑季良 ,
[ 关键词 ] [摘 要] 决策分析 ; 主观概率 ; 效用理论
1
邹
平
2
( 1. 昆明理工大学 管 理与经济学院 , 云南 昆明 650093; 2. 云南师范大 学 , 云南 昆明 650092)
[ 3] [ p. 3- 5] [ 2] [ p. 2- 4]
学术论文 , 占同时期论文发表总数 的 12% , 占引 用最多论文( 引用次数 50 次以上) 的 17% 。 决策分析方法分为三种:
[ 5] [ p. 679- 695]
规范性、
描述性和 规定 性。规 范性 方法 ( normat ive perspective) 假设一个合乎理性的决策人 , 他具有定 义明确的、 满足理性行为公理要求的偏好, 主要基 于先验的考虑而非以 实验为基础的 观察进行决 策, 被称为理性选 择理论 ; 描述性决 策方法 ( de scr ipt iv e perspect ive) 以实验为基础, 对选择行为 进行观察和研究, 它主要研究在决策形势下指导 决策人行为的心理因素。实验证据表明 , 人们常 常与合乎理性的规范性决策所要求的不同; 据此, 规定性 方法 ( prescript ive per spect iv e) 的目 标是 改进决策方法 , 使之符合规范性要求。决策分析 主要是指建立在规范性和描述性决策方法基础上 的规定性决策方法。
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家们的估计作为观察量 , 根据贝叶斯定理对概率 的先验分布进行修正。这是一个规范、 合理的方 法, 但其对估计数量的要求使这种方法的应用有 一定的难度。 此后 , 不少人对专家集合的模型进行了改进, 使贝叶 斯方法 的应 用得 到了 简化。 Winkler 在 1981 年改进了 一个模 型, 研 究专家 误差的 关联 性, 以及专家均值和实际观察值之间的差距。如 果误差是多自由度的正态分布 , 协方差已知, 则其 一致性分布就是正态分布 , 其均值是专家个人均 值的线性组合, 而权重则反映专家之间的关联性 和精确度。M orris 于 1983 年对专家组合问题提 出一个公理化的解决方法 , 即通过设置一系列规 则条件对模型进行简化, 以减少估计量。这是对 其 1974 年提出的贝叶斯方法的补充, 但引起很多 争论。 贝叶斯方 法是解决专家组 合问题的 有效途 径, 但在实践中 , 仍存在许多复杂问题和困难 , 如 不同组合方 案的有效 性等。 Clemen 和 Winkler 在 1990 年就一致性原则进行了实证研究, 通过使 用降雨概率预测的大量数据, 比较了几个贝叶斯 模型的结果, 得出了妥协性原则。实验结果表明: 找出专家预测之间的关联度对组合预测数据非常
引 言
管理就是决策 是诺贝尔经济学奖获得者西 蒙( H erbert A. Simo n) 博士的名言。这一论断反 映了管理活动与决策论的紧密关系。可从两个方 面 理 解 管理 实 践 活 动 与 决 策 理 论 的 关 系: [ 1] [ p. 104- 106] 首先, 管理活动本身无时无刻不渗 透着决策过程 ; 其次 , 管理作为一门学科, 在其自 身的理论中包涵和渗 透着决策分析 的理论与方 法。从一定意义上讲 , 决策是对稀有资源的备选 方案进行排序的过程。决策分析研究决策的规范 形式 , 它通过一系列明确的步骤将模糊的决策问 题转化为明晰的决策问题。 决策分析的前 身是 20 世纪 40 年代开始建立起来的统计决策理 论。