
книги из ГПНТБ / Бешелев, С. Д. Экспертные оценки
.pdfДля представления цепи последовательных во вре мени событий используются матрицы последовательно сти, построение которых основано на следующих пра вилах:
—горизонтальные строки матрицы соответствуют со бытиям (узлы сети), а вертикальные столбцы — работам (дуги сети);
—если событие является начальным для некоторой работы (исток дуги), то в пересечении соответствующих
строки |
и столбца матрицы |
ставится плюс 1; |
|
— если событие является конечным для некоторой |
|||
работы (сток дуги), то в |
пересечении |
соответствующих |
|
строки |
и столбца матрицы ставится минус 1; |
||
|
Рис. |
3. Сеть из 4 |
событии |
— во г всех остальных клетках матрицы простав ляется 0.
Исследование матриц последовательности позволяет выявить логическую взаимосвязь элементов для процессов, меняющихся во времени.
Рассмотрим простой пример. Пусть имеется процесс, состоящий из событий^, Ъ, с, d; сеть такого процесса по казана на рис. 3.
Построим матрицу последовательности, исходя из установленных ранее правил (табл. 2).
Использование матриц последовательности дает воз можность не только установить взаимосвязь событий одной программы, но и оценить логические связи между
Таблица |
2 |
|
|
|
|
Матрица последовательности |
|
|
|
||
|
|
(ас) |
(сЬ) |
|
(ей) |
V а |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Ъ |
—1 |
0 |
—1 |
1 |
0 |
' • •• с |
0 |
—1 |
1 |
0 |
1 |
d |
0 |
0 |
0 |
—1 |
—1 |
60
задачами различных уровней. Хотя при этом происходит некоторая «потеря» исходной информации, применение матриц такого типа обеспечивает необходимую простоту логических переходов с одного уровня на другой.
При выборе предпочтительных направлений развития и альтернатив необходимо учитывать не только взаимо связи их элементов и событий, но и основные параметры, характеризующие каждую альтернативу, т. е. время, затраты, результаты и вероятность успеха. Кроме того, нельзя не принимать во внимание внешние, не контроли руемые нами факторы, которые могут влиять на резуль таты решения.
Впоследнее время разработаны методы, позволяющие
вкакой-то степени учитывать и эти обстоятельства. Один из них — построение дерева решений.
Покажем основные принципы построения деревьев ре шений на простом примере. Предположим, что нам необ ходимо решить, где провести предстоящий отпуск. Есть два варианта: 1) совершить туристскую поездку на Бай кал; 2) взять путевку в дом отдыха. Путешествие на Бай кал представляется значительно более интересным, однако не исключено, что будет плохая погода и тогда удоволь ствия от путешествия мы не получим. Возможно даже, что в данном случае нам придется принять решение о воз вращении домой. Если же мы выберем поездку в дом от дыха, то, хотя это и доставит нам меньше удовольствия, плохая погода не окажет столь существенного влияния на наше впечатление об отпуске. Однако мы будем сожа леть о том, что не поехали на Байкал, если погода будет хорошей,
Таблица 3 Варианты событий и результатов
Возможные |
События и результаты |
|
|
|
|
|
|
варианты |
плохая погода |
хорошая |
погода |
|
|||
Поездка |
Неудача |
Максимум |
удовлетворе |
на Байкал |
|
ния |
|
Дом отдыха |
Легкая неудовлетворен |
Легкая неудовлетворен |
|
|
ность, но в общем удач |
ность и сожаление о не |
|
|
но |
состоявшейся поездке |
|
|
|
на Байкал |
|
61
Для логического анализа описанных ситуаций можно составить матрицу следующего вида (табл. 3).
Эти ситуации можно представить в впде дерева реше ний (рис. 4).
В схемах таких деревьев квадратами обозначаются решения, принимаемые нами, а круясками — решения, зависящие от внешних условий. В показанном на рис. 4 примере в правой части дерева решений представлены результаты различных альтернативных действий.
U C U O p ' I C H H I . l f l
отпуск
отлнчнмп отпуск
недостаточно интересно, но удоплетпорнТСЛ1.НО
недостаточно интересно и . сожаление
Рис. 4. Дерево решений
Итак, дерево решений включает в себя варианты дей ствий, а также возможные события и результаты действий, на которые оказывают влияние не контролируемые нами факторы. Естественно, что какие-то из этих событий и результатов не будут реализованы, однако, принимая ре шение о выборе курса действий, необходимо оценить с по мощью экспертов вероятности их свершения.
Полученные от экспертов оценки могут быть просум-
nмированы по определенным правилам, что дает возмож ность рассчитать вероятность каждого из альтернатив
ных результатов. Более того, с помощью дерева решений можно учитывать факторы времени и затрат.
Читателям, которые заинтересуются методами рас чета и математическим аппаратом деревьев решений, рекомендуем обратиться к специальной работе 1 2 .
1 3 С. Д. Бешелев, Ф. Г. Гурвпч. Об использовании деревьев решений при выборе НИОКР. В кн. «Экономико-математические модели». Сб. 4. М., 1972, стр. .96-102..
62
В последние годы предлагается множество различных методов, которые, по мнению их авторов, должны помочь выбору рациональных решений. Однако того, о чем мы рассказали, достаточно, чтобы понять, что многообразие и сложность проблем научно-технического прогресса требуют разумного сочетания математических методов, направлен ных на комплексную оптимизацию решений, с более про стыми методами и математическими приемами, обеспе чивающими решение проблемы по частям с последующим установлением логических связей между частями и коли чественной оценкой связей с помощью экспертных методов.
После того как некоторые из таких подходов к решению этих проблем были показаны в данной главе, можно перейти к описанию принципов, положенных в основу экспертных методов.
Глава 3
ПРИНЦИПЫ ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК
[ Знание людей заслуживает имени Науки в зависимости I от того, какую роль играет в нем число.
Э. Ворелъ
французский математик
Вероятность и экспертные оценки
Влияние отдаленного будущего на сегодняшние решения становится в наше время все более существенным. Это вы звано рядом причин, среди которых одной из наиболее значительных является ускорение темпов научно-техни ческого прогресса. Способность предвидеть последствия совершаемых действий в будущем и планировать эти дей ствия так, чтобы достигнуть желаемых результатов, является сейчас одним из наиболее важных аспектов управ ления общественным производством.
Потребность в планировании возникает тогда, когда достижение желаемого состояния зависит от целого на бора взаимозависимых решений и возможных исходов. Если есть основание считать, что будущее само естествен ным образом приведет нас к желаемому результату, то
. в плане нет никакой нужды. Именно поэтому концепция
|
детерминизма при оценке перспектив все |
более уступает |
||
I вероятностному подходу. |
|
|
||
' |
«Если |
лапласовская концепция детерминизма, — пи |
||
|
шет Поль |
Ланжевен, — представляла |
Вселенную |
как |
|
бесконечно сложный снаряд, который, будучи пущен из |
|||
|
начального состояния известным образом, должен не |
|||
|
уклонно двигаться по траектории, которую можно пред |
|||
|
видеть до сколь угодно отдаленного времени, новая |
|||
|
физика в любом случае, как бы ни была она развита и |
|||
|
хорошо информирована, позволяет предвидеть только |
|||
|
вероятности, все более расплывающиеся по мере удале |
|||
|
ния во времени. . . Можно быть уверенным только в |
на- |
64
стоящем, но, когда мы хотим проследить его последствия в будущем, оно испытывает преломление» Ч
Вопрос об определении вероятное^ будущих событий приобретает сейчас чрезвычайно важное значение при прогнозировании и долгосрочном планировании науки, техники и экономики.
. Часто вероятность наступления случайного события
можно рассчитать |
на |
основе многократных |
наблюдений |
за проявлениями |
его |
в прошлом. Цифры, |
полученные |
с помощью таких расчетов, практически являются оцен ками вероятности. Эти оценки основаны на ограниченном, хотя и достаточно обширном статистическом материале и на предположении, что по мере увеличения объема дан ных каждая оценка стремится к пределу, который и является статистической вероятностью данного события.
Последовательное применение такой концепции для решения практических задач требует наличия однотип ных условий и возникновения неоднократно повторяю щихся одинаковых или аналогичных событий. Вместе с тем решения о вероятности многих событий прихо дится принимать при неполной информации о возможных условиях их осуществления и при отсутствии данных об аналогичных событиях в прошлом.
Исторически теория вероятностей возникла, как было показано ранее, при решении проблем, связанных с азарт ными играми. Этот первоначальный подход к определе нию вероятности, разработанный Паскалем и Ферма, отличался от статистического и был связан с логическими оценочными суждениями и индуктивными выводами. Надо-
сказать, |
что элементы индуктивной |
логики |
были уже |
||||
у Аристотеля. В |
X V I — X I X вв. Бэкон и Милль |
создали |
|||||
так |
называемую |
классическую |
индуктивную |
|
логику, |
||
а в |
X X |
в. началась ее математизация |
на основе |
исполь |
|||
зования |
понятия |
математической |
вероятности. |
|
|
||
|
«Анализ логических процессов, изучаемых |
индуктив |
ной логикой, вошел в круг рассмотрения вероятностной логики как частный случай решения более широкой задачи: определения степени правдоподобия, или веро ятности, данного значения на основании некоторой (не
полной) информации; это позволяет говорить |
о вероят- |
1 Цит. по кн.: П. Массе. Критерии в методы оптимального |
определения |
капиталовложений. М., 1971, стр. 214. |
|
5 С. Д. Вешелев, Ф. Г. Гурвич |
65 |
ностной логике как о современной форме индуктивной логики» 2 .
Следует отметить, что любое индуктивное исследова ние предполагает использование общих теорий, т. е. включает в себя момент дедукции, и, напротив, дедукция невозможна без предположений, получаемых индуктив
ным |
путем. |
|
|
«Индукция и дедукция связаны между собою столь же |
|||
необходимым |
образом, |
как синтез и анализ, — отмечал |
|
Ф. |
Энгельс. |
— Вместо |
того чтобы односторонне пре |
возносить одну из них до небес за счет другой, надо ста раться применять каждую на своем месте, а этого можно добиться лишь в том случае, если не упускать из виду их связь между собой, их взаимиое дополнение друг друга» 3 . Эта сторона дела особенно важна сейчас, когда методы теории вероятностей и математической статистики используются для подготовки решений в условиях не определенности.
Современная математическая статистика, с одной сто роны, является строго дедуктивной дисциплиной, обеспе чивающей математическую обработку данных о реальных фактах и явлениях, а с другой — все шире использует индуктивные приемы, позволяющие выбрать наиболее важное и существенное для принятия обоснованных ре шений.
Методы теории вероятностей и математической стати стики приобретают все возрастающее значение, поскольку они тесно связаны с познанием внутренней сущности экономических явлений и процессов управления общест венным производством.
Характер информации, необходимой для принятия достоверных решений, связан с возможностью ее изме рения. Можно выделить три типа информации.
Во-первых, имеется информация, подтвержденная си стематическими экспериментальными или статистическими наблюдениями, измерение которой достаточно надежно в смысле ее «проверяемости». Такую информацию будем называть^знанием. Во-вторых, существует информация, необходимая для~принятия решений, но подкрепленная малым количеством свидетельств либо вообще не под-
3 |
«Философская энциклопедия», т. 3. М-., 1964, стр. 221. |
8 |
К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 642—543. |
66
крепленная таковыми, а основанная лишь на знании су ществующей ситуации. Такую информацию обычно на зывают предположением.
Между этими двумя видами информации находится обширная область сведений, для подтверждения которых существует лишь некоторая измеряемая информация. Такую информацию можно назвать _мнением.
Границы, разделяющие три названных типа, очень расплывчаты; в большинстве решений приходится иметь дело со всеми тремя типами информации. Однако такое различение позволяет давать оценки степени достовер ности имеющейся информации (рис. 5).
1,0 |
|
|
н |
|
|
О |
|
|
с. |
|
|
CJ |
|
|
•а |
|
|
о |
|
|
ь |
|
|
Предположение |
Мнение |
Знание |
Рис. 5. Зависимость |
достоверности |
от типа информации |
Экспертные оценки чаще всего используются в ситуа циях, когда достоверность информации, необходимой для принятия решения, невелика. Они являются вероятност ными, основанными на способности личности ^давать по лезную информацию в условиях неопределенности, Неиз-
[ вестная нам количественная характеристика исследуе-
:мого явления рассматривается в таких условиях как
случайная |
величина, отражением |
закона |
распределения |
|
которой |
является индивидуальная |
оценка |
специалиста- |
|
•' эксперта |
о достоверности |
или значимости |
того или иного |
|
[ события. |
|
|
|
|
Когда |
такие оценки |
получены |
от группы экспертов, |
предполагается, что «истинное» значение исследуемой ха рактеристики находится внутри диапазона оценок и что («обобщенное» коллективное мнение является более до стоверным.
Прежде чем показать обоснованность этих предполо жений, необходимо напомнить некоторые понятия теории
5* 67
вероятностей и математической статистики, используе мые в экспертных методах.
Аксиомы теории вероятностей, разработанные акаде миком А. Н. Колмогоровым, устанавливают, что всякому случайному событию А может быть поставлено в соответ ствие вещественное число Р (А) — вероятность события А, заключенное между нулем и единицей; при этом вероят-
; ность достоверного события равна единице.
Вероятность наступления одного из событий, А или В,
\ равна сумме вероятностей |
отдельных событий, если |
эти |
| события несовместимы, т. |
е. взаимно .исключают |
друг |
1 друга: |
|
|
'Р {А или В) = Р (А) + Р {В).
Среди теорем о вероятностях случайных событий отме
тим |
также следующие: |
|
||
|
1. |
вероятность |
невозможного события |
равна нулю; |
2. |
для всякого |
случайного события А |
действительно |
|
соотношение |
|
|
||
|
Р(А) + Р(А) = 1, |
|
||
где |
А — событие, |
противоположное событию А. |
||
|
Отсюда видно, что если вероятность наступления ка |
|||
кого-либо события |
составляет Р, то вероятность противо |
положного события будет равна 1 — Р.
Так, если при бросании несцентрированной монеты оказывается, что вероятность выпадения орла 0,6, то ве роятность выпадения решки будет 0,4. Аналогично, если вы оценили, что вероятность получения отпуска в наи более желательный период составляет 0,6, то вероятность того, что вы не получите отпуск в течение этого периода, будет равна 0,4.
В случае, когда на осуществление одного события не влияет осуществление другого, т. е. события незави симы, вероятность совместного их осуществления равна произведению их вероятностей:
Р{А и В) = Р{А)ХР {В).
i Это правило умножения вероятностей может быть распространено на любое число независимых событий, входящих в состав какого-либо сТктайЕоТо*^обытия.
——-- Если, например, мы должны выбрать обед из трех блюд по меню, в котором есть три первых блюда, пять
68
вторых и два десерта, и если представить, что каждый выбор произведен независимо и случайно, то вероятность того, что будут заказаны борщ, шницель и компот, равна
1 |
1 |
1 |
1 |
|
3 Л |
5 л |
2 |
— |
30 ' |
Однако бывает, что вероятность одного' события-ме няется, если произойдет другое; в этих случаях мы гово рим, что вероятность его условна. Вероятность события В
при условии, что произойдет событие А, обозначается
"как 'Р~(В71У.
Пусть вы хотели бы поехать во время отпуска на Бай кал, и если вам предоставят отпуск в летний период, то имеется 90%-ная вероятность, что это путешествие состоится. Предположим также, что вероятность получе ния отпуска летом равна 60% .
Тогда, пользуясь правилом умножения и другими тео ремами вероятностей, можно найти условные вероятности всех возможных исходов:
Отпуск |
летом и поездка па Байкал |
0,60X0,90=0,54 |
Отпуск |
летом без поездки на Байкал |
0,60x0,10=0,06 |
Нет отпуска летом, по есть поездка на Байкал |
0,40Х 0,10=0,04 |
|
Нет отпуска летом, нет поездки на Байкал |
0,40X0,90=0,36 |
|
|
|
1,00 |
При включении понятия условной вероятности можно придать правилу умножения вероятностей более общую форму: вероятность сложного события есть произведение вероятности одного события и условной вероятности другого:
Р(А ж В) = Р(А)ХР(В/А).
Отсюда условная вероятность любого события В, если А осуществилось, равна частному от деления веро
ятности свершения событий А и |
В на вероятность собы |
||
тия |
А, т. |
е. |
|
- |
Р(В/А) |
= Р [ р * А ) В ) , если |
Р(В)>0. |
На основании изложенного выше может быть получена формула полной вероятности. Пусть мы имеем событие А, которое может осуществиться лишь при условии, что происходит одно из несовместимых событий В1} Вг,. . .,