Системы принятия решений, оптимизация в Excel и базы данных AccessСистемы искусственного интеллекта – это программная имитация человеческого мышления.
Системы искусственного интеллекта, которые разработаны для конкретной предметной области, называются экспертной системой или системой принятия решений.
Экспертные системы применяются в медицине (диагностика болезни), в военном деле (распознавание целей), бизнеса (системы поддержки и принятия решений). В разработке систем принимают участие: 1) эксперты в данной области, они разрабатывают наиболее важные характеристики предметной области. Они называют факты или атрибуты, а так же вырабатывают правила принятия решения. 2) Специалисты инженерии знаний. Они разрабатывают реализацию экспертной системы на компьютере. Факты и правила принятия решений хранятся в специальной организованной области памяти, которая называется базой знаний.
Информация о состоянии предметной области в данный момент, которая представляется экспертной системе для анализа, называется базой данных.
Задание 1 Разработать систему принятия решения для аттестации знаний студентов по разделу «Текстовой процессор Word ». База знаний имеет вид: № п/п | Атрибут | Весовой фактор атрибута | 1 | Умеет создавать документ | 20 | 2 | Умеет редактировать документ | 30 | 3 | Умеет форматировать документ | 30 | 4 | Умеет создавать документ со списками | 30 | 5 | Умеет работать с табуляторами | 30 | 6 | Умеет работать с колонками | 30 | 7 | Умеет работать с колонтитулами | 30 | 8 | Умеет нумеровать страницы | 30 | 9 | Умеет работать с панелью «рисование» | 30 | 10 | Умеет вставлять рисунки и схемы | 30 | 11 | Умеет работать с таблицами | 60 | 12 | Умеет вырезать и вставлять рисунки с использованием редактора Paint | 60 | 13 | Умеет создавать макросы | 50 | 14 | Умеет проводить слияние документов из разных приложений | 70 | Правила вывода: - Если студент набрал меньше 330 баллов, оценка «неудовлетворительно» - Если сумма баллов 330-390 – оценка «удовлетворительно». - При сумме баллов 390-440 – оценка «хорошо». - Если сумма баллов больше 440 – оценка «отлично». Решение: Разработка системы принятия решений включает три этапа: 1. Разработка дерева принятия решений. 2. Разработка базы данных. 3. Компьютерная реализация. 1. Разработка дерева принятия решений. Это дерево строится на основе правил вывода и представляет собой графическое изображение схемы решений.
Дерево имеет вершины и ветви.
Вершины обозначаются либо окружностями или эллипсами (проверка условий), либо прямоугольниками (принятие решений). Ветви соединяют вершины и показывают направление решений. Сумма баллов абитуриента – S . либо SHAPE * MERGEFORMAT 2. База данных создается на основе базы знаний, в которую добавляется столбец ответов, если ответ положительный весовой фактор атрибута сохраняется, если отрицательный фактор обнуляется. 3. Реализация экспертной системы в электронной таблице. В ячейки A 1: D 3 введем заголовки и комментарии. В A 4: D 17 размещается база знаний. В C4 : C17 – ответы. В D 4: D 17 вводим формулы для обработки ответов. в D 4 вводится формула =B4*C4 копируем ее в ячейки D 5: D 17 В строке 18 вычислим суммарный весовой фактор S . В 20-ой введем формулу для принятия решения. | A | B | C | D | 1 | Оценка знаний абитуриента | 2 | Атрибут | Весовой фактор атрибута | Ответ | Весовой фактор ответа | | 3 | База знаний | База данных | | 4 | Умеет создавать документ | 20 | 1 | 20 | | 5 | Умеет редактировать документ | 30 | 1 | 30 | | 6 | Умеет форматировать документ | 30 | 1 | 30 | | 7 | Умеет создавать документ со списком ами | 30 | 1 | 30 | | 8 | Умеет работать с табуляторами | 30 | 0 | 0 | | 9 | Умеет работать с колонками | 30 | 0 | 0 | | 10 | Умеет работать с колонтитулами | 30 | 1 | 30 | | 11 | Умеет нумеровать страницы | 30 | 1 | 30 | | 12 | Умеет работать с панелью «рисование» ние» | 30 | 1 | 30 | | 13 | Умеет вставлять рисунки и схемы | 30 | 1 | 30 | | 14 | Умеет работать с таблицами | 60 | 1 | 60 | | 15 | Умеет вырезать и вставлять рисунки с использованием редактора Paint | 60 | 1 | 60 | | 16 | Умеет создавать макросы | 50 | 1 | 50 | | 17 | Умеет проводить слияние документов из разных приложений | 70 | 1 | 70 | | 18 | Суммарный весовой фактор S | | 400 | | | 19 | Принятие решения | | | | | 20 | хорошо | | | | | | | | | | | | A | B | C | D | | 1 | Оценка знаний абитуриента | | 2 | Атрибут | Весовой фактор атрибута | Ответ | Весовой фактор ответа | | 3 | База знаний | База данных | | 4 | Умеет создавать документ | 20 | 1 | =B4*C4 | | 5 | Умеет редактировать документ | 30 | 1 | =B5*C5 | | 6 | Умеет форматировать документ | 30 | 1 | =B6*C6 | | 7 | Умеет создавать документ со списком ами | 30 | 1 | =B7*C7 | | 8 | Умеет работать с табуляторами | 30 | 0 | =B8*C8 | | 9 | Умеет работать с колонками | 30 | 0 | =B9*C9 | | 10 | Умеет работать с колонтитулами | 30 | 1 | =B10*C10 | | 11 | Умеет нумеровать страницы | 30 | 1 | =B11*C11 | | 12 | Умеет работать с панелью «рисование» ние» | 30 | 1 | =B12*C12 | | 13 | Умеет вставлять рисунки и схемы | 30 | 1 | =B13*C13 | | 14 | Умеет работать с таблицами | 60 | 1 | =B14*C14 | | 15 | Умеет вырезать и вставлять рисунки с использованием редактора Paint | 60 | 1 | =B15*C15 | | 16 | Умеет создавать макросы | 50 | 1 | =B16*C16 | | 17 | Умеет проводить слияние документов из разных приложений | 70 | 1 | =B17*C17 | | 18 | Суммарный весовой фактор S | | 400 | =СУММ(D4:D16) | | 19 | Принятие решения | | | | | 20 | =ЕСЛИ( D 18 D 18 D 18 | | | | | | | | 2. Оптимизация управленческих и экономических решений. При решении многих задач в экономике и управлении возникает проблема найти оптимальные решения. Для решения существуют специальные разделы математики (линейное программирование). В Excel для нахождения оптимального решения существует специальный режим «Поиск решения». Задание 2. Администрации фирмы требуется определить штат и составить график работы обслуживающего персонала. При этом необходимо обеспечить следующие условия: - Каждый сотрудник должен иметь пять рабочих дней в неделю и два выходных подряд; - Все сотрудники имеют заработную плату 230 руб. в день; - Исходя из специфики работы фирмы, имеются требования к минимальному количеству работающих сотрудников для каждого дня недели. День недели | понедельник | вторник | среда | четверг | пятница | суббота | воскресенье | Требуемое число сотрудников | 25 | 30 | 35 | 25 | 25 | 10 | 7 | На текущий момент в фирме работает 45 человек.
Определить штат сотрудников, обеспечивающий выполнение всех условий при минимальном фонде заработной платы.
Решение включает в себя три этапа: 1. Построение математической модели. 2. Построение начального плана. 3. Оптимизация решения. 1 этап. 1.1. Определим возможные режимы работы и занесем их в 1-ый столбец таблицы №1. Выходные дни | Число имеющих этот график | ПН | ВТ | СР | ЧТ | ПТ | СБ | ВС | ПН, ВТ | | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ВТ, СР | | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | СР, ЧТ | | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ЧТ, ПТ | | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | ПТ, СБ | | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | СБ, ВС | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | ВС, ПН | | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | Число выходов по графику | 45 | 31 | 33 | 35 | 33 | 31 | 31 | 31 | Требуется | 45 | 25 | 30 | 35 | 25 | 25 | 10 | 7 | Зарплата | 230 | | | | | | | | Число выходов | 225 | | | | | | | | Целевая | 51750 | | | | | | | | Составим предварительный график работы. 1.2. Обозначим – число сотрудников, имеющих выходные в ПН т ВТ; в ВТ, СР; – СР, ЧТ; – ЧТ, ПТ; – ПТ, СБ; – ВС, ПН. Согласно условиям задачи большего всего сотрудников должны работать в среду, значит, число отдыхающих в этот день должно быть меньше всего.
Например, возьмем Занесем значения Х во второй столбец таблицы. 1.3. Введем индексы выхода на работу в остальные столбцы, где, если это “1” –рабочий день, a “0” – выходной день. 1.4. Рассчитаем число выходов на работу каждый день. Для расчета числа выходов в ПН нужно перемножить и сложить значения столбца Х столбца ПН. И так далее. 1.5. Рассчитываем целевую функцию задачи – фонд зарплаты за неделю. Z = B Где В – зарплата сотрудника за день, а К – число выходов на работу за неделю. К=31+33+35+33+31+31+31=225 Z =225 На модель накладываются следующие ограничения: 1) переменные Х не отрицательные. 2) Х – целые 3) Количество выходящих на работу по графику не может быть меньше требуемого числа сотрудников. | A | B | C | D | E | F | G | H | I | 1 | График работы | | | | | | | | | 2 | Выходные | число имеющих этот график | ПН | ВТ | СР | ЧТ | ПТ | СБ | ВС | 3 | ПН, ВТ | 7 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | ВТ, СР | 5 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | СР, ЧТ | 5 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 6 | ЧТ, ПТ | 7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 7 | ПТ, СБ | 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 8 | СБ, ВС | 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 9 | ВС, ПН | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 10 | Число выходов по графику | =СУММ(B3:B9) | =СУММПРОИЗВ($ B 3:$ B 9; C 3: C 9) | =СУММПРОИЗВ(:;D3:D9) | =СУММПРОИЗВ($ B 3:$ B 9; E 3: E 9) | =СУММПРОИЗВ(:; F 3: F 9) | =СУММПРОИЗВ(:; G 3: G 9) | =СУММПРОИЗВ(:; H 3: H 9) | =СУММПРОИЗВ(:; I 3: I 9) | 11 | Требуется | 45 | 25 | 30 | 35 | 25 | 25 | 10 | 7 | 12 | Зарплата за день | 230 | | | | | | | | 13 | Число выходов за неделю | =СУММ(C10:I10) | | | | | | | 14 | Целевая функция | | =B12*C13 | | | | | | | 15 | | | | | | | | | | 2 этап.
Построение начального плана. 2.1. В ячейках А1: I 9 разместим начальный график работы согласно таблице №1. 2.2. Расчет числа выхода по графику: а) в ячейке B 10 вычислим общее число сотрудников фирмы необходимое для данного графика. б) в С10 введем формулу для вычисления количества сотрудников, работающих в понедельник. в) копируем формулу из ячейки C 10 в ячейки D 10: I 10. 2.3. В строку 11 заносим требования к графику работы согласно условиям задачи. 3 этап.
Оптимизация решения. 3.1. Запускаем режим «Поиск решения» (сервис-поиск решения) 3.2. В окно поиска решения вводим: - в целевую ячейку $14 - установить минимальные значения - изменяя ячейки В3:В9 3.3. Добавить ограничения: - В3:В9 >=0 - B 3: B 9 – целые - C 10: C 10>= C 11: I 11 После проделанных действий щелкаем на «Выполнить»! Вид таблицы и результаты: | A | B | C | D | E | F | G | H | I | 1 | График работы | | | | | | | | | 2 | Выходные | число имеющих этот график | ПН | ВТ | СР | ЧТ | ПТ | СБ | ВС | 3 | ПН, ВТ | 5 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | ВТ, СР | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | СР, ЧТ | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 6 | ЧТ, ПТ | 3 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 7 | ПТ, СБ | 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 8 | СБ, ВС | 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 9 | ВС, ПН | 5 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 10 | Число выходов по графику | 35 | 25 | 30 | 35 | 32 | 25 | 13 | 15 | 11 | Требуется | 45 | 25 | 30 | 35 | 25 | 25 | 10 | 7 | 12 | Зарплата за день | 230 | | | | | | | | 13 | Число выходов за неделю | 175 | | | | | | | | 14 | Целевая функция | 40250 | | | | | | | | 4. Базы данных. База данных – это поименованная область памяти для хранения структурированных данных.
Система управления БД это комплекс программных и языковых средств для создания и ведения БД. Структурные элементы баз данных.
Модель данных – это структура хранения информации в БД. Имеется 3 модели данных : - иерархическая - сетевая - реляционная (ввиде двумерных таблиц) Наиболее распространенная СУБД ( FoxPro , Paradox , Access ) реляционные.
Основными элементами реляционных БД являются : поле, запись, отношение, файл, ключ. Поле – логическая единица записи информации (один столбец таблицы). При создании БД каждое поле описывают, указывая следующие характеристики: - имя - тип информации (текстовой, числовой, дата/время) - длина (число символов в столбце) - точность (только для дробных чисел) - формат (для дата/время) Запись – это совокупность логически объединенных полей (1 строка таблицы). Отношение – это совокупность экземпляров записей одной структуры.(таблица) Файл – совокупность объектов БД. Например, в Access основными объектами являются: - таблицы (для хранения информации) - формы (для просмотра и ввода данных) - запросы (для отбора данных) - отчеты (для подготовки к печати) Ключ это поле, по которому можно найти любую запись БД. Основные этапы проектирования баз данных.
|