《人工智能导论》课程教学资源（PPT课件讲稿）第九讲 智能优化计算方法

第九讲 智能优化计算方法 91层次分析法 92人工神经网络与神经网络优化算法 9.3遗传算法 94模拟退火算法 9.5神经网络权值的混合优化学习策略

第九讲 智能优化计算方法 9.1 层次分析法 9.2 人工神经网络与神经网络优化算法 9.3 遗传算法 9.4 模拟退火算法 9.5 神经网络权值的混合优化学习策略

9.1层次分析法 在实际生活中,由于问题中含有大量的主、客观因 素。许多要求与期望是模糊的,相互之间还会存在 些矛盾。所以无法单纯依靠一个数学模型求解 而用完全主观的定夺也常常表现为举棋不定,而最 终选择不理想,甚至不满意的决策方案。 ·美国运筹学家,T.L.Saty等人在20世纪70年代提出 了一种能有效处理这类问题的实用方法,称之为层 次分析法(AHP法) ·T.L.Saty等曾把它用于电力工业计划,运输业研究 美国高等教育事业1985-2000展望,1985年世界石 油价格预测等方面。 主要特征:合理地把定性与定量的决策结合起 按照思维心理的规律把决策过程层次化、数量化

• 在实际生活中，由于问题中含有大量的主、客观因 素。许多要求与期望是模糊的，相互之间还会存在 一些矛盾。所以无法单纯依靠一个数学模型求解。 而用完全主观的定夺也常常表现为举棋不定，而最 终选择不理想，甚至不满意的决策方案。 • 美国运筹学家，T.L.Saaty等人在20世纪70年代提出 了一种能有效处理这类问题的实用方法，称之为层 次分析法（AHP法）。 • T.L.Saaty等曾把它用于电力工业计划，运输业研究， 美国高等教育事业1985—2000展望，1985年世界石 油价格预测等方面。 • 主要特征：合理地把定性与定量的决策结合起来， 按照思维心理的规律把决策过程层次化、数量化 9.1 层次分析法

9.1.1层次分析法的基本步骤 运用AHP法进行决策时,主要分为4个步骤 1)分析系统中各个因素的关系,建立系统的递 阶层次结构。 (2)对同一层次的各元素关于上一层次中某一准 则的重要性进行两两比较,构造两两比 矩阵。 (3)针对某一个标准(准则),计算被比较入素 的相对权重 (4)计算各层元素对系统总目标的合成权重,并 进行排序

⚫ 运用AHP法进行决策时，主要分为4个步骤： (1) 分析系统中各个因素的关系，建立系统的递 阶层次结构。 (2) 对同一层次的各元素关于上一层次中某一准 则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断 矩阵。 (3) 针对某一个标准（准则），计算被比较元素 的相对权重。 (4) 计算各层元素对系统总目标的合成权重，并 进行排序。 9.1.1 层次分析法的基本步骤

9.1.1层次分析法的基本步骤 1.建立系统的递阶层次模型 ●用AHP分析问题,首先要把问题条理化、层次化,构造层次分 析的结构模型。这些层次大体上可分为3类 (1)最高层:在这一层次中只有一个元素,一般是分析问题的 预定目标或理想结果,因此又称目标层、顶层 (2)中间层:这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节, 它可由若干个层次组成,包括所需要考虑的准则、子准则, 因此又称为准则层。 (3)最底层:表示为实现目标可供选择的各种措施、决策、方 案等,因此又称为措施层或方案层。 ●层次分析结构中各项称为此结构模型中的元素

1. 建立系统的递阶层次模型 ⚫ 用AHP分析问题，首先要把问题条理化、层次化，构造层次分 析的结构模型。这些层次大体上可分为3类。 (1) 最高层：在这一层次中只有一个元素，一般是分析问题的 预定目标或理想结果，因此又称目标层、顶层。 (2) 中间层：这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节， 它可由若干个层次组成，包括所需要考虑的准则、子准则， 因此又称为准则层。 (3) 最底层：表示为实现目标可供选择的各种措施、决策、方 案等，因此又称为措施层或方案层。 ⚫ 层次分析结构中各项称为此结构模型中的元素。 9.1.1 层次分析法的基本步骤

9.1.1层次分析法的基本步骤 层次分析 结构模型 决策目标 阂操属 准则1准则2…准则m 则属 子准则1子准则2 子准则m 方案1方案2 方案m,方属

决策目标 准则1 方案1 准则2 准则m1 子准则1 方案2 子准则2 方案mr 子准则m2 … … … … … … 9.1.1 层次分析法的基本步骤 层次分析 结构模型

9.1.1层次分析法的基本步骤 注:层次之间的支配关系不一定是完全的,即可以 有元素(非底层元素)并不支配下一层次的所有元 素而只支配其中部分元素。这种自上而下的支配关 系所形成的层次结构,我们称之为递阶层次结构。 ●递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及分析 的详尽程度有关,一般可不受限制。 ●为了避免由于支配的元素过多而给两两比较判断带 来困难,每层次中各元素所支配的元素一般地不要 超过9个,若多于9个时,可将该层次再划分为若干 子层

⚫ 注：层次之间的支配关系不一定是完全的，即可以 有元素（非底层元素）并不支配下一层次的所有元 素而只支配其中部分元素。这种自上而下的支配关 系所形成的层次结构，我们称之为递阶层次结构。 ⚫ 递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及分析 的详尽程度有关，一般可不受限制。 ⚫ 为了避免由于支配的元素过多而给两两比较判断带 来困难，每层次中各元素所支配的元素一般地不要 超过9个，若多于9个时，可将该层次再划分为若干 子层。 9.1.1 层次分析法的基本步骤

9.1.1层次分析法的基本步骤 例1选择科硏课题:某硏究单位现有3个科硏课题,限 于人力物力,只能承担其中一个课题,如何选择? 考虑下列因素: 成果的贡献大小,对人才培养的作用,课题可行性。 ●在成果贡献方面考察:应用价值及科学意义(理论 价值,对某科技领域的推动作用) 在课题可行性方面考虑:难易程度(难易程度与自 身的科技力量的一致性),研究周期(预计需要花 费的时间),财政支持(所需经费、设备及经费来 源,有关单位支持情况等)

例1 选择科研课题:某研究单位现有3个科研课题，限 于人力物力，只能承担其中一个课题，如何选择？ ⚫ 考虑下列因素： ⚫ 成果的贡献大小，对人才培养的作用，课题可行性。 ⚫ 在成果贡献方面考察：应用价值及科学意义（理论 价值，对某科技领域的推动作用）。 ⚫ 在课题可行性方面考虑：难易程度（难易程度与自 身的科技力量的一致性），研究周期（预计需要花 费的时间），财政支持（所需经费、设备及经费来 源，有关单位支持情况等）。 9.1.1 层次分析法的基本步骤

9.1.1层次分析法的基本步骤 目标层 合理选择科研课题A 准则层成果贡献B 人才培养B2 课题可行性B3 矿 用价值 科学意义 难易程度 究周期 财政支持 方案层[课题D 课题D2 课题D

9.1.1 层次分析法的基本步骤 合理选择科研课题A 成果贡献B1 人才培养B2 课题可行性B3 课题D1 课题D2 课题D3 应 用 价 值 C1 科 学 意 义 C2 难 易 程 度 C3 研 究 周 期 C4 财 政 支 持 C5 方案层 目标层 准则层

91.1层次分析法的基本步骤 2构造判断矩阵 ●上、下层之间关系被确定之后,需确定与上层某元 素z(目标城或某个准则z)所支配的下层元素(x, x)在z中的排序权重。这些权重D,P 常常用百分数表示,即满51P=1 方法:每次取2个元素,如x,x,以a表示x和 x对z的影响之比。这里得到的A(a)x称为两两 比较的判断矩阵,简称判断矩阵

2.构造判断矩阵 ⚫ 上、下层之间关系被确定之后，需确定与上层某元 素z（目标A或某个准则z）所支配的下层元素（x1， x2，…，xn)在z中的排序权重。这些权重p1，p2，…， pn常常用百分数表示，即满足 ⚫ 方法：每次取2个元素，如xi，xj，以aij表示 xi 和 xj 对z的影响之比。这里得到的A=(aij)n×n称为两两 比较的判断矩阵，简称判断矩阵。 9.1.1 层次分析法的基本步骤 =   = n i pi pi 1 0 1, 1

9.1.1层次分析法的基本步骤 ●Saty建议用1~9及其倒数共17个数作为标度来确定a 的值,称为9标度法。其值由两两比较的心理习惯决定。 含义同重要稍重要重要强重要极重要 2 4 判断矩阵具有如下性质: 1)a>0 (2)ai=1/aji

⚫ Saaty建议用1～9及其倒数共17个数作为标度来确定aij 的值，称为9标度法。其值由两两比较的心理习惯决定。 9.1.1 层次分析法的基本步骤 含义 同重要 稍重要 重要 强重要 极重要 aij 1 3 5 7 9 2 4 6 8 ⚫ 判断矩阵具有如下性质： (1) aij>0 (2) aij=1/aji (3) aii=1