計算機經濟信息系統可靠性模型分析

汪凌（南通職業大學）

■前言

計算機信息系統應用可靠性模型在其初始研究、開發、應用階段，均會展現出比較高的科技水準，能夠為眾多用戶處理生活和工作方面的各種難題。但是，當前階段的用戶對現有計算機經濟信息系統可靠性模型提出更高標準的使用要求，如，精度準確、復雜關系處理、運行可靠性等方面的要求更高。在這樣的情況下，選用貝葉斯網絡信息經濟模型系統可以有效彌補上述各種缺陷。本文針對貝葉斯網絡系統中的計算機信息經濟系統可靠性模型運用展開闡述和研究。

■貝葉斯網絡

本文研究的貝葉斯網絡在1988年被正式提出，又被人們稱之為信念網絡，該網絡的使用概率和使用理論主要用于描述并處理由不同領域的知識成份構成條件相關.因此會產生一些不確定性，更加適用于對概率性事物和不確定事物的處理，實質上屬于一種基于概率不確定性產生的推理網絡。能夠用于表示變量集合及其實際連接概率情況的圖形模型，屬于對概率關系進行向圖解描述的方式，為計算工作提供了一種利用知識處理直覺圖解，化無形為有形的處理方法，同時還是一種可以明確表示數據因果信息的先進方法。因為貝葉斯網絡主體是由圖論相概率理論相結合的科技產物，概率論基礎較為嚴謹。并且概率論又屬于人工智能處理系統中存在的不確定性理論之一，同時也被學術界認為是構成數學基礎最強的一種處理理論[1]。

任一貝葉斯網絡主體均由貝葉斯網絡架構以及網絡參數構成，這兩部分內容分別對應計算問題領域的定量描述和定性描述。由于貝葉斯網絡自身的結構屬于一個有向無環圖(DAG)，主要由關鍵節點集合以及有向邊集合構建而成。不同節點集中的任一節點均能夠代表某個特殊的隨機變量，此時產生的變量可以由任何問題構成，此后可以用來代表主要研究與分析對象做出的合理解釋現象、部件、狀態抑或是屬性，具有實際意義和物理意義。一般情況下，有向邊主要表示各個變量之間存在的依賴或者事物因果關系，此時有向邊箭頭指向代表因果關系產生的方向性影響(由母節點指向子節點)，關鍵節點之間如果沒有連接邊，那么表示該節點區域所對應的各種變量之間存在的條件是獨立屬性的。所有指向關鍵節點X的節點統一被稱為X節點的父節點。即使從節點X位置指向節點Y期間會存在有向邊，用于表示X節點引起了Y節點變化，但是貝葉斯網絡系統中，并不是針對有向邊做出的唯一解釋。例如：Y僅代表與X有關聯的節點，但是其不屬于由X引起的變化節點。所以，即使貝葉斯網絡可以明確表示出具體因果關系，但二者之間的關系并不局限于某種因果關系的表示[2]。

處理實際問題期間，需要從不安全區域或者不確定節點中代表的知識和信息展開推理，更加適用于對各種不確定性較高和概率推理較復雜的知識表達推理。屬于一種出自網絡結構本身的有向圖解節點描述，可以展開雙向并行推理，同時還能夠綜合先驗信息以及對應的樣本信息，保證推理結果準確性。

■經濟信息系統可靠性模型分析

對于計算機經濟信息系統整體結構而言，構件主要為計算機信息系統結構中的各項組成部分，并且不同構件與構件之間存在的連接件會彼此連接形成一個足夠完整的信息系統。能夠把所有構件視為一個單獨的子系統，然后假設這些不同的構件之間全部是相互獨立狀態，同樣也可以將連接件視作一個子系統，然后假設這些不同的連接件之間均處于相互獨立狀態。在這樣的情況下，計算機信息系統整體可以視為由構件子系統結構與連接件子系統結構共同組成的計算機綜合系統。

運用各構件和系統連接件之間的可靠性，可以估算構件及其連接件條件下構件子系統及其連接件子系統之間的系統可靠性，采用貝葉斯網絡模型能夠精確推理計算機信息系統整體運行的可靠性。

■實例研究

構建貝葉斯網絡屬于一個非常復雜的細節處理流程，信息系統自身可靠性分析主要由貝葉斯網絡代表的需求信息來源于多種不同信息渠道，渠道中會匯集多種不同構件與連接件數據資料，設備手冊、信息系統開發設計與研制過程、數據測試過程、設備維護過程和相關專家研究經驗等。為有效減少復雜性，可以對信息系統運行可靠性展開分析。在此期間，首先需要將信息系統運行可靠性予以科學分析并將其合理分為多個相互之間獨立存在且完全包含的系統類別(各種類別之間至少需要具有能夠明確劃分的界限)；然后可以對各個不同類別進行分別構建處理。在此期間，需要關注信息系統自身可靠性模型是否只在運行狀態發生故障時啟動，所以無須對處于正常運行狀態的設備進行建模。一般情況下，信息系統運行可靠性主要由某個或者某些結構不同的構造原因造成，同時這些原因也具備不確定性，可能由某個或者某些更低層次的結構原因造成。正式構建起網絡的關鍵節點關系以后，還需針對予以概率估算。具體方法為：設定在某個原因發生之后，估算該原因產生后各個節點之間的條件概率情況，利用這種局部概率變化進行估算的方法能夠有效提高作業效率[3]。

經濟信息系統模型可靠性的貝葉斯網絡，主要有整體結構系統可靠性計算和系統診斷功能這兩方面的主要功能。

（1）系統結構可靠性計算。假設：將貝葉斯網絡模型應用到某個實例中，那么此該實例中就會有四個組成構件和三個系統連接件，基于貝葉斯網絡進行的信息系統運行可靠性模型詳情如圖1所示：

該系統結構構件子系統結構中的各個構件可靠性分別表示為：Pro(C)=0.933，Pro(C)=0.992，Pro(C3)=0.908，Pro(C2)=0.983，連接件子系統結構的可靠性分別表示為：Pro(4)=0.92，Pro(6)=0.95，Pro(l2)=0.967。

不同類型的構件子系統C在各個系統構件C中，C2、Cz、C等不同條件下代表的可靠性均不相同，即節點C的條件概率。

（2）系統診斷。系統診斷功能需要設定信息系統運行已經發生故障，必須由診斷出系統判斷出產生故障的具體原因，從而加以修正。針對上述內容而言，系統發生的各種異常狀況，均屬于故障造成的模型不可靠性[4]。

如果系統S異常時，貝葉斯網絡計算法推理可以得出，構件子系統具有的不可靠概率值為：Pro(c=No)=0.8237，但是連接件子系統存在的不可靠概率代表值為：Pro(l=No)=0.2062，由此可見，最可能發生異常原因在各個不同的構件系統中，并且構件C、C2、C3、C.的組成可能性分別為下述兩種情況：

由上述內容可知，最有可能發生問題的位置在構件Cz中?？梢猿浞终f明貝葉斯網絡構成的信息系統模型可靠性具有非常優質的診斷能力，可以幫助經濟信息系統運行管理者準確找出系統運行不可靠時的成因[5]。

■系統診斷分析

應用貝葉斯網絡能夠取得的優勢非常明顯，以此為基礎構建的經濟信息系統模型可靠性更高，不僅能夠及時吸收貝葉斯網絡應用優勢，還可以在模型應用期間表現出更加良好的成績。在上述內容之外，對于系統診斷而言，也可以更好的處理問題，在經濟信息系統運行出現故障后，可以利用貝葉斯網絡及其對應模型分析故障產生的主要原因，在此期間，還可以對其他部分做出相應的檢查和調整，避免遺漏存在[6]。

■結語

綜上所述，本文主要對基于貝葉斯網絡的計算機經濟信息系統可靠性模型及其應用進行了一定的闡述，從總體的應用情況來看，基于貝葉斯網絡的計算機經濟信息系統可靠性模型的效果很理想，并且在很多方面都表現出了較高的水準，在未來的工作當中，可以對模型進行針對性的優化，制定不同的應用方案，促進計算機經濟信息系統功能的更好實現。