序貫三支決策理論研究現(xiàn)狀與展望

魏茗

關(guān)鍵詞：序貫三支決策；多粒度結(jié)構(gòu)；決策代價(jià)

1引言

三支決策是解決不確定性問(wèn)題的粒計(jì)算方法，其主要思想是三分而治，即將整體分為3個(gè)部分并采取不同的決策行為處理這3個(gè)部分。與二支決策不同，三支決策在接受決策和拒絕決策外加入延遲決策。將研究對(duì)象劃分到正域、負(fù)域和邊界域中，對(duì)這三個(gè)域中的對(duì)象分別采取接受、拒絕、延遲決策。對(duì)于無(wú)法被劃分至正域或負(fù)域的對(duì)象，將其劃分至邊界域采取延遲決策。延遲決策是為了進(jìn)一步做出準(zhǔn)確的決策，它需要依據(jù)更多、更有力的信息來(lái)進(jìn)行下一步?jīng)Q策。姚一豫教授在粒計(jì)算理論基礎(chǔ)研究上首次提出了序貫三支決策，構(gòu)建了多層次的粒度結(jié)構(gòu)，粒度層由低到高，粒度由粗到細(xì)。這種動(dòng)態(tài)的決策思維方式能夠很好地體現(xiàn)出人們?cè)谔幚憩F(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)所采取的循序漸進(jìn)的科學(xué)的決策過(guò)程。例如，在醫(yī)學(xué)診斷中，進(jìn)行初步檢查后由于信息不足無(wú)法判斷病人的患病情況時(shí)，我們將其劃分到邊界域中，待引入新的檢測(cè)方法后對(duì)患者逐步檢查，最終診斷出患者病情并提供相應(yīng)的治療方案。序貫三支決策的多粒度結(jié)構(gòu)適用于處理動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的、不確定性的問(wèn)題，如今廣泛應(yīng)用于人臉識(shí)別、情感分析、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。

2序貫三支決策模型理論基礎(chǔ)

序貫三支決策采用多層次，多階段的思想處理問(wèn)題。對(duì)象認(rèn)識(shí)的粒度由粗變細(xì)，逐漸做出準(zhǔn)確的決策。在多粒度結(jié)構(gòu)中的某一個(gè)粒度層，在序貫三支決策中，被劃分至邊界域的對(duì)象，由于支撐決策的證據(jù)不足，我們采取延遲決策，并把上一層的邊界域作為下一層的處理對(duì)象，繼續(xù)采用三支決策進(jìn)行劃分，這樣在多個(gè)階段的劃分中邊界域的對(duì)象被逐步劃分到正域或負(fù)域。

楊新等在此基礎(chǔ)上提出了更加廣義的動(dòng)態(tài)三支決策框架，對(duì)每一粒度層處理對(duì)象給出了7種不同的選擇情況。具體定義如下：

3序貫三支決策模型的研究現(xiàn)狀

目前，已有許多關(guān)于序貫三支決策理論方面的研究。在原有三支決策的研究成果基礎(chǔ)上，Yao等從多粒度的角度出發(fā)，首次構(gòu)造了序貫三支決策這種動(dòng)態(tài)的三支決策模型，給出了序貫三支決策的具體算法，分析得出相較于二支決策而言，序貫三支決策方法可能具有更小的決策結(jié)果代價(jià)。基于此眾多研究工作者針對(duì)序貫三支決策開(kāi)展了大量的研究。傳統(tǒng)的序貫三支決策將上一層的邊界域作為下一層的處理對(duì)象，楊新等基于多選擇處理對(duì)象、多粒度層次和多樣化代價(jià)結(jié)構(gòu)提出了一種廣義的序貫三支決策方法，給出了每一個(gè)粒度層處理對(duì)象的7種選擇情況，得到了一種更加廣義的動(dòng)態(tài)三支決策框架，適用范圍更廣。Yang等系統(tǒng)地研究了基于概率粗糙集的序貫三支決策框架，針對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的求解，提出了一種序貫三支決策多級(jí)增量模型，并計(jì)算了粒度轉(zhuǎn)換和處理的決策過(guò)程代價(jià)，利用多級(jí)增量算法達(dá)到降低決策代價(jià)的目的。但Yang等未考慮屬性冗余問(wèn)題，為了消除屬性冗余與屬性不相關(guān)問(wèn)題對(duì)總決策代價(jià)的影響，邢穎等首次在序貫三支決策模型研究中加入屬性約簡(jiǎn)的步驟，以代價(jià)敏感的視角來(lái)實(shí)現(xiàn)序貫三支決策的改進(jìn)。楊新等試圖將基于數(shù)據(jù)和基于模型的兩種粒度構(gòu)造方法進(jìn)行融合，形成具有時(shí)空特性的多層粒結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)序貫三支決策，用以平衡誤分類(lèi)代價(jià)與訓(xùn)練代價(jià)。Li等分析并研究了序貫三支決策的決策代價(jià)及其變化情況，從低粒度層到高粒度層，決策代價(jià)不斷降低，研究出代價(jià)敏感的序貫三支決策方法。基于優(yōu)化策略，方宇等利用不同層次的代價(jià)矩陣來(lái)構(gòu)建代價(jià)函數(shù)，在粒度由粗變細(xì)的過(guò)程中，決策過(guò)程代價(jià)和決策結(jié)果代價(jià)不斷變化，通過(guò)控制一種代價(jià)的上限，同時(shí)使另一種代價(jià)最小化，從而平衡總決策代價(jià)。

4序貫三支決策模型的應(yīng)用

隨著序貫三支決策理論的不斷豐富，諸多學(xué)者將序貫三支決策應(yīng)用于其他領(lǐng)域中，該理論已在文本情感分析、多分類(lèi)和屬性約簡(jiǎn)等方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。

為了克服文本情感分析的代價(jià)不平衡性的問(wèn)題，范琴等把序貫三支決策的基本思想應(yīng)用到文本情感分析中，基于文本數(shù)據(jù)粒化建立多粒度的序貫三支決策文本情感分析模型，強(qiáng)調(diào)誤分類(lèi)代價(jià)和學(xué)習(xí)代價(jià)。Li等用序貫三支決策解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中代價(jià)敏感面部識(shí)別問(wèn)題，在人臉識(shí)別誤差代價(jià)不均衡和缺乏高質(zhì)量人臉圖像信息的情況下，利用序貫j支決策模擬了人的決策邏輯，以尋求一種分類(lèi)代價(jià)最小的決策。亓慧等將領(lǐng)域粗糙集、領(lǐng)域決策錯(cuò)誤率與序貫三支決策相結(jié)合，構(gòu)建出合理的屬性子空間，定義了一種新的基于領(lǐng)域決策的序貫三支分類(lèi)方法，借助領(lǐng)域決策錯(cuò)誤率壓縮屬性空間，以此提高分類(lèi)精度。在樣本標(biāo)記稀缺的情況下，陳洪研究了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)序貫三支決策模型代價(jià)敏感人臉識(shí)別問(wèn)題，提出動(dòng)態(tài)邊界域思想，使得信息量增加的同時(shí)延遲決策代價(jià)也隨之動(dòng)態(tài)變化，大大提高了邊界域劃分的速度。傳統(tǒng)的序貫三支決策不能有效處理連續(xù)值，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，序貫三支決策中的代價(jià)參數(shù)缺少自適應(yīng)性，基于此，龐國(guó)弘?yún)⒖紮C(jī)器學(xué)習(xí)的思想，利用懲罰函數(shù)制定三支決策過(guò)程中代價(jià)參數(shù)變化的懲罰規(guī)則，決策閾值會(huì)隨著代價(jià)參數(shù)的變化而呈現(xiàn)一系列有規(guī)律的變化，按照這種規(guī)律利用貝葉斯最小風(fēng)險(xiǎn)決策理論優(yōu)化序貫三支分類(lèi)模型。

5結(jié)論與展望

序貫三支決策是一種動(dòng)態(tài)決策的典型方法，它很好地模擬了人類(lèi)決策的邏輯，具有廣闊的前景，但它仍面臨部分無(wú)法回避的問(wèn)題。目前的應(yīng)用研究中，主要是將其他領(lǐng)域與傳統(tǒng)序貫三支決策相結(jié)合，即把上一層的邊界域作為下一層的研究對(duì)象，而對(duì)于另外6種情況的選擇較少。閾值的選取是三支決策研究的重要內(nèi)容，而序貫三支決策這種多粒度的結(jié)構(gòu)，使得每一個(gè)粒度層的閾值都不相同，閾值選取更為復(fù)雜，文獻(xiàn)給出了幾種閾值確定方法但各有優(yōu)劣，因此對(duì)于每一個(gè)粒度層閾值的選取和計(jì)算有待進(jìn)一步研究。雖然，目前關(guān)于序貫三支決策模型決策代價(jià)的研究已經(jīng)有許多，文獻(xiàn)都對(duì)減小序貫決策代價(jià)做出了貢獻(xiàn)。因此，對(duì)象的選擇、閾值的確定以及決策代價(jià)的平衡等問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究。