从决策分析到决策科学_科学论文

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决策是人类的基本活动之一。自从人类有了有意识的活动时起,就要对各种需要抉择的问题作出决策,以谋求好的结果。人类的历史是在不断进行决策中求进取,并得以发展的。

随着社会进步和经济发展,在吸取有关新科技成就和计算机应用的支持下,现代关于决策的研究,在经历了差不多半个世纪的积累,已从决策分析发展成为横跨自然科学、社会科学和数学科学的综合性的决策科学。

科学决策的过程

决策科学是研究人的抉择思维和结构,依据一定目标运用科学方法,从多个供选择的方案中选出在某意义下的“最优”方案,并组织实施的科学。与自然科学研究物质运动规律,社会科学研究人际社会关系,以及数学科学研究数量关系和空间形式不同,决策科学的研究对象主要是人与物之间的关系。

现代科学决策的过程一般是:信息收集,问题设计,方案择优和行动实施。详细地说,首先要对需要决策的问题调查其环境情况,收集有关信息和数据并加以处理,以作为决策的依据。其次,要对问题进行系统分析和模式设计,确定决策目标和可能采用的供选方案,利用自然科学或社会科学的规律和关系,建立相应的系统模型(数学模型或模拟模型)。同时,运用有关数学方法和科技手段,求解模型以得到若干“最优解”。最后,将所得的解提供给决策者或决策群体,作出最终方案抉择,并付诸实施。

由于决策因素的复杂性,以及获取信息的不完全性,在以上决策过程中,其中某些因素有时无法完全用定量方式表达。所以,现代科学决策并不排除使用直觉和个人经验等定性描述手段。但是,在社会关系十分繁杂,知识更新异常快速和决策系统大型化的当今时代,只有结合运用科学的定量分析方法和借助计算机的支持,才能对各种复杂的现实社会选择问题做出正确和有效的决策。可见,现代科学决策的一个主要特点是:定性和定量手段相结合。

正确的决策能否成为现实,与决策执行者的行为密切相关。因此,在决策过程中也同时要考虑执行者的行为动机,以便调动和开发他们在执行决策时的自觉性和积极性。

通常,对于重复发生的经常性决策问题,可将决策过程程序化,借助计算机建立自动化的决策支持系统。对于非经常性的战略决策或关键性决策问题,在决策过程的各个阶段都要充分注意和依据问题的特点,进行非常规性决策。

决策科学的形成

人类的决策活动古已有之,以致我们已很难追溯决策科学的起源。一般认为,第二次世界大战之前是对决策进行探索和研究的初始期。

我国早在春秋末期,就有孙武所著的《孙子兵法》(注:孙武.孙子兵法,宋本十一家注孙子,中华书局,1961)。这是一部关于古代军事决策的名著,它揭示了当时军事决策的许多重要规律。西汉末刘向编撰的《战国策》(注:刘向.战国策(33卷),上海古籍出版社, 1978),则是一组有关政治谋略和经验决断的综合汇编。这些著作都是经验和行为决策的早期有价值的文献。

在理性决策方面,1738年伯努利(D.Bernoulli )在研究抽彩和保险问题时,就曾利用概率来反映状态的随机性,引入效用思想并以基数效用的期望作为择优的度量指标。1814年,拉普拉斯(P.S.Laplace )首先提出主观概率思想,为不确定性决策提供了描述工具。此后,埃奇沃思(F.Y.Edgeworth)于1881年在经济研究中采用序数效用概念, 以等效曲线来刻画商品的优劣次序,反映了无风险情况的决策行为。1931年,拉姆赛(F.P.Ramsey)将主观概率和效用思想相结合,给出主观期望效用理论的轮廓和要点,为不确定性决策理论的建立做出重要贡献(注:Ramsey F P.Truth & Probability (1926),in Rbbraithwaite,The Found of Math ,Humanities.1931)。此外,1937年德菲内蒂(B.Definetti)又在主观概率结构的研究方面取得进展。以上工作,都为决策效用理论的建立准备了前期条件。

40年代中后期至60年代,是决策科学的形成期。1944年,冯·诺依曼(J.Von Neumann)和摩根斯顿(O.Morgenstern)对不确定性决策问题假设了一组公理,在公理体系下论证了效用值的存在性,建立了期望效用理论(注:Von Neumann J, Morgenstern O. Theory ofGames & Economic Behavior,Princeton Univ, 1944)。他们的工作被认为是现代决策效用理论的基础。 同时, 他们关于对策论的开创性工作(注:Von Neumann J, Morgenstern O. Theory of Games& EconomicBehavior,Princeton Univ,1944%>,为对抗性决策的研究开辟了方向。

1950年,瓦尔德(A.Wald)提出基于损失函数的统计决策问题,确立了统计决策的基本理论。1954年萨维奇(L.J.Savage)把效用理论与主观概率结合成一个整体来处理统计决策问题,提出严格的公理体系,从而将它发展成为贝叶斯(Bayes)决策理论。60年代初, 人们把贝叶斯决策广泛地应用于解决具有不确定性的商业决策问题,进一步开拓了应用统计决策的研究。1966年,霍华德(R.A,Howard)在总结以效用理论为主体的决策理论时,将其命名为决策分析(注:Howard

R A. Proc Fourth Int Conf on OR,Boston,1966)。

与此同时,1947年丹齐克(B.G.Dantzig )提出的一般线性规划模型(注:Dantzig G B.Prog in a Linear Structure, Report ofthe Comptroller,US Air Force,Washington DC,1948)和后来给出的求解该模型的单纯形算法,为确定性决策提供了基本的现代工具。此后,在1951年库恩(H.W.Kuhn)和塔克(A.W.Tucker)所建立的非线性规划最优性条件(注:Kuhn H W,Tucker A W.Nonlinear Prog in JNeyman (ed.),Proc of the 2nd Berkeley Symp in Math Stat & Prob,Univof California,Berkeley ,1951)的基础上,60 年代关于最优化理论和方法的不少研究成果,都是解决复杂的确定性决策问题的有力手段。事实上,自二战以来发展起来的许多运筹学和系统分析的方法,以及1948年维纳(N.Wiener)的控制论和申农(C.E.Shannon )的信息论的诞生,都为现代决策科学的形成创造了条件。

1951年,阿罗(K.J.Arrow)在关于社会选择理论的研究中, 提出多人决策的公理体系,并证明了在此组公理条件下不存在群体一致的选择规则(注:Arrow K J.Social Choice &

Individual Values,Wiley,1951)。阿罗的这一所谓不可能性定理,为群体决策的研究奠定了重要的理论基础。同年,科普曼斯(T.C.Koopmans)从数理经济研究的角度涉及多个目标的决策问题, 给出一些基本概念和结果(注:Koopmans T C.Activity Anal of Produc & Alloc,Wiley,1951)。此后,在60年代以研究有限维目标为主的多目标决策理论和应用取得大量有价值的成果。在这期间,群体决策和多目标决策学科的形成,大大扩展和丰富了决策科学的研究范畴。

在决策科学发展史上值得一提的是,1952年在巴黎举行了一次著名的关于决策研究的讨论会。在会上,阿莱(M.Allais)提出一个问题说明, 实际上明显的直觉决策可以与期望效用理论的结果不相一致 (注:Allais M.Econometrica,1953,21:4)。 由于这一阿莱悖论,一些学者认为基于主观概率和效用的规范性决策理论是不完善的。他们主张决策理论应该是描述性的,从而引发了行为决策的研究。

1954年,爱德华兹(W.Edwards)在考虑评估概率和效用, 以及分析决策过程中的信息加工时也发现,概率和期望效用的数学规范性模型隐含了许多尚未发现的系统偏差(注:Edwards

W. PsychologicalBuil ,1954,51)。此外, 西蒙(H.A.Simon )在关于管理决策的研究中,从人的心理和生理局限性角度又提出所谓有限理性的观点,并且指出重大决策的信息常常是不完全的。从此,以描述性为主要内容的行为决策,成为决策科学的另一个重要的研究领域。同时,在行为决策研究中提出对期望效用理论的种种质疑,又促进了该理论的继续发展。

决策科学的发展

70年代以后,决策科学进入了向纵深发展的活跃期。

首先,自70年代中期以来,多目标决策的研究得到了很大发展,以致一般认为它已成为当前现代决策科学的研究主体。这是因为从应用背景来说,现实的决策问题一般都含有多个目标,同时,比起单目标决策,它可以更充分地反映决策者的经验、偏好和决策行为的特点,使定性判断和定量分析有效地结合起来。在这期间,管理科学,运筹学和系统科学的新观点、新理论和新方法也为多目标决策的发展提供了认识论和方法论方面的条件。

如今,以多目标最优化理论和方法为研究核心的多目标决策,已发展成具有众多分支领域的庞大学科。多目标规划(向量极值)理论已深入到一般偏序和无限维目标的抽象空间研究;求解形式则从经典的效用评价发展为人机对话的交互规划方法;特殊类型的多目标线性规划,多目标动态规划等已形成独立研究方向;还产生了如目标规划(GP),层次分析法(AHP)和数据包络分析(DEA)等有特色的决策新模式和新技术。

此外,近年在多目标分层决策和多目标对策的研究方面也有了新的进展。尤其是多目标决策的应用在很广泛的领域已取得实际成果。由于多目标决策所包含内容的丰富和多样性,以及它在现代决策中的重要性,自1972年召开第1届国际多目标决策会议至今,先后已举行过13 届国际多目标决策会议,并且已于1990年成立了国际多目标决策学会。

现代决策科学的另两个主要发展领域是群体决策和时序决策。因为重大的(特别是定性)决策问题一般需要由多人进行集体抉择。目前,群体决策已是一门包括有群体偏好分析、群体效用理论、社会选择理论、委员会决策、专家评价技术、多人对策和多人协商理论,以及群体多目标决策等众多研究方向的实用决策学科。近年,在信息不对称(各决策者具不同信息)决策方面也有了新的发展。另外,许多决策需要考虑可持续发展问题。因此,研究决策在当前时刻与将来某时刻之间的关系是一类重要的现实问题。在这方面,时序效用理论在单周期和多周期时间偏好情况都已取得成果。同时,有关的多阶段决策,动态决策,马尔可夫决策和半马尔可夫决策以及各种预测技术也成为受人关注的研究方向。

在此期间,关于不确定性决策的研究,在经典的期望效用理论的基础上,进而提出带权效用和非线性效用理论。以数学规划为核心的最优化方法的大量新成果,则为确定性决策提供了更先进的定量分析手段。

50和60年代,人们从心理学角度审视不确定性决策理论在决策行为中的真实性时发现,规范性决策模型在实际运用中显示出偏差。70年代以来,针对理性决策难以解决的问题,发展了行为决策的探索和研究。例如,1973年特韦斯基(A.Tversky)和卡纳曼(D.Kahneman )提出的启发式评定判断概率,就是从心理学角度对经典的效用模型做出的修正。它着眼于反映和描述人们的实际辨优过程,而不注重应该如何做推理分析。

行为决策摒弃从严格逐步推理出发,而以信息导向去研究改善决策的途径。在认识论方面,已着手决策哲学,决策心理学和认知心理学的研究。在方法论方面,则对信息的获取,加工,判断,输出和反馈等环节机理进行系统探索。同时,还研究决策者的知识结构和外部环境对各种信息处理环节的影响。目前,虽然有关行为决策的大部分成果还局限于在人为环境下针对简化了的决策问题而进行,其理论也远未形成完整和严格的体系,但是作为研究决策者思维和判断过程的学科,它已是决策科学中一个不可替代的独立研究领域。

决策科学发展的再一个重要方面是决策支持系统的出现,大型和复杂的决策必需借助现代计算机来实现。70年代初,当决策系统越来越复杂,并且在计算机自身具备了快速和高性能的条件下,才有可能产生为决策者提供问题分析,模型构造,决策过程模拟,以及决策效果评价的计算机系统。1971年,戈里(G.A.Gorry)和莫顿(M.S.Morton )将这种支持决策者对半结构化和非结构化问题作出有效决策的管理决策系统取名为决策支持系统(注:Gorry G A,Morton M S.Sloan

ManagReview,1971,13:1)。这里,所谓半结构和非结构意味着在决策过程中仍需要参与人的判断;所谓支持,则指这种系统旨在扩大决策者的主观能力,而不是代替他的判断力。目前,决策支持系统已推广应用于各有关决策部门和大、中、小企业,并收到良好效果。现阶段,决策支持系统在应用系统开发,生成系统的软硬件技术,网络环境下的群体决策支持系统,以及结合微机开辟决策支持软件市场等方面,正处在进一步发展之中。

提倡交流和合作

由于科学决策在社会发展中所起的重要作用,70年代以来,关于它的研究受到国际上的高度重视。其内涵也从50和60年代以研究不确定性问题为主的决策分析发展成包括有众多学科的综合性的决策科学。

我国从70年代后期将工作重点转移到进行经济建设以后,决策科学化的重要性已愈来愈为人们所认识和关注,在决策理论的某些领域和实际应用方面也取得了长足的进步,但是与国际先进水平相比还存在相当大的差距。特别是,关于决策的应用研究更远远不能适应我国当前经济快速发展的需要。因此,积极深入决策理论探索,大力提倡结合我国特点的应用实践和发展决策咨询事业具有重大战略意义。

现代决策研究涉及多种学科的综合交叉。围绕决策研究,进行有关学科间的积极配合和相互渗透是推进决策科学向前发展的重要条件。为此,我国从事决策研究和有关学科的学者,要尽快团结和组织起来,建立广泛的学术交流和联系,并进行有成效的合作,为我国各项建设事业做出应有的贡献。

(本文有关研究项目得到国家自然科学基金的支持)

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