Кіріспе
Ақпараттық алшақтық шешім теориясы қатты белгісіздік жағдайында ақауларға беріктікті оңтайландыруға, атап айтқанда, тұрақтылық радиусы типінің қызығушылық параметрінің берілген бағасының мәніндегі бұзылыстарға сезімталдық талдауын қолдануға бағытталған. Ол Валдтың максимин моделімен кейбір байланыстарға ие; кейбір авторлар оларды ажыратады, басқалары оларды бірдей принциптің үлгілері деп санайды. Оны Яков Бен Хайм әзірледі және көптеген қолдануларды тапты және "ауыр белгісіздік" жағдайында шешім қабылдау теориясы ретінде сипатталды. Бұл мақсатқа сәйкес келмейтіндігі сынға алынды және балама ұсынылды, соның ішінде мықты оңтайландыру сияқты классикалық тәсілдер.
Классикалық шешім теориясымен салыстыру
Шектендіру шешім теориясынан айырмашылығы, ақпарат алшақтығы талдауы ықтималдық үлестірімін қолданбайды: ол қателердің ауытқуын (параметр мен бағалау арасындағы айырмашылықтарды) өлшейді, бірақ нәтижелердің ықтималдығын емес, атап айтқанда, бағалау басқа нүктелерге қарағанда ешбір жағынан артық немесе аз ықтимал емес, өйткені ақпарат алшақтығы ықтималдықты қолданбайды. Ақпараттық алшақтық, ықтималдық үлестірулерін қолданбау арқылы, нәтижелер ықтималдықтары туралы болжамдарға сезімтал емес. Алайда, белгісіздік моделі "жақын" және "қашықтағы" нәтижелер туралы түсінікті қамтиды, сондықтан кейбір болжамдарды қамтиды және минимакс сияқты барлық мүмкін нәтижелерді қарастырғандай берік емес. Сонымен қатар, ол тұрақты ғаламды қарастырады, сондықтан күтпеген (модельленбеген) оқиғаларға берік емес. Минимакс талдауына байланысты кейбір даулар туындады: (Бен Хайм 1999, pp. 2712) ақпараттың айырмашылығының беріктігін талдау, кейбір жағынан ұқсас болса да, ең нашар жағдайды талдау емес, өйткені ол барлық мүмкін нәтижелер бойынша шешімдерді бағаламайды, ал (Снидович, 2007) беріктік талдауды максиминнің (минимакс емес) мысалы ретінде қарастыруға болады деп айтады. Бұл төмендегі сын-темаларда талқыланады және классикалық шешім теориясының тұрғысынан қарастырылады.
Мотивация
Шешім қабылдаудың ешқайсысы да беймәлім емес. Қауіпсіздік жағдайында дұрыс (немесе ең болмағанда ең жақсы) шешімдер қабылдау үшін не істеуге болады? Ақпараттық алшақтықтың беріктігін талдау әрбір мүмкін шешімді келесі сұрақпен бағалайды: параметрлік мәннің, функцияның немесе жиынтықтың бағалауынан қанша ауытқуға жол беріледі және әлі де "қаулыға" жарамды өнімділікке кепілдік беріледі? Күнделікті жағдайда шешімнің "қатаңдығы" осы шешімді пайдаланған кезде талаптарға сәйкес өнімділікке әкелетін бағалаудан ауытқудың көлемімен белгіленеді. Кейде қаншалықты беріктіктің қажет немесе жеткілікті екенін анықтау қиын. Алайда, ақпараттың айырмашылығы теориясына сәйкес, мүмкін шешімдердің олардың беріктілігі дәрежесі бойынша реттілігі мұндай шешімдерден тәуелсіз. Ақпараттық алшақтық теориясы сондай-ақ қолайсыздықтың пайда болуы мүмкін нәтижелерді бағалауға мүмкіндік беретін мүмкіндік функциясын ұсынады.
Ресурстарды бөлу
Сен жобаның менеджерісің де, екі топты басқарасың делік: бір топ - қызыл, екіншісі - қызыл. Жыл соңында белгілі бір табыс табылады. Сізде шектеулі уақыт бар, және сіз осы ресурстарды апельсин және ақ аралықта қалай бөлуге болатынын шешуге тырысасыз, сонда жалпы кіріс үлкен болады.
Белгісіздікті енгізу
Нақты түсімдер әртүрлі болуы мүмкін. Белгісіздік деңгейі үшін конвертті анықтай аламыз. Төменгі белгісіздік кішігірім конвертке сәйкес келеді. Бұл конверттер кіріс функцияларын қоршаған белгісіздік туралы түсінікті сипаттайтындықтан, ол белгісіздіктің ақпараттық алшақтық модельдері деп аталады. Біз жалпы кірістің үлгісін таба аламыз. 5-суретте жалпы кірістің ақпараттық айырмашылық моделі көрсетілген.
Қаттылық
Жоба менеджерінің жоғары табысы, әдетте, жоғары басшының құрметін алады, бірақ егер жалпы табысы белгілі бір шектен төмен болса, ол жоба менеджерінің жұмысына шығын әкеледі. Біз осындай шекті бағаны маңызды кіріс деп анықтаймыз, өйткені маңызды кірістен төменгі жалпы кіріс сәтсіздік деп есептеледі. Бұл 6-суретте көрсетілген. Егер белгісіздік артатын болса, белгісіздіктің қоршауы жалпы кіріс функциясының нақты бөлінген сома үшін критикалық кірістен төмен кіріс беретін жағдайларын қамтитын болады. Қауіпсіздік шешімнің сәтсіздікке қарсы иммунитетін өлшеуіш болып табылады. Қауіпсіз адам - шешім қабылдаушы, ол жоғары сенімділікпен таңдауды артық көреді. Егер кейбір бөліністер үшін критикалық кіріс пен беріктік арасындағы байланысты көрсеткен болсақ, нәтиже 7-суреттегіге ұқсас график болады. Бұл график, бөлінудің беріктік қисығы деп аталады, (көбінесе) беріктік қисықтарына ортақ екі маңызды ерекшелігі бар: қисық өспейді. Бұл жоғары талаптарды (жоғары маңызды кіріс) орындаған кезде, мақсатты орындамау ықтималдығы жоғары (төмен сенімділік) деген түсінікті қамтиды. Бұл сапа мен беріктік арасындағы сауда-саттық. Номиналды кірісте, яғни, критикалық кіріс номиналды модель бойынша кіріске тең болғанда (кіріс функцияларының бағасы), беріктік нөлге тең. Бұл бағадан сәл ауытқу жалпы кірісті азайтуы мүмкін. Шешім сәтсіздіктің мән-мағынасына байланысты.
The curve is non increasing. This captures the notion that when higher requirements (higher critical revenue) are in place, failure to meet the target is more likely (lower robustness). This is the tradeoff between quality and robustness. At the nominal revenue, that is, when the critical revenue equals the revenue under the nominal model (the estimate of the revenue functions), the robustness is zero. This is since a slight deviation from the estimate may decrease the total revenue. The decision depends on the value of failure.
Мүмкіндік
Жұмыссыздық қаупімен қатар, жоғары басшылар сізге сәл күміс береді: егер кіріс кейбір кірістен жоғары болса, сізге сыйақы беріледі. Егер белгісіздік азайса, белгісіздік қоршауы жалпы кіріс функциясының барлық жағдайларын алып тастау үшін, нақты бөлінген қаражат үшін күтпеген кірістен жоғары кіріс беретін барлық жағдайларды алып тастау үшін, кішірейеді. Егер біз кейбір бөліністер үшін күтпеген кіріс пен беріктік арасындағы байланысты көрсетейік, онда 10-суреттегідей график пайда болады. Бұл график, бөлудің қолайлылық қисығы деп аталады, екі маңызды ерекшелігі бар, олар (көбінесе) қолайлылық қисықтарына ортақ: қисық төмендеуде емес. Бұл дегеніміз, біз жоғары талаптарға ие болғанда (жоғары күтпеген табыс кірісі), біз сәтсіздікке қарсы күшейеміз (жоғары қолайлылық, бұл аз қажет). Яғни, біздікі мақсатқа жету үшін бағадан едәуір ауытқу қажет. Бұл сапа мен тиімділік арасындағы сауда-саттық. Номиналды кірісте, яғни, критикалық кіріс номиналды модель бойынша кіріске тең болғанда (біздің кіріс функцияларының бағасы), орындылық нөлге тең. Бұл, өйткені күтпеген кірісті алу үшін бағалаудан ауытқу қажет емес.
The curve is non decreasing. This captures the notion that when we have higher requirements (higher windfall revenue), we are more immune to failure (higher opportuneness, which is less desirable). That is, we need a more substantial deviation from the estimate in order to achieve our ambitious goal. This is the tradeoff between quality and opportuneness. At the nominal revenue, that is, when the critical revenue equals the revenue under the nominal model (our estimate of the revenue functions), the opportuneness is zero. This is since no deviation from the estimate is needed in order to achieve the windfall revenue.
Белгісіздік үлгілері
Ақпараттық олқылықтар белгісіздіктің ақпараттық олқылық модельдері арқылы өлшенеді. Ақпараттық алшақтық моделі - бұл ұялы жиынтықтардың шексіз отбасы. Мысалы, жиі кездесетін мысал - ұялы эллипсоидтар отбасы, олардың барлығы бірдей пішінді. Ақпараттық алшақтық моделіндегі жиынтықтардың құрылымы белгісіздік туралы ақпараттан туындайды. Жалпы алғанда, ақпараттың айырмашылығының белгісіздік моделі құрылымы элементтері алдыңғы ақпаратқа сәйкес келетін жиынтықтардың ең кіші немесе ең қатаң отбасын анықтау үшін таңдалады. Әдетте, ең нашар жағдайдың белгісіз болғандықтан, жиынтықтар отбасы шексіз болуы мүмкін. Ақпараттық алшақтық моделінің жалпы үлгісі - бөлшектік қателік моделі. Белгісіз функцияның ең жақсы бағасы , бірақ бұл бағаның бөлшек қатесі белгісіз. Функциялардың ұялы жиынтықтарының келесі шексіз отбасы - бұл фракциялық қателік ақпарат алшақтығы моделі: Кез келген белгісіздік көкжиегінде жиынтық барлық функцияларды қамтиды, олардың фракциялық ауытқулары одан үлкен емес. Алайда, белгісіздік көкжиегі белгісіз, сондықтан ақпарат алшақтығы моделі жиынтықтардың шексіз отбасы болып табылады, және ең нашар жағдай немесе ең үлкен ауытқу жоқ. Ақпараттық айырмашылықтың басқа да көптеген белгісіздік үлгілері бар. Барлық ақпарат алшақтығы модельдері екі негізгі аксиомаға бағынады: Ақпараттық алшақтық моделі: Егер бұл: Ақпараттық алшақтық моделі - оның орталық нүктесін қамтитын жеке жиынтық: Ұялау аксиомасы "кластерлеу" қасиетін таңдайды, ол ақпараттық алшақтықтың белгісіздігіне тән. Сонымен қатар, ұяшықтану аксиомасы белгісіздік жиынтығы өскен сайын көбірек қамтылатын болады, осылайша оның белгісіздік көкжиегі ретінде мағынасы бар. Қысылу аксиомасы белгісіздіктің нөлдік деңгейінде бағалаудың дұрыс екенін білдіреді. Естеріңізге сала кетейік, белгісіз элемент параметр, вектор, функция немесе жиынтық болуы мүмкін. Ақпараттық алшақтық моделі - бұл параметрлер, векторлар, функциялар немесе жиынтықтардың ұялы жиынтықтарының шексіз отбасы.
At any horizon of uncertainty , the set contains all functions whose fractional deviation from is no greater than However, the horizon of uncertainty is unknown, so the info gap model is an unbounded family of sets, and there is no worst case or greatest deviation. There are many other types of info gap models of uncertainty. All info gap models obey two basic axioms:
Nesting. The info gap model is nested if implies that:
Contraction. The info gap model is a singleton set containing its center point:
The nesting axiom imposes the property of "clustering" which is characteristic of info gap uncertainty. Furthermore, the nesting axiom implies that the uncertainty sets become more inclusive as grows, thus endowing with its meaning as a horizon of uncertainty. The contraction axiom implies that, at horizon of uncertainty zero, the estimate is correct. Recall that the uncertain element may be a parameter, vector, function or set. The info gap model is then an unbounded family of nested sets of parameters, vectors, functions or sets.
Қатаңдық және уақытылылық
Белгісіздік зиянды да, пайдалы да болуы мүмкін. Яғни, белгісіз өзгерістер теріс немесе оң болуы мүмкін. Қиындық сәтсіздікке ұшырауға мүмкіндік береді, ал жағымдылық - бұл үлкен табысқа жету мүмкіндігі. Ақпараттық алшақтық шешім теориясы осы екі белгісіздік аспектісін өлшеуге және бірін немесе екіншісін немесе екеуін де бір мезгілде қарастыратын іс-қимылды таңдауға негізделген. Белгісіздіктің зиянды және қолайлы аспектілері екі "иммунитет функциясы" арқылы өлшенеді: беріктік функциясы сәтсіздікке иммунитетті білдіреді, ал қолайлылық функциясы күтпеген пайдаға иммунитетті білдіреді.
Шешімнің ережелері
Осы функцияларға негізделген жағдайда, адам белгісіздікті оңтайландыру арқылы іс-қимылдың жолын шеше алады: ең берік шешімді таңдаңыз (ең үлкен белгісіздікке төтеп бере алады; "қанағаттанарлық"), немесе күтпеген пайдаға жету үшін ең аз белгісіздікті қажет ететін шешімді таңдаңыз. Формальды түрде, беріктіктік үшін оңтайландыру немесе қолайлылық үшін оңтайландыру шешімдер жиынтығында артықшылық қатынасын береді, ал шешім ережесі - "осы артықшылыққа қатысты оңтайландыру". Төменде барлық қол жетімді немесе мүмкін болатын шешім векторларының жиынтығы болсын.
Инженерлік
Инженерлік қолданудың типтік түрі - жарылған арқалықтың тербелісін талдау, онда жарықтың орналасуы, көлемі, пішіні және бағыты белгісіз және тербеліс динамикасына үлкен әсер етеді. әр түрлі баламалардың беріктік қисықтары қиылысуы мүмкін екендігін пайдаланады.
Сезімталдық талдауы
Сезімталдылық талдауы қорытындылардың кіріс болжамдарына қаншалықты сезімталдығы белгісіздік моделінен тәуелсіз түрде орындалуы мүмкін: ең қарапайым түрде, кіріс үшін екі түрлі болжамды мәндер қабылдануы мүмкін және қорытындыларды салыстыруға болады. Осы тұрғыдан алғанда, ақпараттың айырмашылығын сезімталдықты талдау әдісі ретінде қарастыруға болады, бірақ бұл жалғыз әдіс емес.
Қатаң оңтайландыру
Қаттылықты оңтайландыру әдебиетінде беріктілікті талдаудың жаһандық әдісін қолданатын әдістер мен әдістер ұсынылады. Бұл әдістер тікелей маңызды белгісіздік жағдайында шешім қабылдауға бағытталған және осы мақсатта отыз жылдан астам уақыт бойы қолданылып келеді. Вальдтың Максимин моделі - бұл әдістерде қолданылатын негізгі құрал. Ақпараттық алшақтықпен пайдаланылатын Максимин моделі мен мықты оңтайландыру әдістерімен пайдаланылатын әртүрлі Максимин модельдерінің негізгі айырмашылығы - тұтастай белгісіздік аймағы мықтылық моделіне енгізілген тәсіл. Ақпараттық алшақтық жергілікті тәсілмен жүзеге асырылады, ол бағалаудың жақын маңына шоғырланады. Осыған қарама-қайшы, сенімді оптимизациялау әдістері талдауда барлық белгісіздік аймағын немесе кем дегенде оның тиісті бейнелеуін енгізуге бағытталған. Шын мәнінде, кейбір әдістер тіпті бағалауды да қолданбайды.
Салыстырмалы талдау
Классикалық шешім теориясы, қатты белгісіздік жағдайында шешім қабылдауға екі тәсіл ұсынады, атап айтқанда, максимин және Лаплас принципінің жеткіліксіз себебі (барлық нәтижелер бірдей ықтимал деп есептеңіз); бұларды ақпараттық алшақтық мәселелерін шешудің баламалы шешімдері ретінде қарастыруға болады. Сонымен қатар, шешім теориясында талқыланғандай: ықтималдық теориясына балама, ықтималдықтар, әсіресе Бейес ықтималдықтары, оңтайлы шешім ережелерін (формалды түрде, қабылдауға болатын шешім ережелері) әрқашан ықтималдық әдістермен алуға болады деп айтады (бұл толық сынып теоремаларының мәлімдемесі), және осылайша, ақпарат алшақтығы сияқты ықтималдық емес әдістер қажетсіз және жаңа немесе жақсы шешім ережелерін бермейді.
Максимин
Жақсы оптимизациялау туралы әдебиетте жазылғандай, максимин қатты белгісіздікке байланысты шешім қабылдаудың көптеген әдістерін ұсынады. Шын мәнінде, ақпарат алшақтығы шешім теориясын сынға алуда талқыланғандай, ақпарат алшақтығының беріктік моделі жалпы максимин моделінің үлгісі ретінде түсіндірілуі мүмкін.
Бейес талдау
Лапластың жеткіліксіз себеп қағидасына келетін болсақ, осы тұрғыда оны Байес талдауының бір мысалы ретінде қарастыру ыңғайлы. Байес талдауының мәні - белгісіз параметрлердің әр түрлі мүмкін іске асырылуы үшін ықтималдықтарды қолдану. Найт (әлеуметтік емес) белгісіздік жағдайында бұл ықтималдықтар шешім қабылдаушының белгілі бір іске асырудағы "сену дәрежесін" білдіреді. Біздің мысалда, бөліну функциясына белгісіз кірістің тек бес мүмкін іске асырылуы бар деп болжайық. Шешім қабылдаушы бағалау функциясы ең ықтимал деп санайды және бағалаудан айырмашылық ұлғая түскен сайын ықтималдық азаяды. 11-суретте осындай ықтималдық үлестірімі көрсетілген. Кез келген үлестіру үшін, оның бұрынғы сенімдеріне негізделген кірістің ықтималдық үлестірімін құрастыруға болады. Осылайша, шешім қабылдаушы ең жоғары күтілетін кірісті, ең төменгі ықтималдықты қабылдай алмайтын кірісті және т.б. таңдауы мүмкін. Бұл талдаудың ең проблемалық қадамы - іске асыру ықтималдықтарын таңдау. Бұрынғы тәжірибе мол болған жағдайда, сарапшы осы тәжірибені ықтималдық үлестірімін құру үшін пайдалана алады. Алайда, тіпті бұрыннан бері тәжірибеде болған жағдайда, кейбір параметрлер өзгергенде, сарапшы тек қана шамалай алады, бұл , бірақ бұл айырмашылықты сенімді түрде өлшеуге болмайды. Дегенмен, әдістемелік тұрғыдан алғанда, бұл қиындық ауыр белгісіздікке ұшыраған мәселенің талдауын бір ғана нүктелік бағалауға және оның жақын маңына негіздеу сияқты қиындық тудырмайды. Сонымен қатар, ақпарат тапшылығына қарамастан, бұл әдіс жергілікті емес, жаһандық. Дегенмен, Байестің талдауы беріктік мәселесімен тікелей байланысты емес екенін атап өту керек. Байестік талдау тәжірибеден үйрену және ықтималдықтарды сәйкес түзету мәселесін көтереді. Басқаша айтқанда, шешім қабылдау бір реттік процесс емес, ол шешімдер мен байқаулардың тізбекінен пайда алады.
Nevertheless, methodologically speaking, this difficulty is not as problematic as basing the analysis of a problem subject to severe uncertainty on a single point estimate and its immediate neighborhood, as done by info gap. And what is more, contrary to info gap, this approach is global, rather than local. Still, it must be stressed that Bayesian analysis does not expressly concern itself with the question of robustness. Bayesian analysis raises the issue of learning from experience and adjusting probabilities accordingly. In other words, decision is not a one stop process, but profits from a sequence of decisions and observations.