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

1引言

三支決策是解決不確定性問題的粒計算方法，其主要思想是三分而治，即將整體分為3個部分并采取不同的決策行為處理這3個部分。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。將研究對象劃分到正域、負域和邊界域中，對這三個域中的對象分別采取接受、拒絕、延遲決策。對于無法被劃分至正域或負域的對象，將其劃分至邊界域采取延遲決策。延遲決策是為了進一步做出準(zhǔn)確的決策，它需要依據(jù)更多、更有力的信息來進行下一步?jīng)Q策。姚一豫教授在粒計算理論基礎(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。這種動態(tài)的決策思維方式能夠很好地體現(xiàn)出人們在處理現(xiàn)實問題時所采取的循序漸進的科學(xué)的決策過程。例如，在醫(yī)學(xué)診斷中，進行初步檢查后由于信息不足無法判斷病人的患病情況時，我們將其劃分到邊界域中，待引入新的檢測方法后對患者逐步檢查，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)適用于處理動態(tài)的、復(fù)雜的、不確定性的問題，如今廣泛應(yīng)用于人臉識別、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題。對象認(rèn)識的粒度由粗變細，逐漸做出準(zhǔn)確的決策。在多粒度結(jié)構(gòu)中的某一個粒度層，在序貫三支決策中，被劃分至邊界域的對象，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象，繼續(xù)采用三支決策進行劃分，這樣在多個階段的劃分中邊界域的對象被逐步劃分到正域或負域。

楊新等在此基礎(chǔ)上提出了更加廣義的動態(tài)三支決策框架，對每一粒度層處理對象給出了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。基于此眾多研究工作者針對序貫三支決策開展了大量的研究。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象，楊新等基于多選擇處理對象、多粒度層次和多樣化代價結(jié)構(gòu)提出了一種廣義的序貫三支決策方法，給出了每一個粒度層處理對象的7種選擇情況，得到了一種更加廣義的動態(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，針對復(fù)雜問題的求解，提出了一種序貫三支決策多級增量模型，并計算了粒度轉(zhuǎn)換和處理的決策過程代價，利用多級增量算法達到降低決策代價的目的。但Yang等未考慮屬性冗余問題，為了消除屬性冗余與屬性不相關(guān)問題對總決策代價的影響，邢穎等首次在序貫三支決策模型研究中加入屬性約簡的步驟，以代價敏感的視角來實現(xiàn)序貫三支決策的改進。楊新等試圖將基于數(shù)據(jù)和基于模型的兩種粒度構(gòu)造方法進行融合，形成具有時空特性的多層粒結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)序貫三支決策，用以平衡誤分類代價與訓(xùn)練代價。Li等分析并研究了序貫三支決策的決策代價及其變化情況，從低粒度層到高粒度層，決策代價不斷降低，研究出代價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矩陣來構(gòu)建代價函數(shù)，在粒度由粗變細的過程中，決策過程代價和決策結(jié)果代價不斷變化，通過控制一種代價的上限，同時使另一種代價最小化，從而平衡總決策代價。

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、多分類和屬性約簡等方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得了不錯的進展。

為了克服文本情感分析的代價不平衡性的問題，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)?；⒍嗔６鹊男蜇炄Q策文本情感分析模型，強調(diào)誤分類代價和學(xué)習(xí)代價。Li等用序貫三支決策解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中代價敏感面部識別問題，在人臉識別誤差代價不均衡和缺乏高質(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，以尋求一種分類代價最小的決策。亓慧等將領(lǐng)域粗糙集、領(lǐng)域決策錯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方法，借助領(lǐng)域決策錯誤率壓縮屬性空間，以此提高分類精度。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)的主動序貫三支決策模型代價敏感人臉識別問題，提出動態(tài)邊界域思想，使得信息量增加的同時延遲決策代價也隨之動態(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，針對這個問題，序貫三支決策中的代價參數(shù)缺少自適應(yīng)性，基于此，龐國弘?yún)⒖紮C器學(xué)習(xí)的思想，利用懲罰函數(shù)制定三支決策過程中代價參數(shù)變化的懲罰規(guī)則，決策閾值會隨著代價參數(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)險決策理論優(yōu)化序貫三支分類模型。

5結(jié)論與展望

序貫三支決策是一種動態(tài)決策的典型方法，它很好地模擬了人類決策的邏輯，具有廣闊的前景，但它仍面臨部分無法回避的問題。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象，而對于另外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)，使得每一個粒度層的閾值都不相同，閾值選取更為復(fù)雜，文獻給出了幾種閾值確定方法但各有優(yōu)劣，因此對于每一個粒度層閾值的選取和計算有待進一步研究。雖然，目前關(guān)于序貫三支決策模型決策代價的研究已經(jīng)有許多，文獻都對減小序貫決策代價做出了貢獻。因此，對象的選擇、閾值的確定以及決策代價的平衡等問題，有待進一步研究。