Лекции по «Теория принятия решений»

-Недостаточный опыт  ЛПР

-Стремление ЛПР найти  решение, оптимальное с точки  зрения совокупности критериев (целей), строго упорядоченных по важности, но он не может его найти

-Различие между объективно  требуемым временем для реализации  планов и субъективным горизонтом планирования ЛПР.

При анализе решений  экономического выбора знание и учет нерационального человеческого поведения весьма важно. Существует и такое мнение, что рынок приучает к рациональности, что значительные отклонения от рациональности могут привести к разорению ЛПР.

Стремление учесть реальное поведение людей и приблизить теорию к жизни привело к появлению теории проспектов.

 

7. Теория проспектов.

 

Теория проспектов была разработана для того, чтобы учесть реальные черты человеческого поведения в задачах с субъективными вероятностными оценками.

Теория проспектов позволяет  учесть три поведенческих эффекта:

1. эффект определенности, т. е. тенденцию придавать больший вес детерминированным исходам

2. эффект отражения,  т. е. тенденцию к изменению  предпочтений при переходе от  выигрышей к потерям

3. эффект изоляции, т.  е. тенденцию к упрощению выбора  путем исключения общих компонентов вариантов решений.

Рассмотрим игру (x, p, y, q), где исход Х осуществляется с вероятностью p, исход Y – с вероятностью q, а нулевой исход – с вероятностью (1 – p – q), рис. 6. В теории проспектов игра, представленная на рис. 6, называется проспектом. Оценивается ценность (а неожидаемая полезность) этой игры по следующей формуле:

 V = V(x)* П(р) + V(y)* П(q), где V(x), V(y) – ценность исходов x, y соответственно, V(0) = 0 и П(р), П(q) – вес (важность) вероятностей p, q соответственно.

 

   p x

 1 – p – q

 0 

q y

 

Рис. 6. Представление проспекта

 

Отметим некоторые отличия  теории проспектов от теории полезности:

-Использование функции  от вероятностей вместо вероятностей

-Полезность определялась  как прибавление к первоначальному  благосостоянию человека. Ценность же отсчитывается от любого уровня, принятого за - исходный.

-Для учета поведенческих  аспектов предполагается, что функция V(x) ценности – выпуклая для выигрышей и вогнутая – для потерь

(Рис. 7.)

Рис. 7. Функция ценности V(x).

 

Функция вероятности П(р) построена специальным образом для учета поведенческих аспектов. Прежде всего П(р) не подчиняется всем законам теории вероятностей. Отметим следующие свойства П(р):

1. П(0) = 0
2. П(р) + П(1 – р) < 1
3. При малых вероятностях П(р)>р
4. Отношение П(р) / П(q) ближе к единице при малых вероятностях, чем при больших.
5. П(р) плохо определена у крайних значений.

Покажем, что применение новой теории проспектов позволяет  избежать парадокса Алле.

Из левой лотереи следует U > П(0,1) / 1 – П(0,89)

Из правой лотереи  следует П(0,1) / П(0,11) > U

Или же П(0,1) / П(0,11) > U > П(0,1) / 1- П(0,89)

Так как из свойств  функции П(р) вытекает возможность выполнения неравенства 1 – П(0,89) > П(0,11) и 1 > П(0,89) + П(0,11), то в теории проспектов парадокс Алле уже не имеет места.

 

Тема 5. Принятие решений в условиях риска и неопределенности

 

1. Принятие решений  в условиях  риска

 

Элементы  неопределенности,  присущие функционированию и развитию  многих экономических  процессов,  обуславливают  появление  ситуаций,  не имеющих однозначного исхода (решения).

 Это обстоятельство  усложняет процесс  принятия  решений  в условиях  неопределенности  и предопределяет  необходимость  использования  соответствующих  методов, которые  дают  возможность  по заданным  целям  и ограничениям  получить  приемлемые для практики (оптимальные  или  рациональные)  управленческие  решения.

Как известно,  в зависимости  от  степени  неопределенности различают  ситуации   риска,   которые характеризуются  тем, что  в результате  каждого  действия  могут  быть  получены  различные  результаты,  вероятность  которых  известны  или может быть  оценена, т.е. каждой альтернативе соответствует  свое распределение вероятностей на множестве исходов.

На  методы  принятия  решений  в условиях  риска  накладывает  существенный  отпечаток  многообразие  критериев  и показателей,  посредством  которых  оценивается  уровень риска.

В самом  общем  виде  постановка и решение задачи  оптимизации  решений, принимаемых  в условиях риска, могут  быть представлены следующим  образом:

- имеется m возможных решений P₁, P₂,…,P_m;

- условия  обстановки ПР точно неизвестны, однако  о них можно сделать n   предположений O₁, O₂, …., O_n;

- результат, так  называемый  выигрыш a_ij, соответствующий каждой  паре  сочетаний  решений P и  обстановке О,  может быть  представлен в виде  таблицы эффективности (табл. 1.)

 

 Таблица  1. Таблица эффективности

 

Варианты решений (P1)	Вариант условий обстановки (Оi)
	O1	O2	…	On
P1	a11	a12	…	a1n
P2	a21	a22	…	a2n
…	…	…	..	..
Pm	am1	am2	…	amn

 

 Выигрыши, указанные в табл.1., являются показателями эффективности решений.

Как отмечалось, выбор  решения в условиях риска предполагает, что вероятности возможных вариантов обстановки известны. Эти вероятности определяются на основе статистических данных, а при их отсутствии — на основе экспертных оценок.

Наличие выигрышей, являющихся показателями эффективности решений при различных условиях обстановки, позволяет определить потери в результате принятия неоптимальных решений - в случае, когда ожидаемое условие обстановки (имеющее вероятностный характер) не произошло.

Порядок определения  потерь будет рассмотрен нами в дальнейшем в процессе решения конкретной задачи.

При выборе решения в  качестве критерия риска используется  показатель

R = hp

Предпочтение отдается решению, имеющему наименьший средневзвешенный показатель риска, определяемый как сумма произведений вероятностей различных вариантов обстановки на соответствующее им значение потерь:

, i=1,m.

- потери, - вероятность.

Рассмотрим следующую  задачу.

Пусть, например, предприятие  готовится к переходу на новые  виды продукции, при этом возможны четыре решения Р₁ , Р₂ , Р₃ , Р₄, каждому из которых соответствует определенный вид выпуска или их сочетание.

Результаты принятых решений существенно зависят  от обстановки, которая в значительной мере не определена.

Пусть варианты обстановки характеризует структура спроса на новую продукцию, которая может  быть трех типов: O₁, O₂, O₃.

Выигрыш, характеризующий относительную величину результата (доходы, прибыль и т.п.), соответствующий каждой паре сочетаний решений Р и обстановки О, представлен в табл. 2.

 

Таблица 2. Эффективность выпуска новых видов продукции

 

Варианты решений (Рi)	Варианты условий обстановки (Oj)
	О1	O2	O3
Р1	0,25	0,35	0,40
Р2	0,75	0,20	0,30
Рз	0,35	0,82	0,10
Р4	0,80	0,20	0,35

 

Из табл. 2 видно, что при обстановке О₃, решение Р_{2 ,} в три раза лучше, чем Р₃,  а решение Р₁, неодинаково для обстановки О₁ и О₃ , и т.д.

Необходимо найти такую стратегию (линию поведения) - решение Р, - которая по сравнению с другими является наиболее выгодной (целесообразной).

Для нахождения таких  решений применяется специальный  показатель потерь, который определяет, насколько выгодна применяемая нами стратегия в данной конкретной обстановке с учетом степени ее неопределенности. Потери рассчитываются как разность между ожидаемым результатом действий при наличии точных данных обстановки и результатом, который может быть достигнут, если эти данные не определены

Например, если точно  известно, что наступит обстановка О₁, следует принимать решение Р₄ , которое в данной обстановке обеспечит наибольший выигрыш - 0,80. Но поскольку точно не известно, какую обстановку ожидать, полагая, что наступит обстановка О₂ можно остановиться  на  решении Р₃,  которое при данной обстановке дает выигрыш 0,82.

Если мы приняли решение Р₃ (в надежде на обстановку О₂) а наступила обстановка О₁, то  мы получаем выигрыш, равный 0,35 (вместо 0,80 при принятии решения Р₄). Таким образам,  потери при принятии решения Р₃ и наступлении обстановки О₁  (H₃₁) составляют 0,80 - 0,35 = 0,45.

В  общем  случае  потери H_ij, соответствующие каждой  паре  сочетаний решений Р_i и  обстановки О_j,    определяются как разность  между максимальным  выигрышем и выигрышем по конкретному решению при данной обстановке, т.е. строится матрица сожалений:

Если a_ij представляют собой как в нашем случае «выигрыши» или «полезность», то элементы матрицы определяются следующим образом

                              

в противном случае, т. е. когда  a_ij- «потери»

                             

Так,  в соответствии  с данным  табл. 1.2, при   остановке О₁,  максимальный выигрыш составляет 0,80, а выигрыш по решениям Р₁ – Р₄  составляет соответственно: 0,25; 0,75; 0,35; 0,80

Тогда при обстановке О₁  потери по:

решению Р₁ (H_п) составят 0,80 - 0,25 = 0,55

решению Р₂ (H₂₁) составят 0,80 - 0,75 = 0,05

решению Р₃ (H₃₁) составят 0,80 - 0,35 = 0,45

решению Р₄ (H₄₁) составят 0,80 - 0,80 = 0.

 

Остальные значения  потерь при различных обстановках представлены в табл 3.

Приведенная таблица  потерь существенно дополняет таблицу эффективности.

Так, основываясь на таблице эффективности, можно прийти к выводу, что решение Р₁ при обстановке О₂ равноценно решению Р₄ при обстановке О₃. Однако анализ указанных решений с использованием данных таблицы 3 показывает, что они составляют соответственно 0,47 и 0,05.

 

 

 

 

Таблица 3. Величина потерь при выпуске новых видов продукции

 

Варианты решений  (Рi)	Варианты условий обстановки (Оi)
	O1	O2	O3
Р1	0,55	0,47	0,00
P2	0,05	0,62	0,10
P3	0,45	0,00	0,20
Р4	0,00	0,72	0,05

 

Такая существенная разница  объясняется тем, что способ решения Р₁ при обстановке О₂ имеет эффективность 0,35, в то время как при этой же обстановке можно получить эффективность до 0,82.

Решение Р₄ при обстановке О₃ реализует почти всю возможную эффективность 0,35 из 0,40. Следовательно, решение Р₁ при обстановке О₂ значительно (почти в 10 раз) хуже, чем решение Р₄ при обстановке О_3.