I.3.1 Tổng quan về ra quyết định
1. Định nghĩa: “Ra quyết định là một nghiờn cứu về việc xỏc định và lựa chọn
cỏc phƣơng ỏn dựa trờn cỏc giỏ trị và cỏc quan hệ ƣu tiờn của ngƣời ra quyết định. Ra quyết định cú nghĩa rằng cú rất nhiều phƣơng ỏn đƣợc xem xột nhƣng ta chọn một phƣơng ỏn phự hợp nhất với mục đ ch mong muốn” [3].
2. Cỏc bƣớc ra quyết định
Ra quyết định đƣợc bắt đầu với việc xỏc định những ngƣời ra quyết định và cỏc bờn liờn quan trong quyết định nhằm giảm bớt sự bất đồng cú thể về định nghĩa vấn đề, cỏc yờu cầu, cỏc mục tiờu và cỏc tiờu chuẩn. Do đú một tiến trỡnh ra quyết định chỳng cú thể chia thành 8 bƣớc sau [3][15]: B Đi B B 3 u B 4 B 5 B 6 B 7 B Xỏc nhõ Hỡnh 1.11 Cỏc bƣớc ra quyết định
31
Bƣớc 1 Định nghĩa vấn đề
Bƣớc này phải xỏc định đƣợc nguyờn nhõn ch nh, cỏc vấn đề liờn quan, cỏc giả thiết giới hạn. Mục đ ch của bƣớc này là làm cho vấn đề đƣợc rừ ràng, và đƣợc mụ tả trong cả điều kiện ban đầu và điều kiện mong muốn.
Bƣớc 2 Xỏc định cỏc yờu cầu (determining requirements)
Cỏc yờu cầu là những điều kiện mà bất kỳ phƣơng ỏn đƣợc chấp nhận nào cũng phải đỏp ứng. Trong toỏn học, cỏc yờu cầu này là cỏc ràng buộc mụ tả một tập cỏc phƣơng ỏn khả thi của vấn đề quyết định. Bƣớc này rất quan trọng ngay cả khi cỏch đỏnh giỏ chủ quan hay phỏn xột cú thể cú xảy ra trong cỏc bƣớc tiếp theo, cỏc yờu cầu phải đƣợc thể hiện dƣới dạng định lƣợng ch nh xỏc, tức là với bất kỳ phƣơng ỏn nào thỡ yờu cầu cũng phải rừ ràng cho dự cú đỏp ứng cỏc yờu cầu hay khụng.
Bƣớc 3 Thiết lập mục tiờu
Mục tiờu là phỏt biểu cỏc giỏ trị mong muốn. Trong toỏn học, cỏc mục tiờu là trỏi ngƣợc khỏch quan với cỏc yờu cầu. Cỏc mục tiờu cú thể mõu thuẫn nhƣng đõy là t nh huống tự nhiờn thực tế.
Bƣớc 4 Xỏc định cỏc phƣơng ỏn
Cỏc phƣơng ỏn xuất hiện dựa vào cỏc cỏch tiếp cận khỏc nhau với sự thay đổi điều kiện đầu vào thành điều kiện mong muốn.
Bƣớc 5 Xỏc định cỏc tiờu chu n
Tiờu chuẩn quyết định mà phõn biệt giữa cỏc phƣơng ỏn phải dựa trờn cỏc mục tiờu. Điều này là cần thiết để xỏc định tiờu chuẩn nhƣ là phƣơng phỏp khỏc quan của cỏc mục tiờu để t nh toỏn mỗi phƣơng ỏn đạt đƣợc cỏc mục tiờu nhƣ thế nào
Bƣớc 6 Lựa chọn cỏc thuật ra quyết định
Cú nhiều k thuật để giải quyết bài toỏn ra quyết định. Việc lựa chọn một k thuật th ch hợp phụ thuộc vào bài toỏn quyết định cụ thể và vào mục tiờu của ngƣời ra quyết định. Đụi khi k thuật càng đơn giản càng tốt.
32
Tựy thuộc vào tiờu chuẩn, đỏnh giỏ cú thể khỏch quan hoặc chủ quan. Khi đỏnh giỏ k thuật ra quyết định đó chọn ở bƣớc 6 cú thể đƣợc ỏp dụng để xếp hạng cỏc phƣơng ỏn và chọn ra một tập con cỏc phƣơng ỏn mong muốn nhất.
Bƣớc 8 Xỏc nhận lời giải
Cỏc phƣơng ỏn sau khi lựa chọn ở bƣớc 7 sẽ đƣợc xỏc nhận lại xem cú phự hợp với cỏc yờu cầu và mục tiờu của bài toỏn ra quyết định hay khụng.
I.3.2. K thuật Weighted Sum Model WSM
Cú rất nhiều k thuật để giải bài toỏn ra quyết định. Mỗi k thuật cú cỏc đặc điểm riờng của nú. Chỳng ta cú nhiều cỏch để phõn loại cỏc k thuật giải bài toỏn ra quyết định. Cỏch thứ nhất là phõn loại chỳng theo dữ liệu mà chỳng sử dụng. Đú là cỏc k thuật cú t nh xỏc định, t nh ngẫu nhiờn, hoặc t nh mờ. Tuy nhiờn ta cũng cú thể kết hợp cỏc dạng dữ liệu trờn [15].
Một cỏch khỏc để phõn loại cỏc k thuật giải bài toỏn ra quyết định là phụ thuộc vào số ngƣời ra quyết định. Vỡ thế ta cú ra quyết định đơn và ra quyết định dựa trờn nhúm. Trong k thuật ra quyết định đơn cũng đƣợc chia thành cỏc k thuật khỏc nhau v dụ: WSM, AHP, AHP sửa đổi, WPM, TOPSIS và SAW.
K thuật WSM ra đời sớm nhất và đƣợc sử dụng rộng rói. K thuật WPM đƣợc xem nhƣ là k thuật đƣợc sửa đổi từ k WSM để khắc phục một vài điểm yếu của nú. K thuật WSM đƣợc sử dụng thụng thƣờng nhất, đặc biệt là trong cỏc bài toỏn một chiều.
Nếu cú m phƣơng ỏn và n thuộc t nh thỡ phƣơng ỏn tốt nhất thừa món cụng thức sau:
A*WSM = ijwj ; với i= 1,2,3,..m (1.17) Trong đú: A*
WSM là giỏ trị WSM của phƣơng ỏn tốt nhất, n là số thuộc t nh quyết định, xij là giỏ trị thực tế của phƣơng ỏn thứ i trong giới hạn thứ j, và là trọng số của thuộc t nh j.
Trong trƣờng hợp đơn chiều, tất cả cỏc thuộc t nh là giống nhau, k thuật WSM sử dụng khụng khú khăn. Khú khăn với mụ hỡnh này là khi nú ỏp dụng với
33
bài toỏn ra quyết định nhiều chiều. Khi đú với sự kết hợp nhiều chiều khỏc nhau và cỏc đơn vị khỏc nhau, k thuật này khụng sử dụng đƣợc.
Vớ dụ 1.8:
Giả sử rằng bài toỏn ra quyết định đa mục tiờu liờn quan tới 4 thuộc t nh mà đƣợc biểu diễn ch nh xỏc cựng đơn vị và 3 phƣơng ỏn. Cỏc trọng số tƣơng đối của 4 thuộc t nh đƣợc xỏc định là w1 = 0.02, w2= 0.15, w3 = 0.40, w4 = 0.25. Cỏc giỏ trị xij đƣợc xỏc định nhƣ sau:
X =
Do đú dữ liệu cho bài toỏn ra quyết định nhƣ sau: Thuộc t nh G1 G2 G3 G4 0.2 0.15 0.40 0.25 A1 25 20 15 30 A2 10 30 20 30 A3 30 10 30 10 Áp dụng cụng thức (1.19) Ta cú A1 = 25*0.2 + 20 * 0.15 + 15*0.4 + 30*0.25 = 21.50 A2 = 22.00, A3 = 20.00
Do đú phƣơng ỏn tốt nhất là phƣơng ỏn A2. Và thứ tự cỏc phƣơng ỏn là: A2 > A1 > A3
I.3.3. Một số thuật khỏc
K thuật Weighted Product Model (WPM)
K thuật WPM gần giống với k thuật WSM. Sự khỏc nhau ở đõy là thay vỡ sử dụng phộp cộng, k thuật này sử dụng phộp nhõn. Mỗi phƣơng ỏn đƣợc so sỏnh với cỏc phƣơng ỏn khỏc bởi việc nhõn cỏc t số của mỗi thuộc t nh với nhau. Mỗi t số đƣợc lũy thừa với số mũ tƣơng đƣơng với trọng số tƣơng đối của thuộc t nh tƣơng ứng. Nhỡn chung, để so sỏnh Ak với Al ta t nh kết quả sau:
34
Trong đú n là số thuộc t nh, xij là giỏ trị thực của phƣơng ỏn thứ i trong giới hạn thuộc t nh j và wj là trọng số của thuộc t nh thứ j.
Nếu R > 1 thỡ phƣơng ỏn k là kỳ vọng hơn phƣơng ỏn l. Phƣơng ỏn tốt nhất là phƣơng ỏn mà nú tốt hơn hoặc t nhất là bằng với tất cả cỏc phƣơng ỏn khỏc.
K thuật WPM thƣờng đƣợc gọi là phõn t ch khụng thứ nguyờn vỡ cấu trỳc này loại bỏ bất kỳ đơn vị t nh toỏn nào. Do vậy, k thuật WPM cú thể đƣợc sử dụng trong bài toỏn ra quyết định một chiều và nhiều chiều. Một thuận lợi của k thuật này là thay vỡ sử dụng cỏc giỏ trị thực tế, nú cú thể sử dụng cỏc giỏ trị tƣơng đối. Điều này đỳng vỡ:
= = (1.19)
Giỏ trị tƣơng đối = xkj với xki là cỏ giỏ trị thực. Với bài toỏn trờn ta t nh giỏ trị cỏc phƣơng ỏn nhƣ sau:
R(A1/A2) = (25/10)0.2 x (20/30)0.15 x (15/20)0.4 x (30/30)0.25 = 1.007 > 1 Tƣơng tự R A1/A3) = 1.067 >1, R(A2/A3) = 1.059 > 1. Do đú phƣơng ỏn tốt nhất là A1 và thứ tự cỏc phƣơng ỏn là A1 > A2 > A3. Một cỏch tiếp cận khỏc là chỉ sử dụng phộp nhõn mà khụng cú t số. Do vậy ta cú cụng thức: P(Ak)= (1.20)
K thuật Analytic Hierarchy Process AHP
K thuật AHP dựa trờn việc phõn t ch một vấn đề ra quyết định đa mục tiờu phức tạp thành một hệ thống phõn cấp. Bƣớc cuối cựng trong k thuật giải quyết cấu trỳc của một ma trận m x n trong đú m là số phƣơng ỏn và n là số thuộc t nh . Ma trận này đƣợc xõy dựng bởi việc sử dụng sự quan trọng tƣơng đối của cỏc phƣơng ỏn trong giới hạn của thuộc t nh. Vector (xi1,xi2,..xin với mỗi i là vector trị riờng ch nh của ma trận nghịch đảo n x m mà đƣợc xỏc định bởi sự so sỏnh từng đụi của sự tỏc động của m phƣơng ỏn trờn thuộc t nh thứ i. Cỏc giỏ trị xij trong ma trận
35
m x n tƣơng ứng với giỏ trị tƣơng đối của phƣơng ỏn Ai trong giới hạn của thuộc t nh Gj. Trong k thuật AHP = 1
Phƣơng ỏn tốt nhất đƣợc chỉ ra bởi mụi liờn quan sau:
A*AHP = , với i = 1, 2,..m (1.21)
Nhƣ vậy k thuật AHP sử dụng cỏc giỏ trị tƣơng đối thay vỡ cỏc giỏ trị thực. Do vậy, nú cú thể đƣợc sử dụng trong bài toỏn ra quyết định một chiều và nhiều chiều. Vớ dụ 1.9. Thuộc t nh G1 G2 G3 G4 0.20 0.15 0.40 0.25 A1 25/65 20/55 15/65 30/65 A2 10/65 30/55 20/65 30/65 A3 30/65 5/55 30/65 5/65 Áp dụng cụng thức ta t nh: A1 = (25/65)*0.20 + (20/55) * 0.15 + (15/65)*0.40 + (30/65)*0.25 =0.34 A2 = 0.35, A3 = 0.31. Do đú phƣơng ỏn tốt nhất là phƣơng ỏn A2. Thứ tự cỏc phƣơng ỏn là A2>A1>A3.
K thuật AHP sửa đổi
Belton và Gear đó cải tiến k thuật AHP. Họ đó chứng minh rằng cú mõu thuẫn xảy ra khi k thuật AHP đƣợc sử dụng. Họ trỡnh bày một v dụ mà liờn quan tới 3 thuộc t nh và 3 phƣơng ỏn. Trong v dụ này, phƣơng ỏn tốt nhất thay đổi khi một phƣơng ỏn đồng nhất với một trong cỏc phƣơng ỏn khụng tối ƣu đƣợc thờm vào. Thực chất của mõu thuẫn này là trƣờng hợp cỏc giỏ trị tƣơng đối cho mỗi thuộc t nh cộng lại bằng 1, chỳng ta chia mỗi giỏ trị tƣơng đối với giỏ trị lớn nhất của cỏc giỏ trị tƣơng đối. Ta trỡnh bày chi tiết hơn trong v dụ dƣới đõy.
Vớ dụ 1.10
Giả sử rằng dữ liệu thực hiện bài toỏn ra quyết định đa mục tiờu với 3 phƣơng ỏn và 3 thuộc t nh nhƣ sau:
36 Thuộc t nh G1 G2 G3 1/3 1/3 1/3 A1 1 9 8 A2 9 1 9 A3 1 1 1
Quan sỏt thấy rằng trong cỏc bài toỏn thực tế, ngƣời ra quyết định cú thể khụng bao giờ biết dữ liệu thực tế trƣớc đú. Thay vào đú, họ cú thể sử dụng phƣơng phỏp so sỏnh từng đụi để nhận đƣợc dữ liệu tƣơng đối. Khi k thuật AHP đƣợc ỏp dụng với dữ liệu trờn, ma trận quyết định với dữ liệu tƣơng đối nhận đƣợc nhƣ sau:
Thuộc t nh G1 G2 G3 1/3 1/3 1/3 A1 1/11 9/11 8/18 A2 9/11 1/11 9/18 A3 1/11 1/11 1/18
Do đú, dễ dàng ta cú cỏc giỏ trị của AHP nhƣ sau: 0.45, 0.47, 0.08 . Vỡ vậy thứ tự của 3 phƣơng ỏn là : A2 > A1 > A3
Ta thờm một phƣơng ỏn mới là A4 mà là bản sao với phƣơng ỏn A2. Hơn nữa, ta giả sử rằng cỏc trọng số tƣơng đối về sự quan trọng của 3 thuộc t nh vẫn giống nhau. Khi phƣơng ỏn A4 đƣợc xem xột, chỳng ta dễ dàng t nh đƣợc ma trận quyết định mới nhƣ sau: Thuộc t nh G1 G2 G3 1/3 1/3 1/3 A1 1/20 9/12 8/27 A2 9/20 1/12 9/27 A3 1/20 1/12 1/27 A3 9/20 1/12 9/27
37
Tƣơng tự, ta cú thể t nh đƣợc vector AHP là 0.37, 0.29, 0.06, 0.29 . Vỡ vậy, thứ tự với 4 phƣơng ỏn nhƣ sau: A1 > A2 > A4 > A3. Kết quả này mõu thuẫn với kết quả trƣớc đú vỡ A2 > A1.
Sau khi sử dụng k thuật AHP cải tiến với dữ liệu này, ma trận quyết định đƣợc t nh nhƣ sau: Thuộc t nh G1 G2 G3 1/3 1/3 1/3 A1 1/9 9/9 8/9 A2 9/9 1/9 9/9 A3 1/9 1/9 1/9 A3 9/9 1/9 9/9
Vector AHP cuối cựng là : 2/3, 19/27, 1/9, 19/27 . Do đú thứ tự cảu cỏc phƣơng ỏn nhƣ sau: A2 > A4 > A1 > A3.
Ngoài cỏc k thuật trờn, cũn cú một số k thuật nữa nhƣ ELECTRE, TOPSIS, SAW.
38
I.4 CÁC Mễ HèNH HỆ THỐNG CHỈ HUY TÁC CHIẾN TRấN THẾ GIỚI I.4.1 Mụ hỡnh hệ thống chỉ huy tỏc chiến hiện đại I.4.1 Mụ hỡnh hệ thống chỉ huy tỏc chiến hiện đại
Với sự phỏt triển của khoa học cụng nghờ đặc biệt là cụng nghệ thụng tin, tự động húa và thụng tin liờn lạc, quõn đội cỏc nƣớc trờn thế giới đó và đang ỏp dụng những thành quả đú vào việc xõy dựng cỏc hệ thống chỉ huy và điều hành tỏc chiến. Một trong những hệ thống tỏc chiến hiện đại phổ biến trờn thế giới đú là hệ thống thụng tin, chỉ huy và điều hành tớch hợp C4ISR (Command, Control, Computing, Communication and Intelligence, Surveillance and Reconnaissance)
Hệ thống C4ISR là một hệ thống quan yếu cho cỏc lực lƣợng quõn sự, thớch hợp cho xu hƣớng mà cỏc mụi trƣờng tỏc chiến thực tế đều phức tạp, đũi hỏi sự hiệp đồng tỏc chiến đỳng lỳc và ch nh xỏc của nhiều lực lƣợng chuyờn biệt khỏc nhau. Hiện nay C4ISR là hệ thống hoàn chỉnh về cỏc mặt từ thụng tin, cấu trỳc, dịch vụ và giải phỏp.
Lĩnh vực ỏp dụng hệ thống C4ISR:
- Cảnh giới và bảo vệ khụng phận, vựng biển. - Dẫn đƣờng cho mỏy bay dõn sự và quõn sự. - Quản lý bay, hỗ trợ tỏc chiến …
Một hệ thống C4ISR cho phũng khụng hường cú những ớnh năng sau:
• Kết nối và xử lý dữ liệu từ thu thập từ cỏc hệ thống giỏm sỏt, tỡnh bỏo: cỏc trạm radar, hệ thống cảm biến, camera giỏm sỏt, quan sỏt mắt, UAV…để bảo đảm khả năng nhận biết tỡnh hỡnh nhanh chúng.
• Kết nối, chia sẻ thụng tin liờn lạc liờn tục và đảm bảo với cỏc đơn vị tỏc chiến thụng qua nhiều phƣơng tiện liờn lạc khỏc nhau: mạng đƣờng trục, vụ tuyến điện, vệ tinh…, đảm bảo hỗ trợ nhiều giao diện và giao thức thụng tin.
• Hệ thống chuyờn dụng cho cỏc điều hành viờn cú thể tƣơng tỏc, quản lý hệ thống, quản lý nguồn lực, truy cập đến cỏc cơ sở dữ liệu đƣợc bảo mật và kết nối thụng tin liờn lạc với cỏc đơn vị trong nội bộ cũng nhƣ cỏc đơn vị tỏc chiến bờn ngoài.
39
Hỡnh 1.12 Hệ thống C2STRIC Thụy Điển
Về mặt cấu trỳc, hệ thống C4ISR là một hệ thống gồm nhiều mạng mỏy tớnh cục bộ kết nối với nhau thụng qua cỏc kờnh kết nối tin cậy. Mỗi một mạng cục bộ sẽ đảm nhận nhiệm vụ ở những khu vực khỏc nhau. Cỏc mạng cục bộ đƣợc phõn cấp về mặt chức năng tựy thuộc vào mụ hỡnh tỏc chiến ở cỏc quốc gia khỏc nhau. Vớ dụ, một hệ thống C4ISR cú thể cú 1 trung tõm chỉ huy cao nhất gọi là trung tõm quốc gia, dƣới trung tõm quốc gia là cỏc trung tõm ở cỏc vựng, miền khỏc nhau gọi là cỏc trung tõm vựng, … Cứ nhƣ vậy hệ thống đƣợc xõy dựng phủ hết khụng gian cần quản lý. Tựy theo quy mụ, phạm vi tỏc chiến, mụ hỡnh tỏc chiến đƣợc chia ra cỏc cấp khỏc nhau: 2, 3, 4… cấp. Thụng thƣờng, hệ thống C4ISR đƣợc phõn thành 3 cấp. Dữ liệu đƣợc chuyển từ sensor về cỏc trung tõm điều hành và chỉ huy cấp vựng, sau đú thụng tin này sẽ đƣợc tổng hợp, xử lý và đƣợc chuyển lờn trung tõm quốc gia. Sau khi cỏc trung tõm tập hợp, xử lý, đỏnh giỏ phõn loại, cỏc thụng tin này cựng với cỏc mệnh lệnh sẽ đƣợc chuyển xuống cỏc trung tõm chỉ huy đơn vị hỏa lực cấp