background image

 

Dr Dariusz Barbucha 
Katedra Systemów Informacyjnych  
Akademia Morska w Gdyni 
 
 
 

Wspomaganie decyzji - laboratorium 

 

Podejmowanie decyzji w warunkach niepewności i ryzyka (skrót) 

 
 
 

1.  Elementy modelu sytuacji decyzyjnej w warunkach ryzyka i niepewności 

 

1.  Podmiot podejmujący decyzję (decydent) 
2.  Zbiór wariantów decyzyjnych (decyzji) dopuszczalnych – D 
3.  Zbiór stanów świata zewnętrznego (stanów natury) – S 
4.  Funkcja użyteczności U = f(DS), często przedstawiana w postaci tzw. macierzy wypłat 
5.  Stopień niepewności co do stanów świata zewnętrznego - określa prawdopodobieństwo 

zajścia (zrealizowania się) danego stanu. Jeżeli prawdopodobieństwo to jest znane (albo 
można je określić np. na podstawie danych z przeszłości), to mamy do czynienia z 
podejmowaniem decyzji w warunkach ryzyka. Jeżeli prawdopodobieństwo to nie jest znane i 
nie można go określić, to ten typ sytuacji przyjęło się w teorii decyzji nazywać 
podejmowaniem decyzji w warunkach niepewności. Oczywiście, jeżeli określamy 
prawdopodobieństwa wystąpienia poszczególnych stanów natury, to ich suma powinna 
wynosić 1. 

 
 
 
 

2.  Podejmowanie decyzji w warunkach niepewności 

 
Model formalny 
 
Występuje niedeterminizm, brak danych o prawdopodobieństwie stanów 
 

 

s

1

 

s

2

 

... 

s

m

 

d

1

 

a

11

 

a

12

 

... 

a

1m

 

d

2

 

a

21

 

a

22

 

... 

a

2m

 

… 

... 

... 

... 

 

d

n

 

a

n1

 

a

n2

 

... 

a

nm

 

gdzie: 

d

i

 

 D – warianty decyzji 

s

j

 

 S – stany natury 

a

ij

 

 D

S – konsekwencja wyboru wariantu d

i

 przy wystąpieniu stanu natury s

j

 

 
 

 

background image

 

Zarys procedury podejmowania decyzji w warunkach niepewności 
 
1.  Konstrukcja macierzy wypłat 

 

Sporządź listę wszystkich dopuszczanych wariantów decyzyjnych 

 

Sporządź listę wszystkich możliwych stanów świata zewnętrznego (stanów natury) 

 

Znajdź (oblicz, oszacuj) wypłaty (np. zyski, dochody, itp. albo nakłady koszty, itp.), które 
sensownie, w danej sytuacji, oceniają wyniki (konsekwencje) wyboru poszczególnych 
wariantów decyzyjnych w zależności od każdego z wyróżnionych stanów świata 
zewnętrznego. 

2.  Poszukiwanie i eliminacja zdominowanych wariantów decyzyjnych. Zdominowany wariant 

decyzyjny to taki wariant D

z

, który charakteryzuje się co najwyżej takimi samymi wypłatami 

(wynikami) dla wszystkich stanów świata zewnętrznego niż pewien wariant D

d

, zaś dla 

przynajmniej jednego stanu jego wynik (wypłata) jest wyraźnie gorsza niż ten wariant D

d

. 

3.  Wybór i zastosowanie właściwego kryterium decyzyjnego 
 
 
Kryteria podejmowania decyzji w warunkach niepewności 
 
Kryterium Walda (kryterium pesymistyczne)  
 
Znane również jako kryterium MaxiMin – w przypadku wypłat o charakterze dochodów, albo 
kryterium MiniMax – w przypadku wypłat o charakterze kosztów. 
Stosując to kryterium wybieramy minimalną wartość w każdym wierszu (w więc zakładamy, że zajdą 
najbardziej niekorzystne warunki). Następnie z tych wartości wybieramy wartość maksymalną. 
Odpowiadający jej wariant decyzyjny przyjmujemy jako najlepszy.  
Szukamy więc takiego i

0

, dla którego  

 

ij

j

i

i

a

a

min

max

0

 

Jest to niewątpliwie reguła decydenta ostrożnego, ale inteligentnego. 
 
 
Kryterium MaxiMax (kryterium skrajnego optymizmu) 
 
W przeciwieństwie do kryterium Walda, w tym kryterium zakładamy, że zajdzie najbardziej 
optymistyczny stan, a więc wybieramy element o maksymalnej wartości w każdym wierszu, a 
następnie spośród nich wybieramy znowu maksimum. Odpowiadający tej wartości wariant decyzyjny 
przyjmujemy jako najlepszy. 
Szukamy więc takiego i

0

, dla którego  

 

ij

j

i

i

a

a

max

max

0

 

 
 
Kryterium Hurwicza (kryterium umiarkowanego optymizmu) 
 
Jest to kryterium, które łączy chęć zapewnienia sobie wygranej na możliwie wysokim poziomie z 
pewną skłonnością do ryzyka. 
Niech  

 

 

ij

j

i

ij

j

i

a

A

a

a

max

         

,

min

 

Ponadto, niech 

 

 [0;1] oznacza współczynnik skłonności do ryzyka. Im jest on większy, tym 

decydent jest większym optymistą. Gdy 

 = 1, to mamy pełny optymizm, gdy 

 = 0 – skrajną 

ostrożność (pesymizm). 

background image

 

Reguła Hurwicza polega na wyznaczeniu wielkości d

i

 ze wzoru: 

i

i

i

a

A

d

)

1

(

 

Decyzja optymalna w sensie powyższego kryterium określona zostanie przez wartość maksymalną 
wielkości d

i

Zauważmy, że w przypadku, gdy 

=1 kryterium Hurwicza jest identyczne z kryterium Walda. 

 
 
Kryterium Savage’a (Niehansa-Savage’a) 
 
Spełnia postulat minimalizacji oczekiwanych strat wynikłych z podjęcia przez nas decyzji gorszej niż 
najlepsza możliwa dla danego stanu natury. Wyznaczenie decyzji na podstawie reguły Savage’a 
dokonuje się w dwóch etapach. W pierwszym etapie tworzymy macierz zwaną „macierzą żalu”. 
Macierz ta zdefiniowana jest w następujący sposób: 

 

 

ij

ij

i

ij

ij

a

a

r

r

R

max

   

gdzie

        

,

 

Następnie, w tak określonej macierzy, dla każdego wiersza poszukuje się elementu maksymalnego, a 
następnie spośród nich wybiera się element o wartości najmniejszej, który wyznacza decyzję 
optymalną, tzn. 

 

ij

j

i

r

R

i

max

min

:

0

0

 

Regułę tę można wyjaśnić w następujący sposób: Dla każdej pary (decyzja, stan natury) wyznaczamy 
wielkość utraconych korzyści (strat), które moglibyśmy osiągnąć (w stosunku do decyzji najlepszej 
przy danym stanie natury). Strata jest różnicą między największą wygraną możliwą dla danego stanu 
natury a wygraną odpowiadającą naszej decyzji. Musimy liczyć się z zaistnieniem najbardziej 
niekorzystnego stanu natury, więc dla każdej strategii znajdujemy maksymalną stratę. W końcu 
wybieramy tę strategię, dla którego strata (w stosunku do najlepszego stanu) jest najmniejsza. Jest to 
najlepsza decyzja w sensie kryterium Savage’a. 
 
 
Kryterium Bayesa-Laplace’a 
 
Według tego kryterium najlepszą jest ta strategia, która daje największą przeciętną wygraną. Dla 
każdej strategii należy więc obliczyć przeciętną wygraną jako średnią arytmetyczną (zakładamy, że 
wszystkie stany natury są jednakowo prawdopodobne).  
Można to zapisać w następujący sposób: znajdź takie k, dla którego: 

j

ij

i

k

a

n

E

1

max

 

 
 
 

 

 

background image

 

3.  Podejmowania decyzji w warunkach ryzyka 

 
 
Model formalny 
 
Występuje niedeterminizm, pełna informacja o rozkładzie prawdopodobieństw stanów 
 

 

s

1

 

s

2

 

... 

s

m

 

 

p(s

1

) 

p(s

2

) 

 

p(s

m

) 

d

1

 

a

11

 

a

12

 

... 

a

1m

 

d

2

 

a

21

 

a

22

 

... 

a

2m

 

… 

... 

... 

... 

 

d

n

 

a

n1

 

a

n2

 

... 

a

nm

 

gdzie: 

d

i

s

j

a

ij

 – oznaczenia jak poprzednio 

p(s

j

) – prawdopodobieństwo wystąpienia stanu natury s

j

 

 
 
Kryteria podejmowania decyzji w warunkach ryzyka 
 
Kryterium maksymalnej oczekiwanej korzyści  
 
Wybieramy taką decyzję, dla której wartość oczekiwana zysku będzie największa, tzn. 

 

j

ij

j

a

i

a

i

i

a

k

k

a

s

p

E

E

E

d

)

(

  

gdzie

      

,

max

:

 

 
Kryterium minimalnej oczekiwanej straty 
 
Konstruujemy macierz strat (żalu), jak poprzednio. 
Wybieramy taką decyzję, dla której wartość oczekiwanej straty („żalu”) będzie najmniejsza, tzn. 

 

j

ij

j

r

i

r

i

i

r

k

k

r

s

p

E

E

E

d

)

(

  

gdzie

      

,

max

:

 

 
 
 
W ogólnym modelu podejmowania decyzji w warunkach ryzyka posiadamy doskonałą informację 
wtedy, gdy przed podjęciem decyzji znamy stan natury.  
 
 
Oczekiwana korzyść przy doskonałej informacji (OKDI) wynosi: 

m

j

ij

i

j

j

j

a

a

a

s

p

OKDI

1

max

          

,

)

(

 

 
Jeżeli nie posiadamy doskonałej informacji to wybieramy decyzję zgodnie z zasadą maksymalizacji 
oczekiwanej korzyści 
(OK) 

m

j

ij

j

i

a

s

p

OK

1

)

(

max

 

 
Wobec tego oczekiwaną wartość doskonałej informacji (OWDI) możemy obliczyć następująco: 

OK

OKDI

OWDI