Предисловие

- Скажите, пожалуйста, куда мне идти?
- А куда ты хочешь попасть, девочка?
- А мне все равно...
- Тогда все равно, куда идти

Льюис Кэррол, "Алиса в стране чудес"
У каждого из нас − своя дорога в жизни. Школьник, поступающий в университет, выпускник, ищущий работу, девушка, собирающаяся выйти замуж, избиратель, опускающий заполненный бюллетень в урну для голосования, лидер государства, собирающийся проводить реформы, − все они оказываются в ситуации, когда необходимо принять конкретное решение и сделать выбор из имеющихся альтернатив. Поскольку каждому из нас свыше дана свобода выбора, единственно верного и универсального варианта действий не существует по определению, поэтому далеко не всегда и не всем удается легко и просто принять решение. О чем думают люди, которым предстоит сделать свой выбор, редко афишируется и обычно выносится за скобки публичного.
Каждый выбирает по себе женщину, религию, дорогу
Дьяволу служить или пророку - каждый выбирает по себе

Особенно печально обстоят дела у тех, кто, как говорится, сам не знает, чего хочет. Если так, тогда действительно "все равно куда идти", и единственное, что можно порекомендовать − пусть каждый сам наступает на свои грабли, чтобы, как говорится, через боль в расшибленном лбу некоторые простые истины стали для него более осязаемыми. Например, если студент, читающий эти строки, до сих пор еще не определился, нужно ему сдавать экзамен по теории принятия решений или нет, тогда не остается ничего другого кроме как ждать, когда же он сам наступит на свои грабли и после этого примет-таки свое собственное решение.
Однако, к счастью, человеческая деятельность, как правило, носит целенаправленный характер: человек обычно всегда к чему-то стремится, − к продолжению рода, к власти, к наживе, к славе и т.д. и т.п. И пусть не каждому удается в процессе реализации этих стремлений (неважно − осознанных или нет) найти свою дорогу к храму и вырулить на прямую дорогу, однако в том случае если ответ на сформулированный в эпиграфе вопрос Чеширского кота существует, тому, кому предстоит сделать выбор, уже не "все равно куда идти". Например, тем студентам, которым уже сейчас не все равно, какую оценку они получат на предстоящем в летнюю сессию экзамене по теории принятия решений, есть смысл продолжить чтение, чтобы осуществить выбор наилучшего варианта действий из имеющихся альтернатив, имея в виду под термином "наилучший" наиболее близкий к выбранной цели (например, получение оценки "отлично" автоматом уже в апреле-мае). По этой причине тем студентам, которые считают, что сдавать экзамен по теории принятия решений этим летом им лично все таки зачем-то нужно, можно порекомендовать продолжить чтение, чтобы узнать в самых общих чертах, что это такое и с чем это едят. Не исключено, что такой подход поможет им сэкономить непроизводительные затраты времени на поиск информации и никому не нужные дискуссии с преподавателем.

Люди, далекие от науки, обычно осуществляют свой выбор сердцем, по наитию, интуитивно, и далеко не всем оказывается подвластным искусство принятия наилучших решений. В качестве примера можно привести тех студентов, которые по результатам предстоящей летней сессии сменят профиль своей будущей деятельности. Возможно, они просто выбрали не тот вуз, не ту специальность, возможно, у них сейчас свои проблемы, − как отмечено выше, мотивы обычно не афишируются, хотя в данном случае отрицательный результат будет, как говорится, налицо. Вряд ли имеет смысл искать виноватых, тем более, показывать на них пальцем: у каждого из нас − своя дорога в жизни, и все, что ни делается в нашей жизни − к лучшему.
Все, что написано дальше, предназначено не для тех, кто собирается что-то кардинально менять в своей жизни уже этим летом. Лучше не мешать им искать свои грабли. А вот тем, кто уже определился и желает пройти в этом семестре свой путь к заветной записи в зачетке, напомним, что миссия науки заключается в том, чтобы искусство делать ремеслом, и искусство принимать решения не является исключением из этого общего правила. За последние десятилетия людьми накоплен обширный опыт в искусстве принятия оптимальных решений, в результате чего были разработаны специальные методы анализа вариантов действий, направленных на достижение ясно сформулированной цели, которые в литературе принято называть методами принятия оптимальных решений или исследованием операций. В настоящее время эта область человеческой деятельности представляет собой целый мир, в котором работают ученые, проводятся научные конференции, международные симпозиумы, выпускаются специализированные научные журналы, издаются многочисленные книги, статьи, учебники и учебные пособия. Цель настоящего курса четко сформулирована в утвержденной Рабочей программе, требования которой в равной степени обязательны как для обучаемых, так и для преподающих. Как отмечено в этом руководящем документе, цель изучения дисциплины "Теория принятия прешений" состоит в том, чтобы познакомить читателя с методологией формализации оптимальных задач и помочь ему овладеть основными принципами и методами теории принятия решений в разнообразных практических задачах.

Далеко не все задачи принятия решений поддаются аналитическому решению и сравнительно немногие — численному решению вручную. Поэтому рост возможностей тесно связан с прогрессом электронной вычислительной техники. Поскольку настоящий курс лекций предназначен для студентов факультета автоматизации производственных процессов УГНТУ, проходящих обучение по специальности 220400 "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", основной упор в изучении сделан на развитии практических навыков будущих программистов в решении типовых задач теории принятия решений. Использование стандартных пакетов для решения рассматриваемых задач не приветствуется по следующим причинам. В самом деле, было бы странно, если студентов кулинарного техникума, проходящих обучение по специальности "Поварское дело", учили основам жизненно важной теории о вкусной и здоровой пище путем привития им навыков разогрева готовых полуфабрикатов в микроволновой печи. А как бы чувствовал себя пациент на приеме у врача, который выдал ему готовый рецепт, распечатанный с помощью стандартного сертифицированного пакета на цветном лазерном принтере? Архитектор тоже может пользоваться готовыми программами, равно как и композитор − музыкальными редакторами, и бухгалтер − пакетом 1С... Все эти пакеты, безусловно, полезны, важны, необходимы, однако они сами по себе не могут заменить живого человека, специалиста в своей области. Поэтому будущих поваров учат пользоваться не только микроволновкой, а будущих стоматологов и архитекторов − не только кнопки на клавиатуре нажимать. По этой причине будущим программистам при выполнении лабораторных работ и домашних заданий необходимо самостоятельно выбирать или разрабатывать алгоритмы решения поставленных задач, разрабатывать и писать программы на языке высокого уровня, отлаживать свои программы, убеждаться самим и после этого убеждать преподавателя в том, что программы эти работают правильно, и результатам численных расчетов с их использованием можно верить. Точно так же и будущий врач, выписывая рецепт, пусть даже и с помощью цветного лазерного принтера, должен осознавать, что именно он выписывает, и к каким последствиям для пациента может привести применение выписанного лекарственного препарата. А будущему кулинару неплохо бы знать в деталях, какие кулинарные рецепты приводят к приемлемым с практической точки зрения результатам.
Студентам-программистам при защите выполненных лабораторных работ рекомендуется помнить о том, что ответы типа "Не виноватая я, это микроволновка так работает" не принимаются. Программа должна работать, причем работать правильно. Преподаватель не будет искать ошибки в программах студентов − не его это профиль, и не для этого в учебном плане выделено время, а на кафедре − компьютерные залы. При изучении курса теории принятия решений программирование является не предметом изучения, а инструментом исследования, и если будущий кулинар не умеет раскатывать тесто обычной скалкой − это его проблемы, но никак не преподавателя. В крайнем случае у каждого студента всегда есть возможность обратиться к преподавателю за помощью, открыто признавшись в том, что программировать по факту он просто не умеет. В этом случае преподаватель напишет для такого студента программу на языке BASIC именно для его варианта, которая будет работать, и будет работать, как ни странно, правильно. Студенту останется работа оператора ПЭВМ − переписать с экрана монитора код программы в среду TurboBasic и воспроизвести все результаты, признав тем самым де факто, что с выбором специальности он либо поспешил, либо ошибся. Для таких всегда широко распахнуты двери кулинарного техникума и прочих профтехучилищ. Очевидно, что в этом случае студенту будет довольно сложно получить на экзамене оценку выше, чем "удовлетворительно", хотя бы только по той простой причине, что преподаватель не захочет брать грех на душу, выпуская в жизнь безграмотного программиста. Пусть каждый сам делает выводы из сказанного выше и принимает свое решение, как ему поступить. Резюмируя, преподаватель считает нужным сейчас, на берегу, заранее предупредить на русском языке: назвался груздем (выбрал специальность ПО) − полезай в кузов (программируй).

Базовыми для дисципилины "Теория принятия решений" являются следующие курсы, пройденные студентами в предыдущих семестрах: "Математический анализ", "Алгебра и геометрия", "Дискретная математика", "Программирование на языке высокого уровня", "Вычислительная математика", "Методы оптимизации", "Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы". В учебно-методическом комплексе дисциплины "Теория принятия решений" приведены некоторые сведения из этих дисциплин − в разделе "Самостоятельная работа студентов" (СРС) − материал для повторения. Однако предлагаемый вниманию читателя курс лекций не предполагает отсылки читателя к тем или иным конкретным вопросам перечисленных выше дисциплин (преподаватель в курсе того, куда конкретно могут отослать его самого); все базовые сведения, необходимые для освоения дисциплины, в краткой форме без доказательств приводятся в рамках самих лекций. Это сделано преднамеренно, с целью исключения недоразумений, могущих возникнуть при выполнении тестовых заданий в рамках проведения тестирования с целью оценки структуры и уровня знаний, умений и навыков учащегося в предметной области теории принятия решений.
Предлагаемый вниманию читателя курс лекций не является авторским. В нем широко использованы материалы из многих общепризнанных работ по исследованию операций, среди которых можно выделить классические труды Р.Беллмана, Г.Вагнера, Е.С.Вентцель, У.Зангвилл, Т.Саати, Хемди А. Таха и др. Использованы также материалы известных учебных пособий, авторами которых являются И.Л. Акулич, В.Босс, И.К. Волков и Е.А. Загоруйко, В.Г. Карманов, Н.Ш. Кремер с колл., О.И. Ларичев, О.А. Косоруков и А.В. Мищенко, Л.В. Тарасов, Е.В. Шикин и Г.Е. Шикина и др. Предполагается, что читатель, желающий более глубоко вникнуть в суть обсуждаемых задач и проблем, может обратиться к цитированным первоисточникам, в которых приведены многочисленные примеры и в более развернутом виде освещены вопросы, которым в данном курсе лекций уделено относительно мало внимания.
Поскольку, как уже отмечено выше, данный курс предназначен для чтения студентам, обучающимся по специальности 220400 "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", при выполнении лабораторных работ основное внимание уделяется разработке, отладке и проверке правильности работы программ, которые должны быть написаны на любом (по выбору обучаемого) языке высокого уровня. Это не закрывает возможность использования стандартных пакетов типа MS Excel, MathCad и т.п. в целях контроля правильности работы разработанных программ, однако главное требование состоит в том, чтобы по каждой лабораторной работе студент представил к защите самостоятельно написанную и использованную им при выполнении задания на лабораторную работу программу на языке высокого уровня. Отчеты по выполненным лабораторным работам, не содержащие полных листингов программ, возвращаются на переделку без рассмотрения. Для того чтобы защитить отчет по выполненной лабораторной работе, студенту необходимо доказать самому себе и преподавателю, что написанная им программа не только работоспособна, но еще и выдает правильные результаты. Именно по этой причине все листинги программ должны быть персонифицированы, для чего в заголовке каждой разработанной студентом программы в обязательном порядке указывается фамилия и имя того, кто несет за ее содержание персональную ответственность. Такой подход не только сужает простор для коллективного творчества, но еще и позволяет преподавателю сократить затраты времени при проверке выполненных лабораторных работ. Той же цели служит и обязательное требование персонификации выводов по каждой выполненной лабораторной работе; отчеты, в выводах по которым не указана фамилия и имя автора, возвращаются на переделку без рассмотрения.
Практические занятия посвящены подготовке к выполнению лабораторных работ. Задача обучаемого на практическом занятии состоит в том, чтобы защитить выбранный (разработанный) им математический подход к решению задачи, алгоритм численной реализации и инструментальное средство программирования. Итогом каждого практического занятия является письменный отчет о том, каким именно образом обучаемый собирается выполнять данную работу. Преподаватель знакомится с отчетом и принимает одно из двух возможных решений: студент либо допускается к выполнению лабораторной работы, либо нет. Во втором случае на очередном практическом занятии ему предлагается новый вариант задания на ту же самую лабораторную работу, и тело цикла допуска повторяется до тех пор, пока методы и средства решения поставленных задач не будут ясно сформулированы. В результате посещения практического занятия студент получает реальную возможность получить допуск к самостоятельной работе по выполнению задания на лабораторную работу. Поскольку все участвующие в процессе обучения стороны − люди (в том числе, как ни странно, даже преподаватель), для исключения влияния субъективного фактора вариант задания на лабораторную работу определяется исключительно жеребьевкой. Такой подход позволяет не только повысить объективность текущего контроля, но является еще и дополнительным дисциплинирующим фактором, потому что других вариантов узнать вариант задания на ту или иную лабораторную работу у обучаемого просто нет. Крайним сроком получения задания на лабораторную работу является день проведения контрольной работы, во время которой студенту предстоит самостоятельно осмыслить задание, разработать математический метод его выполнения и составить по полученным результатам письменный отчет, на основании которого преподаватель принимает решение: допустить студента к выполнению лабораторной работы или же предоставить ему возможность повторить попытку с другим вариантом задания. С другой стороны, у студента в этом случае появляется реальная возможность защитить полученные им результаты; при этом следует помнить о том, что во время апелляции обсуждается письменный вариант, а не благие намерения студента, не нашедшие своего письменного отражения в представленном на проверку отчете.
При изучении данного курса основной упор сделан не на строгость формулировок основных теорем и определений фундаментальных понятий (и уж тем более не на их механическое зазубривание), а на содержательную направленность рассматриваемых задач и основные идеи и алгоритмы их решения на современных ЭВМ. С другой стороны, с учетом того, что в данном случае речь идет о техническом университете, характер изложения материала строится по принципу "От простого − к сложному", причем внимание обучаемых заостряется именно на самых простых, фундаментальных аспектах науки о принятии решений. Если бы речь шла о преподавании этой же самой дисциплины студентам математического факультета Башкирского государственного университета, или студентам механико-математического факультета МГУ, то и стиль изложения в корне отличался бы от того, который принят в настоящем курсе лекций. Упрощенно его можно было бы выразить следующей схемой: сначала аксиомы и определения, потом леммы и теоремы (все со строгими формальными доказательствами) и только после всего этого − разбор разных частных случаев, в том числе и простейших. В данном курсе лекций принят обратный порядок изложения: сначала рассматриваются ранее изученные линейные модели однокритериальных детерминированных задач принятия решений, затем происходит плавный переход к изучению задач скалярной оптимизации для функции одной переменной, затем функции двух и многих переменных. И только после этого обсуждаются постановки условной и безусловной минимизации функций многих переменных, методы вариационного исчисления и оптимального управления, задачи теории принятия решений в условиях риска, неопределенности, конфликта интересов, многокритериальные задачи принятия решений и др. При этом основное внимание при проверке качества усвоения материала обращается не на умение правильно пользоваться микроволновкой для разогрева готовых полуфабрикатов, а на умение обучаемого самостоятельно реализовывать те или иные алгоритмы на современных персональных компьютерах. И пусть при этом пирожки немного подгорят, и начинка у них будет из ливера, а не из филе молодого теленка, зато каждый будет петь под себя, как сам может, как у самого получается...

Теория принятия решений в настоящее время представляет собой фундаментальную дисциплину, входящую в Учебный план направления 552800 − Информатика и вычислительная техника − в качестве федеральной компоненты цикла естественно-научных дисциплин наряду с другими дисциплинами этого же цикла, такими как "Алгебра и геометрия", "Математический анализ", "Дискретная математика", "Математическая логика и теория алгоритмов", "Вычислительная математика", "Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы", "Информатика", "Методы оптимизации". При этом предмет дисциплины "Теория принятия решений" не только тесно переплетен, но и прямо опирается на их математический аппарат и методы решения, в том числе и в первую очередь, на численные алгоритмы решения экстремальных задач. Кроме того, изучение дисциплины "Теория принятия решений" является завершающим в цикле естетвенно-научных дисциплин ЕН.Ф, и уже по одной этой причине экзамен по теории принятия решений может рассматриваться как одна из форм итоговой аттестации студентов, обучающихся по специальности 220400 "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", предшествующая Государственному экзамену по специальности и аналогичная по своему содержанию государственному экзамену по общему курсу физики, который сдают студенты всех факультетов Московского физико-технического института на третьем курсе (т.н. "ГОС по физике"). Именно эти обстоятельства и служат причиной и обоснованием предъявляемых к будущим программистам требований к уровню усвоения учебного материала и к проверке качества полученных знаний.
Экзамен по теории принятия решений для будущих программистов не менее важен, чем для будущих физиков из МФТИ − ГОС по физике, и для будущих инженеров-механиков любого технического вуза − экзамен по сопротивлению материалов − дисциплине, которую, кстати, будущие программисты не изучают, равно как и такую фундаментальнейшую дисциплину как "Теоретическая механика". Если перевести известную каждому студенту технического вуза поговорку, касающуюся сопромата, на язык высокого уровня, понятный каждому студенту-программисту, то в результате получим: "Сдал теорию принятия решений − женись!". А если продолжить аналогию и обозначить принятие решений в условиях риска и неопределенности соответствено через ТММ (тут моя могила) и ДМ (друга моего), то получится полный комплект, направленный на переход студента из категории "кандидат в программисты" в категорию "программист".
Завершим это предисловие следующим напутствием для будущих программистов: учитесь добросовестно, думайте своей головой, посещайте все аудиторные занятия и проявляйте на них активность (пока не поздно), и всю весну, невзирая на яркое солнышко и играющую в жилах горячую молодую кровь, постоянно помните о том, что уже этим летом вам предстоит официальная процедура интронизации на престол науки о программировании, для чего необходимо пройти горнило ГОСа по программированию, или, как говорят миряне, сдать экзамен по теории принятия решений. Удачи вам и − в добрый путь !

Hosted by uCoz