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Models and Algorithms for Tackling Uncertainty in Decision Support Systems

Title: Models and Algorithms for Tackling Uncertainty in Decision Support Systems

Coordinator: Carlos Henggeler Antunes

Dates start/end: 1.7.2002 / 31.7.2006

Entity: FCT (POSI/SRI/37346/2001)

Synopsis: Durante a execução deste projecto os trabalhos decorreram de acordo com o respectivo plano, tendo como objectivos principais a extensão, a integração e a aplicação de modelos e algoritmos para o tratamento explícito das fontes de incerteza em sistemas de apoio à decisão (SAD), em particular baseados em modelos multiobjectivo e multiatributo, de modo a permitir a obtenção de conclusões robustas. A equipa de investigação estudou situações de incerteza e imprecisão em problemas de decisão, caracterizadas por:  - existência de parâmetros cujos valores não são conhecidos na fase de análise;  - existência de parâmetros cujos valores são imprecisos devido à sua natureza estatística ou à própria dificuldade de medida;  - existência de parâmetros que reflectem as preferências, convicções, julgamentos e valores de decisores, supondo que estes podem modificar-se no decurso do próprio processo de decisão à medida que é obtido um maior conhecimento do problema em causa;  - possibilidade de arbitrariedade na determinação de coeficientes de modelos matemáticos e/ou outros parâmetros de carácter técnico;  - existência de informação de entrada incompleta, pouco credível, contraditória (entres diversas fontes) ou controversa (em diferentes actores do processo).  Neste quadro, foram estudadas e desenvolvidas técnicas interactivas de programação difusa (fuzzy programming), que permitem considerar os coeficientes e as relações matemáticas de modelos de programação linear multiobjectivo de forma difusa (distribuições possibilísticas), e de programação intervalar (em que a incerteza sobre os coeficientes dos modelos é captada sob a forma de intervalos). Nesta última vertente, foi realizado um extenso trabalho de revisão e análise comparativa de todas as abordagens existentes na literatura para problemas de programação linear multiobjectivo com coeficientes intervalares e desenvolvida uma abordagem original para tratar este tipo de problemas, visando diminuir o esforço computacional exigido.   Estas técnicas foram aplicadas a um modelo para estudar as interacções entre a economia, o sector energético e o ambiente, baseado em análise input-output. Devido às inúmeras fontes de incerteza e imprecisão associadas a este tipo de modelos (praticamente todas as caracterizadas acima), foi investido algum esforço de I&D no respectivo desenvolvimento e extensão (bem como na aplicabilidade à realidade nacional), dado proporcionar um valioso campo de experimentação.  Ainda no que diz respeito a aplicações, a área das telecomunicações, dada a complexidade de natureza combinatória e a dimensão dos problemas, foi usada como campo de análise para estudar questões ligadas ao tratamento da incerteza e imprecisão em sistemas complexos  (sobretudo problemas de encaminhamento com múltiplas métricas de avaliação da qualidade das soluções). A área de planeamento do território e avaliação multicritério de edificações (envolvendo a concepção e desenvolvimento de um SAD dedicado, com interface espacial) constituiu outro domínio de aplicação. Também o tratamento de problemas de localização (bicritério) de equipamentos motivou o desenvolvimento de uma nova abordagem com elevada eficiência computacional que permite a consideração explícita de duas restrições adicionais (o que, em geral, torna o problema muito mais complexo).   Foi desenvolvido um SAD para identificação da estabilidade de soluções não dominadas em problemas de programação inteira e inteira mista multiobjectivo, tendo em particular atenção o papel da estrutura de preferências dos decisores (no sentido quer de dotar a pesquisa de mecanismos de orientação, quer de diminuir o esforço computacional associado ao cálculo). Este SAD foi aplicado ao estudo de um caso de selecção de estratégias de controlo de cargas em redes eléctricas.  Outra área do tratamento da incerteza em SAD que mereceu especial esforço de I&D foi a dos processos de negociação e decisão em grupo baseados em modelos multiatributo (dos pontos de vista metodológico e de arquitectura de um SAD)  Todos estes desenvolvimentos tiveram como pano de fundo o paradigma da análise robustez para lidar com a incerteza e imprecisão em problemas de decisão, nomeadamente em relação aos coeficientes e parâmetros de entrada dos modelos, em que se pretende analisar e caracterizar todas as conclusões/recomendações compatíveis com conjuntos de combinações aceitáveis dos valores de entrada.

Site: http://www2.deec.uc.pt/~ch/RelatFinal_Incerteza3.pdf