问题

目前有什么方法能合理代替AHP方法?

回答
好的,我们来聊聊在决策分析领域,除了层次分析法(AHP)之外,还有哪些值得我们深入探讨的、能够合理替代AHP的方法。这并不是说AHP不好,它在很多场合依然非常实用,但随着复杂性的增加、数据可得性的提升以及我们对决策过程理解的深入,一些新的或老而弥新的方法,能够提供更精细、更灵活或更能处理特定类型问题的解决方案。

我们可以从几个不同的角度来审视这些替代方法,它们可能在处理不确定性、考虑多方偏好、利用大数据,或者提供更直观的解释性方面,展现出AHP难以企及的优势。

一、 考虑不确定性和模糊性的方法

AHP在进行两两比较时,通常依赖于整数标度(19)。虽然有扩展形式(如模糊AHP),但其核心仍然是基于主观判断的相对重要性排序。当现实世界的许多因素都存在模糊性或不确定性时,一些更擅长处理这类问题的工具就显得尤为重要。

1. 模糊综合评价法 (Fuzzy Comprehensive Evaluation Method)

核心思想: 将模糊数学的理论引入决策评价中。它不是进行两两比较,而是直接将评价对象与评价指标进行隶属度分析,然后通过模糊算子进行综合计算,得出评价对象的综合隶属度,从而进行排序和决策。
与AHP的差异:
处理方式: AHP是两两比较得到权重,然后加权求和。模糊综合评价法是先评估每个对象在每个指标上的模糊隶属度,然后进行模糊合成运算。
对不确定性的处理: 模糊综合评价法在评价指标和评价等级的界定上就引入了模糊性,对无法精确描述的量化问题处理更自然。AHP的标度可以看作是对模糊性的量化,但其核心仍然是“相对”的、确定性的比较。
直观性: 隶属度函数的设计往往基于专家经验,能够直观地反映某个对象属于某个评价等级的可能性。
何时更优? 当评价指标本身就带有很强的模糊性,或者评价等级(如“好”、“中”、“差”)需要用模糊集合来定义时,模糊综合评价法会更加合适。例如,评价一个项目的“可行性”,可能会有“较高”、“一般”、“较低”等模糊的描述,这时候模糊综合评价法能更好地捕捉这种模糊性。

2. 证据理论 (DempsterShafer Theory)

核心思想: 证据理论是处理不确定性的一种比概率论更广阔的框架。它不像概率那样将不确定性分配给单个事件,而是引入了“基本概率分配”(Basic Probability Assignment, BPA)或“信任函数”(Belief Function),它可以将不确定性分配给单个命题、多个命题的集合,甚至不确定性本身。
与AHP的差异:
证据来源: 证据理论可以融合来自不同信源的证据,并通过Dempster证据组合规则来更新信念。AHP的输入主要来自单一或少数几个专家的判断。
不确定性表达: 证据理论能够区分“不知道”(ignorance)和“不相信”(disbelief)。AHP的标度虽然反映了主观判断,但没有明确区分这两者。
计算: Dempster组合规则可以处理看似矛盾的证据,并将其“合并”为新的信任度。这在处理来自多个、可能不完全一致来源的信息时特别有用。
何时更优? 当决策过程中存在多个来源的、可能不完全一致的、甚至带有模糊性的证据时,证据理论可以提供一个更严谨的证据融合和不确定性推理框架。例如,在风险评估中,不同专家对同一风险事件的发生概率和影响程度可能有不同的估计,证据理论能更好地整合这些信息。

二、 基于效用和偏好的方法

AHP通过两两比较确定权重,这实际上是在构建一个效用函数或偏好排序。但有时,我们可能需要更直接地建模决策者对不同属性组合的偏好。

3. 效用理论 (Utility Theory) 与多属性效用函数 (MultiAttribute Utility Function, MAUF)

核心思想: 效用理论是决策科学的基础,它试图量化决策者对不同结果的偏好程度,并将其转化为数值(效用值)。MAUF则将这一概念扩展到涉及多个属性的决策场景。通过构建一个函数,将每个方案在各个属性上的取值映射到一个整体效用值。
与AHP的差异:
目标: AHP旨在确定属性的相对重要性权重,然后进行加权求和。MAUF则直接构建一个能够反映决策者整体偏好的函数,该函数可能包含非线性的属性交互作用。
偏好建模: MAUF可以通过直接询问决策者对不同属性组合的偏好、绘制无差异曲线等方式来构建,这可能比AHP的两两比较更直接地反映复杂偏好。
属性交互作用: MAUF可以非常自然地处理属性之间的交互作用(例如,一个属性的增加对整体效用的影响取决于另一个属性的水平),而AHP的加权求和形式通常假设属性是独立的(尽管可以引入一些非线性处理,但不如MAUF灵活)。
何时更优? 当决策问题中属性之间的交互作用非常显著,或者决策者的偏好模式较为复杂,难以通过简单的两两比较来完全捕捉时,MAUF会是更强大的工具。例如,在选择投资组合时,不同资产的组合效应(风险和收益的交互作用)可能非常重要。

4. 偏好排序组织方法 (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations, PROMETHEE)

核心思想: PROMETHEE 是一种多准则决策方法,它将每个备选方案与所有其他备选方案进行比较,计算其“优越性”(outranking relation)。它定义了一种“优先函数”,将每个属性上的差值转化为一个概率或度量,然后聚合这些度量得到一个整体的排序。
与AHP的差异:
比较方式: AHP是两两比较属性的相对重要性,或者两两比较方案在某个属性下的优劣。PROMETHEE 是将每个方案与所有其他方案在所有属性下进行“配对比较”,计算其总体优越性。
结果: PROMETHEE 不仅给出最终排序,还能提供“净流出”和“净流入”分数,这有助于理解每个方案在整体排序中的位置以及其优劣势所在。
灵活性: PROMETHEE 允许为每个属性选择不同的优先函数类型(如一般优先函数、V函数等),这提供了极大的灵活性来模拟不同属性的偏好方式。
何时更优? 当需要对大量备选方案进行排序,并且希望获得比AHP更详细的排序信息和优劣势分析时,PROMETHEE 是一个不错的选择。其灵活的优先函数设计也使其能处理更多样化的偏好结构。

三、 基于数据驱动和机器学习的方法

随着大数据时代的到来,我们能够获取的量化数据越来越多。利用这些数据来驱动决策模型,可以减少对纯粹主观判断的依赖。

5. 支持向量机 (Support Vector Machines, SVM) / 决策树 / 集成学习方法

核心思想: 这些是经典的机器学习算法。在决策场景中,我们可以将已有的、带有明确决策结果的案例(即某些方案在不同属性下的取值,以及最终的决策结果)作为训练数据,来学习一个能够预测新方案决策结果的模型。
与AHP的差异:
学习方式: AHP是一种“规则导向”或“结构导向”的方法,通过预设的层次结构和比较原则进行决策。机器学习方法是“数据导向”的,从历史数据中学习模式。
解释性: AHP的权重具有一定的解释性,可以理解为各个因素的重要性。而机器学习模型(尤其是复杂的集成模型)的内部工作机制可能较为“黑箱”,解释性相对较弱,尽管有模型可解释性技术(如SHAP, LIME)来尝试解决这个问题。
数据依赖性: 机器学习方法需要大量的、高质量的历史数据才能训练出有效的模型。AHP则可以通过少量专家判断来启动。
何时更优? 当存在大量历史数据,并且这些数据能够清晰地反映出影响决策的模式时,机器学习方法可以提供一个非常强大的预测和分类工具。例如,在客户信贷审批中,历史审批记录可以训练出预测违约风险的模型。

6. 贝叶斯网络 (Bayesian Networks)

核心思想: 贝叶斯网络是一种概率图模型,它能够表示一组变量之间的条件依赖关系。通过建立一个有向无环图(DAG),表示变量间的因果或相关关系,并为每个变量(节点)及其父节点指定条件概率分布。
与AHP的差异:
不确定性处理: 贝叶斯网络是基于概率论的,能够处理和传播不确定性。它能清晰地表示变量之间的统计相关性和因果关系。
推理能力: 贝叶斯网络可以通过已知的证据(变量的值)来推断其他未知变量的概率分布,这在复杂系统中进行“诊断”或“预测”时非常强大。
数据与知识融合: 贝叶斯网络可以同时整合专家知识(通过指定节点间的依赖关系和条件概率)和数据(通过学习这些概率参数)。
何时更优? 当决策问题涉及多个相互关联的变量,并且需要理解这些变量之间的因果或统计关系,以及进行基于证据的概率推理时,贝叶斯网络是一个非常合适的选择。例如,在故障诊断、医疗诊断或风险分析中,它们能提供一个清晰的推理框架。

四、 结合多种方法的“混合”方法

实际上,很多时候并没有一种“完美”的替代方法,而是需要根据具体问题的特点,将不同的方法进行组合,以发挥各自的优势。

AHP与模糊逻辑的结合(模糊AHP): 这是AHP的自然扩展,用来处理判断中的模糊性。
AHP与DEA(数据包络分析)的结合: AHP可以用来确定DEA模型中的权重限制或评估指标的重要性,而DEA则可以用于评估决策单元的相对效率。
机器学习与专家知识的结合: 例如,使用专家知识来约束机器学习模型的结构,或者将机器学习模型的输出作为专家评估的输入。

总结一下,选择哪种方法取决于几个关键因素:

1. 问题的复杂性: 变量的数量、变量间的关系、是否存在非线性效应。
2. 数据的可得性与质量: 是否有历史数据?数据的数量和可靠性如何?
3. 决策者的偏好与知识: 决策者对问题的理解程度、是否有明确的偏好模式、对不确定性的容忍度。
4. 对解释性的需求: 是否需要清晰地理解每个因素为何重要?
5. 对不确定性的处理要求: 需要处理概率不确定性、模糊不确定性,还是更复杂的证据不确定性?
6. 可操作性与计算成本: 方法的实施难度、所需的时间和计算资源。

了解这些替代方法及其适用的场景,能帮助我们更灵活、更有效地应对各种复杂的决策挑战。这不仅仅是寻找一个“更好的”工具,更是为了找到那个最能贴合我们实际需求、最能帮助我们做出更明智决策的“合适”工具。

网友意见

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1、为什么99%的AHP论文容易被KO?

上面一篇已经回答了。摘要如下:

很多论文上说,请了很多专家打分,比如通过调查表等等。

但是合成出来了一个规整的决策矩阵(正反判断矩阵)。这一看就是瞎掰。就是作假。

有一些人没有写请了多少个专家打分,就是直接从判断矩阵开始算。然后老师心情不好的时候就问,这个分就你一个拍脑袋得来的?这合适吗?

因此就有了链接中讲的,清晰化,锐化,把多人打分合成一个判断矩阵的问题。

上面是一个通用流程就不多说了。

2、替代AHP方法的方法

上面一个链接很好,讲了几种求权重的方法。

AHP是主观法,他依赖于人主观拍脑袋决定。

上面有4种主观法,适用性或者兼容性如下:

其中D-ANP的流程如下:

左边就是从综合影响矩阵T到 权值计算的步骤。

比如上面就讲了ANP如何鄙视 AHP

网络分析法的英文术语为 Analytic Network Process,简称 ANP,是美国 Saaty 教授在 1996 年提出的一种决策方法,该方法的提出是基于层次分析法,是一种 适应非独立递阶层次结构的方法。ANP 相对于 AHP 而言,用网络结构代替了层 次结构,同时会将要素间的相关性考虑进去,用非线性结构代替线性层次结构, 还加入了反馈机制,并考虑到低层要素对于高层要素的支配作用。此后 ANP 作 为一种多准则决策方法,逐渐成为学术界研究的焦点问题,并被广泛用于各领域, 解决了诸多复杂决策问题。

上面这段话的意思是,AHP的发明者都觉得AHP很low。

在实际问题中,往往要素之间的影响与屡属关系并非简单的类似树形的 层级关系,更多的是以复杂的网络形式存在。为了更好的分析和评价这种复杂系 统问题,T.L.saaty 在 AHP 的基础上提出了网络分析法(Analytic Network Process) 简称 ANP,ANP 中使用最广泛的是内部独立循环系统(Circular System with Inner Independence)简称 CSII,是 Saaty 提出的五种 ANP 典型网络系统之一,它常被用来解决综合评价与决策的实际问题。
ANP 是 AHP 方法的延伸,ANP 将系统要素划分为两大部分:第一部分被称 为控制层,控制层有总目标及对应的准则层,准则层的要素受总目标的控制与支 配;控制要素中少有一个目标,可以通过 AHP 方法获得控制层中每一个准则权 重。第二部分为网络层,它是受控制层支配的要素组组成的,其内部是互相影响 的网络结构,要素之间互相依存、互相支配,要素和层次间内部不独立,递阶层 次结构中的每个准则支配的不是一个简单的内部独立的要素,而是一个互相依存, 反馈的网络结构。
ANP 和 AHP 有相似之处,因为两者的理论基础都是基于成对比较决策矩阵 而来。两者应用的领域与解决的问题大多是无法精确计算,需要加入一定的主观 判断的复杂的问题中。两种方法在实际操作中也是相近的。ANP 是 AHP 的延伸, 而 AHP 是 ANP 的特例,ANP 与 AHP 是包含关系,AHP 其本质就是 ANP 里的 最简单的一种情况。但 AHP 中没有考虑同级要素之间的相互影响、相互依赖、 相互支配的关系,而 ANP 是在充分考虑 AHP 的准则的基础上,进一步考虑准则层里各要素间的相互关系。

上面的意思其实就是 ahp的提出者,用anp来鄙视ahp

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主观确定权重的方法吗?MACBETH,ANP.

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