Kryterium Hurwicza

From Systems analysis Wiki
Jump to navigation Jump to search

Kryterium Hurwicza — jedna z metod podejmowania decyzji w warunkach niepewności, która proponuje zrównoważone podejście między skrajnym optymizmem a skrajnym pesymizmem.

Istota kryterium

Przy wyborze strategii w sytuacji, gdy wynik zdarzeń jest nieznany, kryterium Hurwicza proponuje uwzględnienie jednocześnie:

  • najgorszego możliwego wyniku (podejście pesymistyczne),
  • najlepszego możliwego wyniku (podejście optymistyczne).

W tym celu stosowany jest specjalny parametr — współczynnik optymizmu, który przyjmuje wartość od zera do jedności. Im bliżej współczynnik jest jedności, tym większa uwaga poświęcana jest najlepszym wynikom; im bliżej zera, tym bardziej uwzględniane są najgorsze możliwe wyniki.

Sformułowanie matematyczne

Niech dane będą:

  • S={s1,s2,…,sm} — zbiór dostępnych strategii (alternatyw).
  • Θ={θ1,θ2,…,θn} — zbiór możliwych stanów natury.
  • u(si,θj) — funkcja wygranej (użyteczności) przy wyborze strategii si i nastąpieniu stanu θj. Często reprezentowana jest macierzą wypłat A=[aij], gdzie aij=u(si,θj).


Kryterium Hurwicza wprowadza współczynnik optymizmu α (alfa), który wybierany jest przez osobę podejmującą decyzję (OPD) w przedziale 0≤α≤1. Współczynnik ten odzwierciedla stopień optymizmu OPD:

  • α=1 odpowiada pełnemu optymizmowi (uwzględniany jest tylko najlepszy możliwy wynik).
  • α=0 odpowiada pełnemu pesymizmowi (uwzględniany jest tylko najgorszy możliwy wynik; kryterium sprowadza się do kryterium Walda).
  • Wartość (1−α) można interpretować jako współczynnik pesymizmu.

Procedura stosowania kryterium Hurwicza:

  1. Wyznaczenie minimalnej i maksymalnej wygranej dla każdej strategii: Dla każdej strategii si∈S wyznaczane są:
    **Najgorszy wynik (minimalna wygrana):**
    uimin=minj=1,…,nu(si,θj)=minθ∈Θu(si,θ)
    **Najlepszy wynik (maksymalna wygrana):**
    uimax=maxj=1,…,nu(si,θj)=maxθ∈Θu(si,θ)
  1. Obliczenie wartości kryterium Hurwicza dla każdej strategii: Dla każdej strategii si obliczana jest wartość ważona, łącząca najlepszy i najgorszy wynik z uwzględnieniem współczynnika optymizmu α:
    H(si,α)=α⋅uimax+(1−α)⋅uimin
    Wartość ta reprezentuje oczekiwaną wygraną strategii si zgodnie z preferencjami OPD wyrażonymi przez α.
  1. Wybór optymalnej strategii: Wybierana jest ta strategia sHurwicz∗, która maksymalizuje obliczoną wartość kryterium Hurwicza:
    sHurwicz∗=arg⁡maxi=1,…,mH(si,α)=arg⁡maxsi∈S(α⋅uimax+(1−α)⋅uimin)

Optymalna wartość kryterium Hurwicza (poziom gwarantowany z uwzględnieniem optymizmu α) wynosi: VHurwicz=maxi=1,…,mH(si,α)=maxsi∈S(α⋅(maxθ∈Θu(si,θ))+(1−α)⋅(minθ∈Θu(si,θ)))

Uwaga dotycząca funkcji strat

Jeżeli stosowana jest funkcja strat L(si,θj), którą należy minimalizować, to kryterium Hurwicza stosuje się do minimalizacji ważonej kombinacji najlepszego (minimalne straty) i najgorszego (maksymalne straty) wyniku:

  1. Dla każdej strategii si wyznaczane są minimalne Limin i maksymalne Limax straty.
  2. Obliczana jest wartość: HL(si,α)=α⋅Limin+(1−α)⋅Limax
  3. Wybierana jest strategia minimalizująca tę wartość: sHurwicz∗=arg⁡minsi∈SHL(si,α)

Tutaj α nadal jest współczynnikiem optymizmu: przy α=1 OPD koncentruje się na minimalizacji minimalnych strat (optymistycznie liczy na najlepszy wynik), przy α=0 — na minimalizacji maksymalnych strat (pesymistycznie przygotowuje się na najgorszy scenariusz).


Zastosowanie kryterium

Proces stosowania kryterium Hurwicza obejmuje następujące kroki:

  1. Wyznaczane są minimalny i maksymalny wynik dla każdej możliwej strategii.
  2. Dla każdej strategii obliczana jest ocena końcowa, stanowiąca wartość ważoną między jej najgorszym a najlepszym wynikiem, w zależności od wybranego poziomu optymizmu.
  3. Wybierana jest ta strategia, której ocena końcowa jest największa.

W ten sposób osoba podejmująca decyzję wybiera strategię, która najlepiej uwzględnia jej własny stosunek do ryzyka i niepewności.

Zalety i wady

Zalety:

  • Pozwala dostosować proces wyboru do charakteru i preferencji osoby podejmującej decyzję.
  • Uwzględnia zarówno ryzyko, jak i potencjalne korzyści.

Wady:

  • Wymaga subiektywnego wyboru współczynnika optymizmu, co może wpłynąć na obiektywność decyzji.