5. Матрицы последствий и матрицы рисков

Понятие риска предполагает наличие рискующего; будем называть его Лицом, Принимающим Решения (ЛПР).

Допустим, рассматривается вопрос о проведении финан­совой операции в условиях неопределенности. При этом у ЛПР есть несколько возможных решений i = 1,2,...,т, а реальная ситуация неопределенна и может принимать один из вариантов j = 1,2,..., n . Пусть известно, что если ЛПР примет i - e решение, а ситуация примет j- ый вариант, то будет получен доход q ij . Матрица Q = (q ij) называется матрицей последствий (возможных решений).

Оценим размеры риска в данной схеме.

Пусть принимается i - е решение. Очевидно, если бы было известно, что реальная ситуация будет j -я, то ЛПР принял бы решение, дающее доход q j = . Однако, i - е решение принимается в условиях неопределенности. Значит, ЛПР рискует получить не q j , а только q ij . Таким образом, существует реальная возможность недополучить доход, и этому неблагоприятному исходу можно сопоставить риск r ij , размер которого целесообразно оценить как разность

r ij = q j - q ij . (2.1)

Матрица R = (r ij ) называется матрицей рисков .

Пример 2.1 . Используя формулу (2.1), составьте матрицу рисков

R = (r ij ) по заданной матрице последствий

.

Решение . Очевидно, q 1 =
= 8; аналогично q 2 = 5, q 3 = 8, q 4 = 12 . Следовательно, матрица рисков имеет вид

.

6. Анализ связанной группы решений в условиях полной неопределенности

Полная неопределенность означает от­сутствие информа­ции о вероятностных состояниях среды (“природы”), например, о вероятностях тех или иных вариантов ре­альной ситуации; в лучшем случае известны диапазоны значений рассматриваемых величин. Рекомен­дации по принятию решений в таких ситуациях сформулированы в виде определенных правил (критериев). Рассмотрим основные из них.

Критерий (правило) максимакса. По этому критерию определяется вариант решения, максимизирующий максимальные выигрыши - например, доходы – для каждого варианта ситуации. Это критерий крайнего (“розового”) оптимизма , по которому наилучшим является решение, дающее максимальный выигрыш, равный
. Рассматривая i - е решение, предполагают самую хорошую ситуацию, приносящую доход
, а затем выбирают решение с наибольшимa i .

Пример 2.2. Для матрицы последствий в примере 2.1 выбрать вариант решения по критерию максимакса.

Решение. Находим последовательность значений
:a 1 =8, a 2 =12, a 3 =10, a 4 =8. Из этих значение находим наибольшее: a 2 =12 . Следовательно, критерий максимакса рекомендует принять второе решение (i =2 ).

Правило Вальда (правило максимина, или критерий крайнего пессимизма). Рас­сматривая i-e решение, будем полагать, что на самом деле ситуация складывается самая плохая, т.е. приносящая самый малый доход: b i = min q ij . Но теперь выберем решение i 0 с наибольшим . Итак, правило Вальда рекомендует при­нять решение i 0 такое, что =
=
.

Пример 2.3. Для матрицы последствий в примере 2.1 выбрать вариант решения по критерию Вальда.

Решение. В примере 2.1 имеем b 1 = 2, b 2 = 2, b 3 = 3, b 4 = 1. Теперь из этих значений выбираем максимальное b 3 = 3. Значит, правило Валь­да рекомендует принять 3-е решение (i =3 ).

Правило Сэвиджа (критерий минимаксного риска). Этот критерий аналогичен предыдущему критерию Вальда, но ЛПР принимает решение, руководствуясь не матрицей последствий Q, а матрицей рисков R = (r ij). По этому критерию лучшим является решение, при котором максимальное значение риска будет наименьшим, т.е. равным
. Рассматривая i-e решение, предполагают ситуацию максимального риска r i =
и выбирают вариант решения i 0 с наименьшим =
=
.

Пример 2.4. Для исходных данных в примере 2.1 выбрать вариант решения в соответствии с критерием Сэвиджа.

Решение . Рассматривая матрицу рисков R, находим последовательность величин r i =
: r 1 = 8, r 2 = 6, r 3 = 5, r 4 = 7. Из этих величин выбираем наименьшую: r 3 = 5. Значит, правило Сэвиджа реко­мендует принять 3-е решение (i =3 ). Заметит, что это совпадает с выбором по критерию Вальда.

Правило Гурвица (взвешивающее пессимистический и оптимистический подходы к ситуации). По данному критерию выбирается вариант решения, при котором достигается максимум выражения c i = {λminq ij + (1 – λ)maxq ij }, где 0 λ1. Таким образом, этот критерий рекомендует руководствоваться некоторым средним результатом между крайним оптимизмом и крайним пессимизмом . При λ=0 критерий Гурвица совпадает с максимаксным критерием, а при λ=1 он совпадает с критерием Вальда. Значение λ выбирается из субъективных (интуитивных) сооб­ражений.

Пример 2.5. Для приведенной в примере 2.1 матрицы последствий выбрать наилучший вариант решения на основе критерия Гурвица при λ =1/2.

Решение. Рассматривая матрицу последствий Q по строкам, для каждого i вычисляем значения c i = 1/2minq ij + 1/2maxq ij . Например, с 1 =1/22+1/28=5; аналогично находятся с 2 =7; с 3 =6,5; с 4 = 4,5. Наибольшим является с 2 =7. Следовательно, критерий Гурвица при заданном λ =1/2 рекомендует выбрать второй вариант (i =2 ).