Денис Шевчук - Менеджмент: конспект лекций

В конкретных пространствах нечисловых мнений экспертов вычисление медианы Кемени может быть достаточно сложным делом. Кроме свойств пространства, велика роль конкретных метрик. Так, в пространстве ранжировок при использовании метрики, связанной с коэффициентом ранговой корреляции Кендалла, необходимо проводить достаточно сложные расчеты, в то время как применение показателя различия на основе коэффициента ранговой корреляции Спирмена приводит к упорядочению по средним рангам.

Бинарные отношения и расстояние Кемени.Как известно, бинарное отношение А на конечном множестве Q = {q 1 , q 2 ,…, q k } – это подмножество декартова квадрата Q 2 = { (q m , q n ), m,n = 1,2,…,k } . При этом пара (q m , q n ) входит в А тогда и только тогда, когда между q m и q n имеется рассматриваемое отношение. Каждую кластеризованную ранжировку, как и любое бинарное отношение, можно задать матрицей || x(a, b) || из 0 и 1 порядка k x k . При этом x(a, b) = 1 тогда и только тогда, когда a < b либо a = b . В первом случае x(b, a) = 0, а во втором x(b, a) = 1. При этом хотя бы одно из чисел x(a, b) и x(b, a) равно 1.

Как использовать связь между ранжировками и матрицами? Например, из определения противоречивости пары (a, b) (см. выше, пункт о теории измерений) вытекает, что для нахождения всех таких пар можно воспользоваться матрицами, соответствующими ранжировкам. Достаточно поэлементно перемножить две матрицы || x(a,b) || и || y(a, b) ||, соответствующие двум кластеризованным ранжировкам, и отобрать те и только те пары, для которых x(a,b)y(a,b)=x(b,a)y(b,a)= 0 .

В экспертных методах используют, в частности, такие бинарные отношения, как ранжировки (упорядочения, или разбиения на группы, между которыми имеется строгий порядок), отношения эквивалентности, толерантности (отношения сходства). Как следует из сказанного выше, каждое бинарное отношение А можно описать матрицей || a(i,j) || из 0 и 1, причем a(i,j) = 1 тогда и только тогда, когда q i и q j находятся в отношении А , и a(i,j) = 0 в противном случае.

Определение.Расстоянием Кемени между бинарными отношениями А и В, описываемыми матрицами || a(i,j) || и || b(i,j) || соответственно, называется число D (A, B) = ∑ │ a(i,j) – b(i,j) │, где суммирование производится по всем i,j от 1 до k, т. е. расстояние Кемени между бинарными отношениями равно сумме модулей разностей элементов, стоящих на одних и тех же местах в соответствующих им матрицах.

Легко видеть, что расстояние Кемени – это число несовпадающих элементов в матрицах || a(i,j) || и || b(i,j) ||.Расстояние Кемени основано на некоторой системе аксиом. В дальнейшем под влиянием Кемени были предложены различные системы аксиом для получения расстояний в тех или иных нужных для социально—экономических исследований пространствах, например, в пространствах множеств.

Медиана Кемени и законы больших чисел.С помощью расстояния Кемени находят итоговое мнение комиссии экспертов. Пусть А 1 , А 2 , А 3 ,…, А р – ответы р экспертов, представленные в виде бинарных отношений. Для их усреднения используют т. н. медиану КемениArg min ∑ D (A i ,A) , где Arg min – то или те значения А , при которых достигает минимума указанная сумма расстояний Кемени от ответов экспертов до текущей переменной А , по которой и проводится минимизация. Таким образом, ∑ D (A i ,A) = D (A 1 ,A) + D (A 2 ,A) + D (A 3 ,A) +…+ D (A р ,A) . Кроме медианы Кемени, используют среднее по Кемени,в котором вместо D (A i ,A) стоит D 2 (A i ,A) . Медиана Кемени – частный случай определения эмпирического среднего в пространствах нечисловой природы. Для нее справедлив закон больших чисел, т. е. эмпирическое среднее приближается при росте числа составляющих (т. е. р – числа слагаемых в сумме), к теоретическому среднему: Arg min ∑ D (A i ,A) → Arg min М D (A 1 , A) . Здесь М – символ математического ожидания. Предполагается, что ответы р экспертов А 1 , А 2 , А 3 ,…, А р есть основания рассматривать как независимые одинаково распределенные случайные элементы (т. е. как случайную выборку) в соответствующем пространстве произвольной природы, например, в пространстве упорядочений или отношений эквивалентности. Систематически эмпирические и теоретические средние и соответствующие законы больших чисел изучены в ряде работ.

Законы больших чисел показывают, во—первых, что медиана Кемени обладает устойчивостью по отношению к незначительному изменению состава экспертной комиссии; во—вторых, при увеличении числа экспертов она приближается к некоторому пределу. Его естественно рассматривать как истинное мнение экспертов, от которого каждый из них несколько отклонялся по случайным причинам. Рассматриваемый здесь закон больших чисел является обобщением известного в статистике «классического» закона больших чисел. Он основан на иной математической базе – теории оптимизации, в то время как «классический» закон больших чисел использует суммирование. Упорядочения и другие бинарные отношения нельзя складывать, поэтому приходится применять иную математику. Вычисление медианы Кемени – задача целочисленного программирования. В частности, для ее нахождения используется различные алгоритмы дискретной математики, в частности, основанные на методе ветвей и границ. Применяют также алгоритмы, основанные на идее случайного поиска, поскольку для каждого бинарного отношения нетрудно найти множество его соседей.

Метод медиан рангов.Значит, итог расчетов – ранжировка (3), и на ее основе предстоит принимать решение? Но тут наиболее знакомый с современной эконометрикой член Правления вспомнил, что ответы экспертов измерены в порядковой шкале, а потому для них неправомерно проводить усреднение методом средних арифметических. Надо использовать метод медиан. Что это значит? Надо взять ответы экспертов, соответствующие одному из проектов, например, проекту Д. Это ранги 5, 5, 1, 6, 8, 5, 6, 5, 6, 5, 7, 1. Затем их надо расположить в порядке неубывания (проще было бы сказать – «в порядке возрастания», но поскольку некоторые ответы совпадают, то приходится использовать непривычный термин «неубывание»). Получим последовательность: 1, 1, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 7, 8. На центральных местах – шестом и седьмом – стоят 5 и 5. Следовательно, медиана равна 5.

Медианы совокупностей из 12 рангов, соответствующих определенным проектам, приведены в предпоследней строке табл.2 (при этом медианы вычислены по обычным правилам статистики – как среднее арифметическое центральных членов вариационного ряда). Итоговое упорядочение по методу медиан приведено в последней строке таблицы. Ранжировка (т. е. упорядочение – итоговое мнение комиссии экспертов) по медианам имеет вид: