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A New Multi-Attribute Group Decision-Making Method Based on Einstein Bonferroni Operators Under Interval-Valued Fermatean Hesitant Fuzzy Environment

A New Multi-Attribute Group Decision-Making Method Based on Einstein Bonferroni Operators Under Interval-Valued Fermatean Hesitant Fuzzy Environment

期刊 Scientific Reports
发表 2024 年 05 月
作者 Siyue Lei · Xiuqin Ma · Hongwu Qin · Yibo Wang · Jasni Mohamad Zain
模糊决策区间值费马犹豫模糊集Einstein t-范数Bonferroni 平均群决策心血管疾病诊断

这篇文章讨论的是区间值费马犹豫模糊环境下的多属性群决策问题。作者认为,现有 IVFHFS 相关 MAGDM 方法虽然能描述更复杂的不确定信息,但对运算法则的研究还不充分,同时大多没有显式处理属性之间的相互关系,方法灵活性也不足。为此,文章在 Einstein t-范数框架下系统扩展 IVFHFS 的运算规律,进一步构造 Einstein Bonferroni 聚合算子及其加权形式,并据此提出一套新的 MAGDM 方法,最后用心血管疾病诊断案例验证方法的可行性与有效性。

研究背景

费马模糊集及其犹豫、区间值扩展,是近年来处理高不确定决策信息的重要工具。与直觉模糊集、毕达哥拉斯模糊集相比,费马类结构在表示“隶属-非隶属-犹豫”复杂关系时更灵活;再叠加“区间值”和“犹豫”之后,可以更充分刻画专家在评价时的摇摆、模糊与区间不确定性。

但表达能力增强之后,决策方法也会面临两个直接问题:

  1. 底层运算规则如果不够清晰,后续聚合和排序很容易失去一致性;
  2. 如果聚合算子把各属性看成彼此独立,就难以反映真实决策中常见的属性联动关系。

这篇论文的切入点非常明确:一方面补足 IVFHFS 在 Einstein 运算下的规则体系,另一方面用 Bonferroni 平均去刻画属性之间的交互关系。

主要贡献

  1. 系统扩展 IVFHFS 在 Einstein t-范数下的运算法则

    文章首先不是直接给出聚合算子,而是从运算层面重新梳理区间值费马犹豫模糊信息在 Einstein t-范数与 t-余范数框架下的基本规律。这个步骤很关键,因为只有运算规则完整,后续构造的聚合结果才有一致的数学基础。

  2. 提出 IVFHF Einstein Bonferroni 平均算子

    在 Einstein 运算基础上,文章构造了 interval-valued Fermatean hesitant fuzzy Einstein Bonferroni mean operator。Bonferroni 类算子的核心优势是可以反映属性之间的相互作用,而不是简单把各属性视为完全独立。因此,这一设计本质上是在 IVFHFS 环境下把“信息表达能力”和“属性交互建模能力”结合起来。

  3. 提出加权 Einstein Bonferroni 平均算子

    文章进一步给出了加权版本,即 interval-valued Fermatean hesitant fuzzy Einstein weighted Bonferroni mean operator。相比非加权版本,加权形式更适合实际群决策,因为它允许不同属性的重要性不同,也更容易嵌入标准 MAGDM 流程。

  4. 给出新的 MAGDM 方法

    在上述算子基础上,作者构建了一套新的群决策流程。整体思路可以概括为:

    IVFHFS 评价信息Einstein 运算扩展Bonferroni 聚合方案排序\text{IVFHFS 评价信息} \rightarrow \text{Einstein 运算扩展} \rightarrow \text{Bonferroni 聚合} \rightarrow \text{方案排序}

    这套方法相对于普通平均型聚合方法的改进点主要在两处:

    • 能处理区间值费马犹豫模糊信息;
    • 能通过 Bonferroni 机制显式考虑属性间关系。
  5. 强调方法灵活性

    摘要里专门指出,所提聚合算子比现有方法“far more flexible”。这说明作者并不只是追求定义新算子,而是希望通过 Einstein 参数化与 Bonferroni 结构,让方法在不同决策偏好和不同属性关联强度下都具备适应性。

应用与实验解读

文章最终使用心血管疾病诊断作为验证案例。这一点很有代表性,因为医疗诊断中的评价往往天然具备以下特征:

  • 医生判断存在模糊和犹豫;
  • 指标值常以区间形式出现;
  • 各症状或检测指标之间并非独立。

因此,IVFHFS 与 Einstein Bonferroni 聚合的组合在这个场景下是有现实意义的,而不是为了数学形式复杂而复杂。

从文章摘要给出的定位来看,实验主要承担三项任务:

  1. 验证所提算子确实可以在 IVFHFS 环境下稳定运行;
  2. 验证考虑属性关系后,决策结果比现有方法更合理;
  3. 证明该方法在实际医学诊断场景下具有可操作性。

这意味着这篇文章的价值主要不在大规模实验对比,而在于把一套新的 IVFHFS 运算与聚合框架真正落到一个可信应用场景中。

简要评价

这篇论文属于比较典型的“运算规则扩展 + 新聚合算子 + 决策流程应用”型工作。它的核心贡献不是换一种打分函数,而是把 Einstein 运算和 Bonferroni 平均一起移植到 IVFHFS 环境里,使方法同时具备:

  • 更强的不确定信息表示能力;
  • 对属性交互关系的建模能力;
  • 面向实际诊断问题的可用性。

如果把它放在实验室这批论文的整体脉络里看,这篇文章更偏“基础算子与决策框架”层面,和后续的 Choquet-VIKOR、Banzhaf 动态权重、Mahalanobis-GCA、三支决策等工作可以视为连续推进关系:它更早地解决了“复杂模糊环境下如何合理聚合”的底层问题。

基本信息

项目内容
期刊Scientific Reports
卷期Vol. 14
发表时间2024-05-29
DOI10.1038/s41598-024-62762-0
作者Siyue Lei, Xiuqin Ma, Hongwu Qin, Yibo Wang, Jasni Mohamad Zain
关键词Interval-valued Fermatean hesitant fuzzy sets; Einstein t-norms; Bonferroni mean; Multi-attribute group decision-making