A Multi-Criteria Decision-Making Method Based on Discrete Z-Numbers and Aczel-Alsina Aggregation Operators and Its Application on Early Diagnosis of Depression
这篇文章研究的是一种面向不可靠、不完全心理评估信息的多准则决策方法。作者以离散 Z-numbers 为信息表示基础,将“评价值”和“评价可靠度”同时纳入建模,再结合 Aczel-Alsina 三角范数与三角余范数构造新的聚合算子,进一步给出基于理想度的评分函数,最终形成一套可处理大规模数据的 MCDM 方法,并将其应用到抑郁早期诊断场景中的 DASS 数据分析。
研究背景
传统 MCDM 方法通常默认输入评价是确定或至少可靠的,但在心理健康评估这类问题中,这个前提往往并不成立。无论是量表数据、专家判断,还是行为症状描述,都可能同时带有两层不确定性:
- 评价本身是不精确的;
- 对该评价的置信程度也未必稳定。
Z-number 的核心价值就在于把这两层信息同时编码进去。相比只表示模糊值而不表示可信度的普通模糊模型,Z-number 更适合处理医学诊断、心理评估这类“数据本身带置信度”的问题。
但 Z-number 的实际决策应用一直有两个难点:
- 如何设计既能保留信息、又便于大规模计算的聚合算子;
- 如何在大样本场景下对 Z-number 进行高效预处理、排序与比较。
这篇文章的路线很清楚,就是围绕这两个问题做系统化处理。
主要贡献
离散 Z-numbers 的决策建模框架
文章不是采用连续 Z-number,而是使用离散 Z-numbers(DZs)进行表达。这意味着评价信息被表示为更易计算、也更适合离散问卷或等级型数据处理的结构,和 DASS 这类量表数据的形式更匹配。
Aczel-Alsina 聚合算子在 DZs 上的扩展
文中围绕 AA aggregation operators 展开了专门构造,并给出了 AA TN 和 AA TCN。这里的关键点是:作者并不是简单把已有均值或加权算子搬到 Z-number 上,而是基于 Aczel-Alsina 这一类更灵活的运算框架,建立适用于 DZs 的聚合机制。
这类设计通常有两个优势:
- 参数可调,能适应不同风险偏好或信息融合强度;
- 在“乐观聚合”和“保守聚合”之间提供更平滑的调节空间。
基于理想度的评分函数
文章专门提出了一个“score function based on ideal degree”。这说明作者意识到仅靠传统得分函数难以充分比较 DZs 之间的优劣,因此引入了“与理想状态的接近程度”作为排序依据。这个思路比较重要,因为在心理健康评估中,最终目标往往不是抽象排序,而是判断个体距离“风险状态”或“健康状态”有多近。
面向大规模数据的新预处理方法
目录中单列了 “A new data preprocessing method” 以及 “Process one alternative / Process multiple alternatives on large-scale datasets”,说明作者不仅设计了理论模型,也考虑了实际数据落地时的规模问题。对 Z-number 来说,这一点尤其关键,因为很多方法在小样本例子上可行,但一旦数据量变大,计算与表示成本会急剧上升。
完整的 MCDM 决策流程
文章最终形成的是一套完整流程,而不是单一算子:
这也是这篇论文的工程价值所在。它并非只给出新的数学定义,而是将定义、排序、预处理和应用连接为一条完整链路。
应用与实验解读
这篇文章把方法应用到 DASS(Depression Anxiety Stress Scale)相关抑郁早筛场景。从目录看,作者专门设置了:
- Application on the DASS:说明真实应用不是附带案例,而是文章主场景;
- Sensitivity Analysis:考察参数变化对决策结果的影响;
- Comparative Analysis:包含与现有 AA 方法、当前心理健康 MCDM 方法、以及复杂度和灵活性方面的比较。
这几个部分合在一起,说明作者验证的不只是“这个方法能算”,而是更进一步验证:
- 在心理健康早筛任务上是否有现实意义;
- 参数是否稳定,不会一调就大幅改变排序;
- 相比现有 Z-number / AA 聚合方法是否更灵活;
- 在大规模数据条件下是否还能维持可接受的计算复杂度。
从方法定位看,这篇文章的最大特点是把 Z-number 的可信度建模能力 与 AA 聚合的灵活参数结构 结合起来,再通过 理想度评分 落到具体排序上。对抑郁早筛这种既涉及模糊症状判断、又涉及结果可靠性的任务而言,这个组合是有针对性的。
简要评价
这篇工作更偏向一篇“信息表示 + 聚合 + 排序 + 应用”一体化的方法论文。它的亮点不在于单个公式非常复杂,而在于把离散 Z-number 真正推进到了可落地的 MCDM 应用上,尤其是心理健康这一类带明显不确定性和可靠度差异的场景。
如果和实验室前面几篇论文对比:
- Choquet-VIKOR 关注属性交互;
- Banzhaf 模型关注动态权重;
- Mahalanobis-GCA 关注相关性与遗憾行为;
- 三支决策论文关注客观风险规避与预序关系;
- 这篇文章则把重点放在 Z-number 可信度建模 与 AA 聚合下的心理健康筛查决策。
所以它补的是另一条方法线:不是 q-ROFS,而是 离散 Z-number + Aczel-Alsina 聚合 的决策框架。
基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 期刊 | Engineering Applications of Artificial Intelligence |
| 卷期 | Vol. 139 (2025), Article 109484 |
| DOI | 10.1016/j.engappai.2024.109484 |
| 作者 | Dong Ren, Xiuqin Ma, Hongwu Qin, Siyue Lei, Xuli Niu |
| 关键词 | Multi-criteria decision-making, Fuzzy sets, Discrete Z-numbers, Aczel-Alsina aggregation operator |