Когнитивный подход к моделированию систем

 

Реферат.

По дисциплине: Теория систем и системный анализ.

На тему: Когнитивный подход к моделированию систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Когнитивный подход к моделированию  систем.

Содержание:

1)Введение  [2-3стр.]

2)Когнитивное моделирование.[3-26]

{

• Когнитивная (познавательно-целевая) структуризация знаний об исследуемом объекте и внешней для него среды на основе PEST-анализа и SWOT-анализа [5стр.]

• Цель построения когнитивной модели[11стр.]
• Ориентированный граф (когнитивная карта)[12стр.]
• Основные проблемы построения когнитивной модели[17стр.]
• Структурное и когнитивное моделирование сравнение.[24стр.]

}

3)Заключение [26стр.]

4)Список  литературы [25-26стр.]

 

ВВЕДЕНИЕ

Одно из наиболее продуктивных решений проблем, возникающих  в области управления и организации, состоит в применении когнитивного анализа.

Методология когнитивного моделирования, предназначенная для анализа  и принятия решений в плохо  определенных ситуациях, была предложена американским исследователем Р. Аксельродом.

Изначально когнитивный  анализ сформировался в рамках социальной психологии, а именно – когнитивизма, занимающегося изучением процессов восприятия и познания.

Применения разработок социальной психологии в теории управления привело  к формированию особой отрасли знаний – когнитологии, концентрирующейся на исследовании проблем управления и принятия решений.

Сейчас методология  когнитивного моделирования развивается  в направлении совершенствования  аппарата анализа и моделирования  ситуаций.

Теоретические достижение когнитивного анализа стали  основой для создания компьютерных систем, ориентированных на решение  прикладных задач в сфере управления.

Работы по развитию когнитивного подхода и  его применению для анализа и  управления так называемыми слабоструктурированными  системами в Росси проводятся в настоящее время в Институте  проблем управления РАН.

 
Технология когнитивного моделирования  позволяет исследовать проблемы с нечеткими факторами и взаимосвязями, учитывать изменения внешней  среды, использовать объективно сложившиеся  тенденции развития ситуации в своих  интересах. 
Такие технологии завоевывают все большее и большее доверие у структур, занимающихся стратегическим и оперативным планированием на всех уровнях и во всех сферах управления. Применение когнитивных технологий в экономической сфере позволяет в сжатые сроки разработать и обосновать стратегию экономического развития предприятия, банка, региона или целого государства с учетом влияния изменений во внешней среде. В сфере финансов и фондового рынка когнитивные технологии позволяют учесть ожидания участников рынка. В военной области и области информационной безопасности применение когнитивного анализа и моделирования позволяет противостоять стратегическому информационному оружию, распознавать конфликтные структуры, не доводя конфликт до стадии вооруженного столкновения.

Название  когнитивный (cognito) в переводе с латинского имеет интересную этимологию. Он состоит из частей “co-“ (“вместе”) + “gnoscere” (“знаю”).

 

 

 

 

Когнитивное моделирование.

Сложности анализа процессов принятия управленческих решений в таких  областях как экономика,  социология,  экология и т.п.  Обусловлены рядом  особенностей, присущих этим областям, а именно:   многоаспектностью  происходящих в них процессов  и их взаимосвязанностью; отсутствием  достаточной количественной информации о динамике процессов; изменчивостью  характера процессов во времени  и т.д. В силу указанных особенностей экономические,  социальные и т.п.  системы называются слабоструктурированными системами. Для анализа и управления такого рода системами применяется когнитивный подход, который позволяет увидеть и осознать логику развития событий при большом количестве взаимозависимых факторов.

Методология когнитивного моделирования  основана на моделировании субъективных представлений экспертов о ситуации и включает: методологию структуризации ситуации: модель представления знаний эксперта в виде знакового орграфа (когнитивной карты).

В основе технологии когнитивного анализа и  моделирования (рисунок 1) лежит когнитивная (познавательно-целевая) структуризация знаний об объекте и внешней для  него среды.

Рисунок 1. Технология когнитивного анализа  и моделирования

 

Когнитивная структуризация предметной области - это выявление будущих целевых и нежелательных состояний объекта управления и наиболее существенных (базисных) факторов управления и внешней среды, влияющих на переход объекта в эти состояния, а также установление на качественном уровне причинно-следственных связей между ними, с учетом взаимовлияния факторов друг на друга.

Результаты  когнитивной структуризации отображаются с помощью когнитивной карты. “Когнитивная карта” является ключевым понятием в когнитивном моделировании,  представляющая собой взвешенный ориентированный граф,  в котором вершины взаимно однозначно соответствуют факторам,  в терминах которых описывается предметная область,  а дуги отображают непосредственные связи (взаимовлияния)  между факторами.  Взаимовлияния могут быть положительными, и отрицательными. Для отображения степени влияния используют совокупность лингвистических переменных и соответствующую ей совокупность числовых значений из интервала [0, 1]: «очень слабое» – 0,1, «умеренное» – 0,3, «существенное» – 0,5, «сильное» – 0,7 и «очень сильное» – 0,9 (допустимы и промежуточные значения). При этом могут формироваться когнитивные карты различной степени общности, «масштаба» и организации (например, карта-обозрение или карта-путь в зависимости от полноты представленности пространственных отношений и присутствия выраженной точки отсчета). Выделяют карту-путь как последовательное представление связей между объектами по определенному маршруту, и карту-обозрение как одновременное представление пространственного расположения объектов.

 Когнитивная  (познавательно-целевая) структуризация  знаний об исследуемом объекте  и внешней для него среды  на основе PEST-анализа и SWOT-анализа

Отбор базисных факторов проводится путем применения PEST-анализа, выделяющего четыре основные группы факторов (аспекта), определяющих поведение исследуемого объекта (рисунок 2):

Policy - политика;          Society - общество (социокультурный аспект);

Economy - экономика;  Technology - технология

 

 

Рисунок 2. Факторы PEST-анализа

 

Для каждого  конкретного сложного объекта существует свой особый набор наиболее существенных факторов, определяющих его поведение  и развитие.

PEST-анализ  можно рассматривать как вариант  системного анализа, т.к факторы, относящиеся к перечисленным четырем аспектам, в общем случае тесно взаимосвязаны и характеризуют различные иерархические уровни общества, как системы.

В этой системе  есть детерминирующие связи, направленные с нижних уровней иерархии системы  к верхним (наука и технология влияет на экономику, экономика влияет на политику), а также обратные и  межуровневые связи. Изменение любого из факторов через эту систему связей может влиять на все остальные. Эти изменения могут представлять угрозу развитию объекта, или, наоборот, предоставлять новые возможности для его успешного развития.

Следующий шаг - ситуационный анализ проблем, SWOT-анализ (рисунок 3):

Strengths - сильные стороны; Weaknesses - недостатки, слабые стороны;

Opportunities - возможности; Threats - угрозы.

Рисунок 3. Факторы SWOT-анализа

Он включает анализ сильных и слабых сторон развития исследуемого объекта в их взаимодействии с угрозами и возможностями и  позволяет определить актуальные проблемные области, узкие места, шансы и  опасности, с учетом факторов внешней  среды.

Возможности определяются как обстоятельства, способствующие благоприятному развитию объекта.

Угрозы - это ситуации, в которых может быть нанесен ущерб объекту, например, может быть нарушено его функционирование или он может лишиться имеющихся преимуществ. На основании анализа различных возможных сочетаний сильных и слабых сторон с угрозами и возможностями формируется проблемное поле исследуемого объекта.

Проблемное поле - это совокупность проблем, существующих в моделируемом объекте и окружающей среде, в их взаимосвязи друг с другом.

Наличие такой информации - основа для определения  целей (направлений) развития и путей  их достижения, выработки стратегии  развития.

Когнитивное моделирование на основе проведенного ситуационного анализа позволяет  подготовить альтернативные варианты решений по снижению степени риска  в выделенных проблемных зонах, прогнозировать возможные события, которые могут  тяжелее всего отразиться на положении  моделируемого объекта.

 

 

Когнитивный анализ состоит  из нескольких этапов, на каждом из которых  реализуется определённая задача. Последовательное решение этих задач приводит к  достижению главной цели когнитивного анализа. Исследователи приводят разную номенклатуру этапов в зависимости  от специфики изучаемого объекта (объектов). Если суммировать и обобщить все  эти подходы, то можно выделить следующие  этапы, характерные для когнитивного анализа любой ситуации.

1. Формулировка цели и задач исследования.
2. Изучение сложной ситуации с позиций поставленной цели: сбор, систематизация, анализ существующей статистической и качественной информации относительно объекта управления и его внешней среды, определение присущих исследуемой ситуации требований, условий и ограничений.
3. Выделение основных факторов, воздействующих на развитие ситуации.
4. Определение взаимосвязи между факторами путем рассмотрения причинно-следственных цепочек (построение когнитивной карты в виде ориентированного графа).
5. Изучение силы взаимовлияния разных факторов. Для этого используются как математические модели, описывающие некоторые точно выявленные количественные зависимости между факторами, так и субъективные представления эксперта относительно неформализуемых качественных взаимоотношений факторов.

(В результате прохождения этапов 3 – 5 строится, в конечном итоге,  когнитивная модель ситуации (системы), которая отображается в виде  функционального графа. Поэтому можно сказать, что этапы 3 – 5 представляют собой когнитивное моделирование. Более подробно все эти стадии и основные понятия когнитивного моделирования будут рассмотрены ниже).

6. Проверка адекватности когнитивной модели реальной ситуации (верификация когнитивной модели).
7. Сценарное моделирование: Определение с помощью когнитивной модели возможных вариантов развития ситуации (системы), обнаружение путей, механизмов воздействия на ситуацию с целью достижения желаемых результатов, предотвращения нежелательных последствий, то есть выработка стратегии управления. Задание целевых, желаемых направлений и силы изменения тенденций процессов в ситуации. Выбор комплекса мероприятий (совокупности управляющих факторов), определение их возможной и желаемой силы и направленности воздействия на ситуацию (конкретно-практическое применение когнитивной модели).

Выявление реальных вариантов развития системы на основе когнитивного анализа  осуществляется в рамках так называемого  сценарного подхода. Причём, понятие  «сценарий» включает в себя  возможный  вариант развития и условия, при  которых он реализуется. Сценарий определяется как «совокупность тенденций, характеризующих  ситуацию в настоящий момент, желаемых целей развития, комплекса мероприятий, воздействующих на развитие ситуации, и системы наблюдаемых параметров (факторов), иллюстрирующих поведение процессов». Возможно несколько сценариев развития ситуации, осуществление одного из которых определяется потенциалом системы (наметившимися в ней тенденциями) и корректирующими усилиями субъекта управления.

Рассмотрим детально каждый из приведённых  этапов (за исключением первого и  второго, которые являются подготовительными), механизмы реализации частных задач каждого из этапов, а также проблемы, возникающие на разных стадиях когнитивного анализа.

Цель построения когнитивной модели

Когнитивное моделирование способствует лучшему пониманию проблемной ситуации, выявлению противоречий и качественному  анализу системы. Цель моделирования  состоит в формировании и уточнении  гипотезы о функционировании исследуемого объекта, рассматриваемого как сложная  система, которая состоит из отдельных, но все же связанных между собой  элементов и подсистем. Для того чтобы понять и проанализировать поведение сложной системы, строят структурную схему причинно-следственных связей элементов системы. Анализ этих связей необходим для реализации различных управлений процессами в  системе.

Основные этапы когнитивного моделирования

В общих чертах этапы когнитивного моделирования рассмотрены выше. В трудах специалистов ИПУ РАН  содержится конкретизированное изложение этих этапов. Выделим основные:

• Выявление факторов, характеризующих проблемную ситуацию, развитие системы (среды). Например, суть проблемы неплатежей налогов можно сформулировать в факторах «Неплатежи налогов», «Собираемость налогов», «Доходы бюджета», «Расходы бюджета», «Дефицит бюджета» и др.
• Выявление связей между факторами. Определение направления влияний и взаимовлияний между факторами. Например, фактор «Уровень налогового бремени» влияет на «Неплатежи налогов».
• Определение характера влияния (положительное, отрицательное, +\-) Например, увеличение (уменьшение) фактора «Уровень налогового бремени» увеличивает (уменьшает) «Неплатежи налогов» - положительное влияние; а увеличение (уменьшение) фактора «Собираемость налогов» уменьшает (увеличивает) «Неплатежи налогов» - отрицательное влияние. (На этом этапе осуществляется построение когнитивной карты в виде ориентированного графа.)
• Определение силы влияния и взаимовлияния факторов (слабо, сильно) Например, увеличение (уменьшение) фактора «Уровень налогового бремени» «значительно» увеличивает (уменьшает) «Неплатежи налогов» (Окончательное построение когнитивной модели в виде функционального графа).