Когнитивный подход к моделированию систем

Таким образом, в когнитивную модель входят когнитивная карта (ориентированный  граф) и веса дуг графа (оценка взаимовлияния  или влияния факторов). При определении  весов дуг ориентированный граф превращается в функциональный.

Проблемы выявления факторов, оценки взаимовлияния факторов и типология  факторов будут рассмотрены в  пунктах 5 и 6; здесь же рассмотрим такие  базовые понятия когнитивного моделирования  как когнитивная карта и функциональный граф.

 Ориентированный  граф (когнитивная карта) 

В рамках когнитивного подхода  довольно часто термины «когнитивная карта» и «ориентированный граф»  употребляются как равнозначные; хотя, строго говоря, понятие ориентированный  граф шире, а термин «когнитивная карта» указывает лишь на одно из применений ориентированного графа.

Когнитивная карта состоит  из факторов (элементов системы) и  связей между ними.

Для того чтобы понять и проанализировать поведение сложной системы, строят структурную схему причинно-следственных связей элементов системы (факторов ситуации). Два элемента системы А и В, изображаются на схеме в виде отдельных точек (вершин), соединённых ориентированной дугой, если элемент А связан с элементом В причинно-следственной связью: А à В, где: А - причина, В - следствие.

Факторы могут влиять друг на друга, причем такое влияние, как  уже указывалось, может быть положительным, когда увеличение (уменьшение) одного фактора приводит к увеличению (уменьшению) другого фактора, и отрицательным, когда увеличение (уменьшение) одного фактора приводит к уменьшению (увеличению) другого фактора. Причём, влияние может иметь и переменный знак в зависимости от возможных дополнительных условий.

Подобные схемы представления  причинно-следственных связей широко используются для анализа сложных  систем в экономике и социологии.

Пример когнитивной карты  некоторой экономической ситуации приведен на рис.1.

Рисунок 1. Ориентированный  граф.

 

6. Функциональный  граф (завершение построения когнитивной  модели)

Когнитивная карта отображает лишь факт наличия влияний факторов друг на друга. В ней не отражается ни детальный характер этих влияний, ни динамика изменения влияний в  зависимости от изменения ситуации, ни временные изменения самих  факторов. Учет всех этих обстоятельств требует перехода на следующий уровень структуризации информации, то есть к когнитивной модели.

На этом уровне каждая связь  между факторами когнитивной  карты раскрывается соответствующими зависимостями, каждая из которых может  содержать как количественные (измеряемые) переменные, так и качественные (не измеряемые) переменные. При этом количественные переменные представляются естественным образом в виде их численных значений. Каждой же качественной переменной ставится в соответствие совокупность лингвистических  переменных, отображающих различные  состояния этой качественной переменной (например, покупательский спрос может  быть «слабым», «умеренным», «ажиотажным» и т.п.), а каждой лингвистической  переменной соответствует определенный числовой эквивалент в шкале [0,1]. По мере накопления знаний о процессах, происходящих в исследуемой ситуации, становится возможным более детально раскрывать характер связей между факторами.

Формально, когнитивная модель ситуации может, как и когнитивная  карта, быть представлена графом, однако каждая дуга в этом графе представляет уже некую функциональную зависимость  между соответствующими факторами; т.е. когнитивная модель ситуации представляется функциональным графом.

Пример функционального графа, отражающего ситуацию в условном регионе представлен на рис. 2.

Рисунок 2. Функциональный граф.

Заметим, что данная модель является демонстрационной, поэтому  многие факторы внешней среды  в ней не учтены.

 

7. Виды  факторов

Для структуризации ситуации (системы) исследователи подразделяют факторы (элементы) на различные группы, каждая из которых обладает определённой спецификой, а именно - функциональной ролью в моделировании. Причём, в  зависимости от специфики анализируемой  ситуации (системы) типология факторов (элементов) может быть различна. Здесь  я выделю некоторые виды факторов, использующиеся при когнитивном  моделировании большинства систем (ситуаций, сред).

Во-первых, среди всех обнаруженных факторов выделяются базовые (воздействующие на ситуацию существенным образом, описывающие суть проблемы) и «избыточные» (малозначащие) факторы, «слабо связанные» с «ядром» базисных факторов.

При анализе конкретной ситуации эксперт обычно знает или предполагает, какие изменения базисных факторов являются для него желательными. Факторы, представляющие наибольший интерес  для эксперта, называются целевыми. В.И. Максимов, Е.К. Корноушенко, С.В. Качаев следующим образом описывают целевые факторы: «Это – “выходные” факторы когнитивной модели. Задача выработки решений по управлению процессами в ситуации состоит в том, чтобы обеспечить желательные изменения целевых факторов, это – цель управления. Цель считается корректно заданной, если желательные изменения одних целевых факторов не приводят к нежелательным изменениям других целевых факторов».

В исходном множестве базисных факторов выделяется совокупность так называемых управляющих факторов - «”входных” факторов когнитивной модели, через которые подаются управляющие воздействия в модель. Управляющее воздействие считается согласованным с целью, если оно не вызывает нежелательных изменений ни в каком из целевых факторов». Для выявления управляющих факторов определяются факторы, влияющие на целевые. Управляющие факторы в модели будут являться потенциально возможными рычагами воздействия на ситуацию.

Влияние управляющих факторов суммируется  в понятии «вектор управляющих  воздействий» – совокупность факторов, на каждый из которых подается управляющий  импульс заданной величины.

Факторы ситуации (или элементы системы) могут также подразделяться на внутренние (принадлежащие самому объекту управления и находящиеся под более или менее полным контролем руководства) и внешние (отражающие воздействие на ситуацию или систему внешних сил, которые могут не контролироваться или лишь косвенно контролироваться субъектом управления).

Внешние факторы обычно разделяются  на предсказуемые, возникновение и поведение которых можно предвидеть на основе анализа имеющейся информации, и на непредсказуемые, о поведении которых эксперт узнает лишь после их возникновения.

Иногда исследователи  выделяют так называемые факторы-индикаторы, отражающие и объясняющих развитие процессов в проблемной ситуации (системе, среде). Для подобных целей используется также понятие интегральных показателей (факторов), по изменению которых можно судить об общих тенденциях в данной сфере.

Факторы характеризуются  также тенденцией изменения своих  значений. Различают следующие тенденции: рост, снижение. В случае отсутствия изменения фактора говорят об отсутствии тенденции или о нулевой тенденции.

Наконец, следует отметить, что возможно выявление причинных факторов и факторов-следствий, кратковременных и долгосрочных факторов.

 

8. Основные проблемы  построения когнитивной модели

Существуют две главные проблемы построения когнитивной модели.

Во-первых, трудности вызывает выявление  факторов (элементов системы) и ранжирование факторов (выделение базисных и второстепенных) (на этапе построения ориентированного графа).

Во-вторых,  выявление степени  взаимовлияния факторов (определение  весов дуг графа) (на этапе построения функционального графа).

Выявление факторов (элементов системы)

Можно констатировать, что исследователями  не разработан чёткий алгоритм выявления  элементов исследуемых систем. Предполагается, что изучаемые факторы ситуации уже известны эксперту, проводящему  когнитивный анализ.

Обычно при рассмотрении крупных (например, макроэкономических) систем применяется так называемый PEST-анализ (Policy - политика, Economy - экономика, Society - общество, Technology – технология), предполагающий выделение 4-х основных групп факторов, посредством которых анализируется политический, экономический, социокультурный и технологический аспекты среды. Подобный подход хорошо известен во всех социально-экономических науках.

PEST-анализ - это инструмент  исторически сложившегося четырехэлементного  стратегического анализа внешней  среды. При этом для каждого конкретного сложного объекта существует свой особый набор ключевых факторов, которые непосредственно и наиболее существенным образом влияет на объект. Анализ каждого из выделенных аспектов проводится системно, так как в жизни все эти аспекты между собой тесно взаимосвязаны.

Кроме того, предполагается, что эксперт может судить о  номенклатуре факторов, сообразуясь  со своими субъективными представлениями. Так, «Фундаментальный» анализ финансовых ситуаций, близкий по некоторым параметрам к когнитивному анализу, базируется на  наборе базисных факторов (финансово-экономических  показателей) - как макроэкономических, так и более низкого порядка, как долгосрочных, так и краткосрочных. Эти факторы, в соответствие с  «фундаментальным» подходом определяются на основе здравого смысла.

Таким образом, единственный вывод, который  можно сделать относительно процесса выявления факторов, заключается  в том, что аналитик, преследуя  эту цель, должен руководствоваться  уже готовыми знаниями разных социально-экономических  наук, занимающихся конкретным изучением  разнообразных систем, а также  своим опытом и интуицией.

Два подхода к  выявлению связей между факторами

Для отображения характера взаимодействия факторов используются позитивный и  нормативный подходы.

Позитивный подход основывается на учете объективного характера взаимодействия факторов и позволяет провести дуги, приписать им знаки (+ / -) и точные веса, то есть отразить характер этого взаимодействия. Этот подход применим в том случае, если взаимосвязь факторов может быть подвергнута формализации и выражена математическими формулами, устанавливающими точные количественные взаимосвязи.

Однако далеко не все реальные системы  и их подсистемы описываются теми или иными математическими формулами. Можно сказать, что формализованы  лишь некоторые частные случаи взаимодействия факторов. Более того, чем сложнее  система, тем менее вероятность  её исчерпывающего описания посредством  традиционных математических моделей. Это связано прежде всего с фундаментальными свойствами нестабильных, слабоструктурированных систем. Поэтому позитивный подход дополняется нормативным.

Нормативный подход основывается на субъективном, оценочном восприятии взаимодействия факторов и его использование также позволяет приписать дугам веса, т. е. отразить силу (интенсивность) взаимодействия факторов. Выяснение влияний факторов друг на друга и оценки этих влияний опираются на «прикидки» эксперта и выражаются в количественном виде с помощью шкалы [-1,1] или лингвистическими переменными типа «сильно», «слабо», «умеренно». Иначе говоря, при нормативном подходе перед экспертом стоит задача интуитивно определить силу взаимовлияния факторов, основываясь на своих знаниях о качественной взаимосвязи.

Кроме того, как уже упоминалось, эксперту требуется определить отрицательный  или положительных характер влияния  факторов, а не только силу влияния. При осуществлении этой задачи, очевидно, возможно использование двух означенных выше подходов.

 

Проблема определения  силы воздействия факторов

Итак, важнейшая  проблема когнитивного моделирования  – выявления весов дуг графа  – то есть количественная оценка взаимовлияния  или влияния факторов. Дело в том, что когнитивной подход применяется  при исследовании нестабильной, слабоструктурированной среды. Напомним, что её характеристики: изменчивость, трудноформализуемость, многофакторность и т.д. Такова специфика всех систем, в которые включены люди. Поэтому неработоспособность традиционных математических моделей во многих случаях – это не методологический порок когнитивного анализа, а фундаментальной свойство предмета исследования.

Таким образом, важнейшей  особенностью большинства изучаемых  в теории управления ситуаций является наличие в них мыслящих участников, причем каждый из которых по-своему представляет ситуацию и принимает те или иные решения, исходя из «своего»  представления. Как отметил Дж. Сорос в своей книге «Алхимия финансов», «когда в ситуации действуют мыслящие участники, последовательность событий не ведет напрямую от одного набора факторов к другому; вместо этого она перекрестным образом... соединяет факторы с их восприятиями, а восприятия с факторами». Это приводит к тому, что «процессы в ситуации ведут не к равновесию, а к никогда не заканчивающемуся процессу изменений». Отсюда следует, что достоверное предсказание поведения процессов в ситуации невозможно без учета оценки этой ситуации ее участниками и их собственных предположений о возможных действиях. Эту особенность некоторых систем Дж. Сорос назвал рефлексивностью.

Формализованные количественные зависимости  факторов описываются разными формулами (закономерностями), зависящими от предмета исследования, то есть от самих факторов. Однако, как уже упоминалось, построение традиционной математической модели не всегда возможно.

Проблема универсальной  формализации взаимовлияния факторов до сих пор не решена и вряд ли когда-либо будет решена.

Поэтому необходимо смириться с  тем, что далеко не всегда возможна описание связей факторов математическими  формулами т.е. далеко не всегда возможна точная количественная оценка зависимостей.

Поэтому в когнитивном моделировании  при оценке весов дуг, как упоминалось, часто применяется учет субъективного  мнения эксперта. Основная задача при  этом – компенсировать субъективность и искажение оценок посредством  разного рода процедур верификации.

При этом обычно недостаточно одной проверки оценок эксперта на непротиворечивость. Главная  цель процедуры обработки субъективных мнений эксперта – помочь ему отрефлексировать, более чётко осознать и систематизировать  свои знания, оценить их непротиворечивость и адекватность реальности.