Когнитивный подход к моделированию систем

В процессе извлечения знаний эксперта происходит взаимодействие эксперта - источника знаний - с когнитологом (инженером по знаниям) или с компьютерной программой, что позволяет проследить за ходом рассуждения специалистов при принятии решений и выявить структуру их представлений о предмете исследования.

Более детально процедуры  проверки и формализации знаний эксперта раскрываются в статье А.А. Кулинича  «Система когнитивного моделирования “Канва”».

 

9. Проверка  адекватности модели

Исследователями предложено несколько формальных процедур проверки адекватности выстроенной модели. Однако, поскольку модель строится не только на формализованных отношениях факторов, математические методы проверки ее правильности не всегда дают точную картину. Поэтому  исследователи предложили своего рода «исторический метод» проверки адекватности модели. Иначе говоря, разработанная  модель какой-либо ситуации применяется  к подобным ситуациям, существовавшим в прошлом и динамика которых  хорошо известна. В том случае, если модель оказывается работоспособной (то есть выдаёт прогнозы, совпадающие  с реальным ходом событий), она  признаётся правильной. Конечно же, не один из метод верификации модели в отдельности не является исчерпывающим, поэтому целесообразно применение комплекса процедур проверки правильности.

10. Использование  когнитивной модели

Применение когнитивных  моделей в системах поддержки  принятия решений

Главное назначение когнитивной модели – помочь эксперту в процессе познания и соответственно выработки правильного  решения. Поэтому когнитивный подход используется в системах поддержки  принятия решений.

Когнитивная модель визуализирует  и упорядочивает информацию об обстановке, замысле, целях и действиях. При  этом визуализация выполняет важную когнитивную функцию, иллюстрируя  не только результаты действий субъекта управления, но и подсказывая ему  способы анализа и генерирования  вариантов решений.

Однако когнитивная модель служит не только для систематизации и «прояснения» знаний эксперта, но и для выявления  наиболее выгодных «точек приложения» управляющих воздействий субъекта управления. Иначе говоря, когнитивная модель объясняет, на какой фактор или взаимосвязь факторов необходимо воздействовать, с какой силой и в каком направлении, чтобы получить желаемое изменение целевых факторов, то есть чтобы добиться цели управления с наименьшими затратами.

Управляющие воздействия  могут быть кратковременными (импульсными) или продолжительными (непрерывными), действующими вплоть до достижения цели. Возможно и совместное использование  импульсных и непрерывных управляющих  воздействий.

При достижении заданной цели сразу  же встает задача удержания ситуации в достигнутом благоприятном  состоянии до тех пор, пока не появится новая цель. В принципе, задача удержания  ситуации в требуемом состоянии  не отличается от задачи достижения цели.

Комплекс взаимосвязанных  управляющих воздействий и их логичная временная последовательность составляют целостную стратегию  управления (модель управления).

Применение разных моделей  управления может привести к разным результатам. Здесь важно уметь  предсказать, к каким последствиям приведёт, в конечном итоге, та или  иная управленческая стратегия.

Для разработки такого рода прогнозов используется сценарный  подход (сценарное моделирование) в  рамках когнитивного анализа. Иногда сценарное  моделирование называют «динамическое  имитационное моделирование».

Сценарный подход представляет собой своего рода «разыгрывание» разных вариантов развития событий в  зависимости от избранной модели управления и поведения непредсказуемых  факторов. Для каждого сценария выстраивается  триада «исходные предпосылки - наше воздействие на ситуацию - полученный результат». Когнитивная модель в  этом случае позволяет учесть весь комплекс эффектов управляющих воздействий  для разных факторов, динамику факторов и их взаимосвязей при разных условиях.

Таким образом, выявляются все  возможные варианты развития системы  и вырабатываются предложения по поводу оптимальной стратегии управления для реализации желаемого сценария из возможных.

Исследователи довольно часто  включают сценарное моделирование  в число этапов когнитивного анализа  или же рассматривают сценарное  моделирование как дополнение к  когнитивному анализу.

Если суммировать и  обобщить мнения исследователей относительно стадий сценарного моделирования, то в  самом общем виде этапы сценарного анализа можно представить следующим  образом.

1. Выработка цели управления (желаемого изменения целевых  факторов).

2. Разработка сценариев  развития ситуации при применении  разных стратегий управления.

3. Определение достижимости  поставленной цели (реализуемости  сценариев, ведущих к ней); проверка  оптимальности уже намеченной  стратегии управления (если таковая  имеется); выбор оптимальной стратегии,  соответствующей наилучшему, с точки  зрения поставленной цели, сценарию.

4. Конкретизация оптимальной  управленческой модели – разработка  конкретно-практических рекомендаций  руководителям. Эта конкретизация  включает в себя выявление  управляющих факторов (посредством  которых можно влиять на развитие  событий), определение силы и направленности  управляющих воздействий на управляющие  факторы, предсказание вероятных  кризисных ситуаций вследствие  влияния непредсказуемых внешних  факторов и т.п.

Следует заметить, что этапы  сценарного моделирования могут  меняться в зависимости от объекта  исследования и управления.

На начальном этапе  моделирования может быть достаточно качественной информации, не имеющей  точного числового значения и  отражающей суть ситуации. При переходе к моделированию конкретных сценариев  все более значимым становится использование  количественной информации, представляющей собой числовые оценки значений каких-либо показателей. В дальнейшем для проведения необходимых вычислений используется в основном количественная информация.

Самым первым сценарием, который не требует никаких действий исследователя  по его формированию, является саморазвитие ситуации (в данном случае вектор управляющих  воздействий «пуст»). Саморазвитие ситуации является отправной точкой для дальнейшего формирования сценариев. Если исследователя устраивают результаты, полученные при саморазвитии (другими словами, если в ходе саморазвития достигаются поставленные цели), то дальнейшее сценарное исследование сводится к изучению влияния на ситуацию тех или иных изменений внешней среды.

Когнитивное моделирование позволяет в экспресс режимев короткие сроки на качественном уровне:

- оценить  ситуацию и провести анализ  взаимовлияния действующих факторов, определяющих возможные сценарии  развития ситуации;

- выявить  тенденции развития ситуаций  и реальные намерения их участников;

- разработать  стратегию использования тенденций  развития для своей пользы;

- выработать  и обосновать направления управления  ситуацией ;

- определить  возможные варианты развития  ситуации с учетом последствий  принятия важнейших решений и  сравнить их.

Структурное и когнитивное  моделирование сравнение. 
Структурное и когнитивное моделирование необходимо для снижения остроты или полного снятия проблемы, для приближения в будущем действительных параметров явления к желаемым, прогнозным. Ввиду этого, данные виды моделирования, являются необходимым звеном в процессе принятия решения и являются актуальными. 
Структурное моделирование – модели, описывающие структуру – совокупность устойчивых связей между элементами некоторой системы. 
При структурном моделировании моделируемая система, например, система должностного управления задается в виде структурной схемы, в которую могут быть включены и отдельные ее реальные элементы (управленцы, исполнительные органы и т.п.). В структурной схеме задаются параметры основных звеньев и указываются ориентировочные пределы изменения варьируемых параметров. Моделирование каждого звена системы-оригинала осуществляется в отдельности, а затем из моделей звеньев составляется общая модель, точно воспроизводящая структурную схему оригинала. 
Когнитивное моделирование предназначено для моделирования сложных, слабоструктурированных объектов.  
В этом методе учитываются когнитивные аспекты, в которые включаются процессы восприятия, мышления, познания, объяснения и понимания.  
Он основан на моделировании субъективных представлений экспертов о ситуации и включает: 1) методологию структуризации ситуации: модель представления знаний эксперта в виде знакового орграфа (когнитивной карты) (А, Б), где А – множество факторов ситуации, Б – множество причинно-следственных отношений между факторами ситуации; 2) методы анализа ситуации.  
Например, мы считаем, что изоляционистская политика в отношении России со стороны США и НАТО будет способствовать росту патриотических настроений в стране. Под давлением этих настроений руководство России будет вынуждено увеличить расходы на армию и военно-промышленный комплекс, что в свою очередь подтолкнет США к дальнейшей активизации политики изоляции. 
Метод структурного моделирования имеет по сравнению с когнитивным методом то преимущество, что он позволяет включить в состав модели элементы реальной системы регулирования и легко подбирать параметры каждого звена модели, добиваясь желаемого.  
Структурное моделирование используют в случае, если нас интересует система знаний и представлений, «картина мира» определенного человека (явления) для получения информации об этом человеке (явлении). 
Важным фактором, облегчающим решение управленческих задач, является подробная структуризация рассматриваемого вопроса, то есть выделение логически взаимосвязанных действий, как альтернативных, так и допускающих совмещение. То есть разложение всех компонентов (структур) «по полочкам». Можно сделать вывод, что в этом состоит отличие структурного моделирования. Когнитивное моделирование же применяется, если нас интересует не субъект процесса, а его продукт — когнитивная карта того или иного фрагмента реальности (например, при составлении когнитивных карт экспертов относительно факторов, влияющих на ситуацию в Ближневосточном регионе, нам важны не особенности восприятия экспертов, а сама ситуация на Ближнем Востоке), то эксперт выступает не объектом исследования, а «инструментом» построения адекватной модели ситуации. 
Стоит отметить, что сама по себе когнитивная карта отражает лишь систему факторов и самое общее представление об их взаимосвязи. В этом и есть ее отличие. Она не фиксирует ни детальный характер влияния факторов друг на друга, ни динамику изменений этих влияний в зависимости от ситуации. Таким образом, в этом плане когнитивная карта представляет собой только содержательную модель исследуемого объекта. 
На основании этого, можно сделать вывод, что отличие когнитивного моделирования в том, что оно предназначено для анализа ситуаций в плохо определенных ситуациях.  
Когнитивное моделирование является наиболее четким методом для анализа политических событий, позволяет охватить большой спектр исследуемой задачи, чем структурное моделирование. 
Однако структурное моделирование дает ясное представление о соответствии параметров исследуемой системы ее модели, что создает определенные удобства как при подборе параметров самих звеньев, так и корректирующих связей.

Заключение:

Применение когнитивного моделирования  открывает новые возможности  прогнозирования и управления в  различных областях:

в экономической сфере это позволяет  в сжатые сроки разработать и  обосновать стратегию экономического развития предприятия, банка, региона  или даже целого государства с  учетом влияния изменений во внешней  среде;

в сфере финансов и фондового  рынка - учесть ожидания участников рынка;

в военной области и области  информационной безопасности - противостоять  стратегическому информационному  оружию, заблаговременно распознавая  конфликтные структуры и вырабатывая  адекватные меры реагирования на угрозы.

Когнитивное моделирование автоматизирует часть функций процессов познания, поэтому они с успехом могут  применяться во всех областях, в  которых востребовано самопознание. 

 
Список литературы:

http://pioss.net/blog/5320.html(Структурное и когнитивное моделирование.)

http://www.econf.rae.ru/pdf/2005/04/zabolotinsci.pdf(КОГНИТИВНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ –УНИКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ СИСТЕМАМИ)

http://www.webkursovik.ru/kartgotrab.asp?id=-9089(Когнитивный анализ и моделирование - новые элементы в структуре систем принятия решений; технология, оценка ситуации и анализ взаимовлияния факторов, определяющих возможные сценарии развития ситуации прогнозирования и управления в различных областях)

http://www.improvement.ru/zametki/cognitive/(Тимур Василенко О.Генри и когнитивные карты)

МАТЕРИАЛЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО КУРСУ «ПОЛИТИЧЕСКИЙ  АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ»