Для того чтобы понять и проанализировать поведение сложной системы, строят структурную схему причинно-следственных связей. Такие схемы, интерпретирующие мнение и взгляды лица, принимающего решения, называются когнитивной картой.
Термин «когнитивная карта» был введен психологом Толменом в 1948 году. Когнитивная карта – это вид математической модели, позволяющий формализовать описание сложного объекта, проблемы или функционирования системы и выявить структуры причинно-следственных связей между элементами системы, сложного объекта, составляющими проблемы и оценки последствий в результате воздействия на эти элементы или изменения характера связей. Английский ученый К.Идеи предложил использовать когнитивные карты для коллективной выработки и принятия решений.
Когнитивная карта ситуации представляет собой ориентированныйграф, узлы которого представляют собой некоторые объекты (концепты), а дуги – связи между ними, характеризующие причинно-следственные отношения.
Разработка модели начинается с построения когнитивной карты, отражающей ситуацию "как есть". На основе сформированной когнитивной карты проводится моделирование саморазвития ситуации с целью выявления позитивных тенденций в развитии.«Саморазвитие» позволяет сравнивать субъективные ожидания с модельными.
Основным в данном подходе является понятие "ситуация". Ситуация характеризуется набором так называемых базисных факторов , с помощью которых описываются процессы смены состояний в ситуации. Факторы могут влиять друг на друга, причем такое влияние 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.
В матрице взаимовлияний представлены веса только непосредственных влияний между факторами. Строкам и столбцам матрицы сопоставляются факторы когнитивной карты, а значение со знаком на пересечении i-ой строки и j-ro столбца указывает вес и направление влияния i-ro фактора на j-ый фактор. Для отображения степени (веса) влияния используется совокупность лингвистических переменных типа «сильно», «умеренно», «слабо» и т.п.; такой совокупности лингвистических переменных сопоставляются числовые значения из интервала :0,1 - «очень слабое»;0.3 - «умеренное»; 0,5 -«существенное»; 0.7 -«сильное»; 1,0 - «очень сильное». Направление влияния задается знаком: 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.
Выявление начальных тенденций
Начальные тенденции задаются лингвистическими переменными типа
"сильно", "умеренно", "слабо" и т.п.; такой совокупности лингвистических переменных сопоставляются числовые значения из интервала . Если по какому-то фактору не задана тенденция, то это означает, что, либо не просматриваются заметные изменения по рассматриваемому фак-тору, либо недостаточно информации, чтобы оценить по нему существую-щую тенденцию. При моделировании считается, что значение данного фак-тора равно 0 (т.е. он не изменяется).
Выделение целевых факторов
Среди всех выбранных факторов необходимо определить целевые и управляющие факторы. Целевые факторы - это факторы, динамику которых необходимо приблизить к требуемым значениям. Обеспечение требуемой динамики целевых факторов и есть решение, которое преследуется при построении когнитивной модели.
Когнитивные карты могут быть использованы для качественной оценки влияния отдельных концептов друг на друга и на устойчивость системы в целом, для моделирования и оценки применения различных стратегий при принятии решений и прогноза принимаемых решений.
Следует отметить, что 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, отображенной в когнитивной карте, то есть когнитивной модели. На этом уровне каждая связь между факторами когнитивной карты раскрывается до соответствующего уравнения, которое может содержать как количественные (измеряемые) переменные, так и качественные (не измеряемые) переменные. При этом количественные переменные входят естественным образом в виде их численных значений, так как каждойкачественной переменной ставится в соответствие совокупность лингвистических переменных, а каждой лингвистической переменной соответствует определенный числовой эквивалент в шкале [-1,1]. По мере накопления знаний о процессах, происходящих в исследуемой ситуации, становится возможным более детально раскрывать характер связей между факторами.
Существуют математические интерпретации когнитивных карт, например, мягкие математические модели (известная модель Лотка-Вольтерра борьбы за существование). Математическими методами можно прогнозировать развитие ситуации и анализировать устойчивость полученного решения. Различают два подхода к построению когнитивных карт - процедурный и процессный. Процедура - это дискретное по времени воздействие, имеющее измеримый результат. Математика суще-ственным образом использоваладискретность, пусть даже мы измеряли лингвистическими переменными. Процессный подход больше говорит о поддержании процессов, для него характерны понятия «улучшать», «акти-визировать», без привязки к измеримым результатам. Когнитивная карта такого подхода имеет почти тривиальную структуру - есть целевой процесс и окружающие процессы, которые оказывают на него положи-тельное или отрицательное воздействие.
Существует два вида когнитивных карт: традиционные и нечеткие. Традиционные карты задаются в виде ориентированного графа и представляют моделируемую систему в виде множества концептов, отображающих её объекты или атрибуты, связанных между собой причинно-следственными связями. Они используются для качественной оценки влияния отдельных концептов на устойчивость системы.
С целью расширения возможностей когнитивного моделирования в ряде работ используются нечеткие когнитивные карты. В нечеткой когнитивной карте каждая дуга определяет не только направление и характер, но также и степень влияния связываемых концептов.
Теория создания организационного знания И.Нонаки и Х.Такеучи.
Индивидуальное и организационное обучение.
Когнитивный анализ и моделирование в стратегическом управлении
Сущность концепции когнитивности. Когнитивность организации.
ТЕМА 5. КОГНИТИВНОСТЬ КАК ПРЕДПОСЫЛКА СТРАТЕГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ.
5.1. Сущность понятия «когнитивность». Когнитивность организации.
Когнитология - междисциплинарное (философия, нейропсихология, психология, лингвистика, информатика, математика, физика и др.) научное направление, изучающее методы и модели формирования знания, познания, универсальных структурных схем мышления.
Когнитивность (от лат. сognitio - познание, изучение, осознание) в рамках науки управления означает способность управленцев к умственному восприятию и переработке внешней информации . В основе изучения этого понятия находятся психические процессы личности и так называемые «психические состояния» (уверенность, желание, убеждение, намерения) в терминах обработки информации. Этот термин используется также в контексте изучения так называемого «контекстного знания» (абстрактизации и конкретизации), а также в областях, где рассматриваются такие понятия, как знания, умения или обучение.
Термин «когнитивность» используется также в более широком смысле, означает сам «акт» познания или самознання. В этом контексте он может быть интерпретирован как появление и «становление» знаний и концепций, связанных с этим знанием, отраженных как в мыслях, так и в действиях.
Когнитивность организации характеризует совокупность познавательных способностей отдельных людей в компании и те эффекты, которые возникают при сочетании индивидуальных когнитивных способностей. Применение данного понятия по отношению к компании (организации, фирме, предприятию) означает намерение рассматривать ее в плоскости, которая характеризуется специфическим аппаратом анализа и особым углом зрения на взаимодействие предприятия или его составляющих с внешним окружением.
Термин «когнитивность организации» позволяет оценить способность компании к усвоению информации и превращение ее в знания.
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.
Когнитивный анализ иногда именуется исследователями «когнитивной структуризацией». Когнитивный анализ рассматривается как один из наиболее мощных инструментов исследования нестабильной и слабоструктурированной среды. Он способствует лучшему пониманию существующих в среде проблем, выявлению противоречий и качественному анализу протекающих процессов.
Суть когнитивного (познавательного) моделирования – ключевого момента когнитивного анализа - состоит в том, чтобы сложнейшие проблемы и тенденции развития системы отразить в упрощенном виде в модели, исследовать возможные сценарии возникновения кризисных ситуаций, найти пути и условия их разрешения в модельной ситуации. Использование когнитивных моделей качественно повышает обоснованность принятия управленческих решений в сложной и быстроизменяющейся обстановке, избавляет эксперта от «интуитивного блуждания», экономит время на осмысление и интерпретацию происходящих в системе событий. Использование когнитивных технологий в экономической сфере позволяет за короткий срок разрабатывать и обосновывать стратегию экономического развития предприятия с учетом влияния изменений во внешней среде.
Когнитивное моделирование – это способ анализа, обеспечивающий определение силы и направления влияния факторов на перевод объекта управления в целевое состояние с учетом сходства и различия в влиянии различных факторов на объект управления.
Когнитивный анализ состоит из нескольких этапов, на каждом из которых реализуется определённая задача. Последовательное решение этих задач приводит к достижению главной цели когнитивного анализа.
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.
6. Проверка адекватности когнитивной модели реальной ситуации (верификация когнитивной модели).
7. 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).
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.
Классическая когнитивная карта – это ориентированный граф, в котором привилегированной вершиной является некоторое будущее (как правило, целевое) состояние объекта управления, остальные вершины соответствуют факторам, дуги, соединяющие факторы с вершиной состояния имеют толщину и знак, соответствующий силе и направлению влияния данного фактора на переход объекта управления в данное состояние, а дуги, соединяющие факторы показывают сходство и различие в влиянии этих факторов на объект управления.
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. Когнитивная структурная схема для анализа проблемы энергопотребления может иметь следующий вид (рис. 5.1):
Рис. 5.1. Когнитивная структурная схема для анализа проблемы энергопотребления
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 . 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. 5.2.
Рис.5. 2. Функциональный граф.
Заметим, что данная модель является демонстрационной, поэтому многие факторы внешней среды в ней не учтены.
Такие технологии завоевывают все больше доверия у структур, которые занимаются стратегическим и оперативным планированием на всех уровнях и во всех сферах управления. Использование когнитивных технологий в экономической сфере позволяет за короткий срок разрабатывать и обосновывать стратегию экономического развития предприятия с учетом влияния изменений во внешней среде.
Использование технологии когнитивного моделирования позволяет действовать на опережение и не доводить потенциально опасные ситуации до уровня угрожающих и конфликтных, а в случае их возникновения - принимать рациональные решения в интересах предприятия.
КОГНИТИВНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.Предмет когнитивного анализа
1.1. Внешняя среда
1.2. Нестабильность внешней среды
1.3. Слабоструктурированность внешней
среды
2. Общее понятие когнитивного
анализа
3. Этапы когнитивного анализа
4. Цели, этапы и основные понятия
когнитивного моделирования
4. 1. Цель построения когнитивной
модели
4.2. Этапы когнитивного моделирования
4.3. Ориентированный граф (когнитивная
карта)
4.4. Функциональный граф (завершение
построения когнитивной модели)
5. Виды факторов
6.1.Выявление факторов (элементов
системы)
6.2. Два подхода к выявлению
связей между факторами
6.3.Примеры выделения факторов
и связей между ними
6.4. Проблема определения силы
воздействия факторов
7. Проверка адекватности модели
8. Использование когнитивной модели
8.1. Применение когнитивных моделей
в системах поддержки принятия
решений
8.2. Пример работы с когнитивной
моделью
9. Компьютерные системы поддержки
принятия управленческих решений
9.1. Общая характеристика систем поддержки
принятия решений
9.2. «Ситуация - 2»
9.3. «Компас-2»
9.4. «Канва»
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
В настоящее время
получение достоверной информации и ее
быстрый анализ стали важнейшими предпосылками
успешного управления. Это особенно актуально,
если объект управления и его внешняя
среда представляют собой комплекс сложных
процессов и факторов, существенно влияющих
друг на друга.
Одно из наиболее продуктивных
решений проблем, возникающих в
области управления и организации, состоит в применении
когнитивного анализа, который и является
предметом изучения в курсовой работе.
Методология когнитивного моделирования,
предназначенная для анализа
и принятия решений в плохо
определенных ситуациях, была предложена
американским
исследователем Р. Аксельродом 1 .
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 проводятся в настоящее время
в Институте проблем управления РАН 2 .
По заказу Администрации
Президента РФ, Правительства РФ, Правительства
города Москвы в ИПУ РАН был осуществлён ряд социально-экономических
исследований с применением когнитивной
технологии. Выработанные рекомендации
с успехом применяются соответствующими
министерствами и ведомствами 3 .
С 2001 г. под эгидой ИПУ
РАН регулярно проводятся международные конференции «Когнитивный
анализ и управление развитием ситуаций
(CASC)».
При написании курсовой
работы привлекались труды отечественных
исследователей - А.А. Кулинича, Д.И. Макаренко, С.В. Качаева,
В.И. Максимова, Е.К. Корноушенко, Е.
Гребенюк, Г.С. Осипова, А. Райкова. Большинство
из названных исследователей – специалисты
ИПУ РАН.
Таким образом, когнитивный
анализ довольно активно развивается
не только зарубежными, но и отечественными
специалистами. Тем не менее, в рамках когнитологии остаётся ряд
проблем, решение которых могло бы значительно
улучшить результаты применения прикладных
разработок, базирующихся на когнитивном
анализе.
Целью курсовой работы является
анализ теоретической базы когнитивных
технологий, проблем методологии
когнитивного анализа, а также основанных
на когнитивном моделировании компьютерных систем поддержки
принятия решений.
Поставленным целям соответствует структура работы,
в которой последовательно раскрываются
основные понятия и этапы когнитивного
анализа в целом, когнитивного моделирования
(как ключевого момента когнитивного анализа),
общие принципы применения на практике
в сфере управления когнитивного подхода,
а также компьютерные технологии, применяющие
методы когнитивного анализа.
1. Предмет когнитивного анализа
1.1. Внешняя
среда
Для эффективного управления,
прогнозирования и планирования необходим
анализ внешней среды, в которой функционируют
объекты управления.
Внешняя среда обычно
определяется исследователями как
совокупность экономических, социальных
и политических факторов и субъектов,
оказывающих непосредственное или косвенное воздействие на
возможность и способность субъекта (будь
то банк, предприятие, любая другая организация,
целый регион и т.п.) достигать поставленных
целей развития.
Для ориентации во внешней
среде и для её анализа необходимо
чётко представлять её свойства. Специалисты Института
проблем управления РАН выделяют следующие
основные характеристики внешней среды:
1. Сложность - здесь
подразумевается число и разнообразие
факторов, на которые субъект
должен реагировать.
2. Взаимосвязь факторов, то есть сила, с которой изменение одного
фактора воздействует на изменение других
факторов.
3. Подвижностью - скорость,
с которой происходят изменения
во внешней среде 4 .
Выделение такого рода характеристик
для описания среды свидетельствует о том,
что исследователи применяют системный
подход и рассматривают внешнюю среду
как систему или совокупность систем.
Именно в рамках этого подхода принято
представлять любые объекты в виде структурированной
системы, выделять элементы системы, взаимосвязи
между ними и динамику развития элементов,
взаимосвязей и всей системы в целом. Поэтому
когнитивный анализ, используемый для
изучения внешней среды и выработки способов
и методов функционирования в ней, иногда
рассматривается как компонент системного
анализа 5 .
Специфика внешней среды объектов управления заключается
в том, что эта среда подвержена воздействию
человеческого фактора. Иначе говоря,
она включает в себя субъекты, наделённые
автономной волей, интересами и субъективными
представлениями. Это означает, что эта
среда далеко не всегда подчиняется линейным
законам, однозначно описывающим связь
причин и следствий.
Отсюда вытекают два
базовых параметра внешней среды, в которой действует
человеческий фактор, - нестабильность
и слабоструктурированность. Остановимся
более подробно на этих параметрах.
1.2. Нестабильность внешней среды
Нестабильность внешней среды часто отождествляется исследователями с непредсказуемостью. «Степень нестабильности внешней для… [объекта управления] экономической и политической среды характеризуется привычностью ожидаемых событий, предполагаемыми темпами изменений, возможностями предсказания будущего» 6 . Эта непредсказуемость порождается многофакторностью, изменчивостью факторов, темпов и направления развития среды.«Совокупное действие всех факторов внешней среды, резюмируют В. Максимов, С. Качаев и Е. Корноушенко, - формирует уровень ее нестабильности и определяет целесообразность и направленность оперативного вмешательства в происходящие процессы» 7 .
Чем выше нестабильность внешней среды, тем сложнее выработать адекватные стратегические решения. Поэтому существует объективная потребность в оценке степени нестабильности среды, а также в выработке подходов к её анализу.
По мнению И. Ансоффа, выбор стратегии управления и анализа ситуациями зависит от уровня нестабильности внешней среды. При умеренной нестабильности применяется обычное управление на основе экстраполяции знаний о прошлом среды. При среднем уровне нестабильности управление осуществляется на основе прогноза изменений в среде (например, «технический» анализ финансовых рынков). При высоком уровне нестабильности используется управление на основе гибких экспертных решений (например, «фундаментальный» 8 анализ финансовых рынков) 9 .
1.3. Слабоструктурированность внешней среды
Среда, в которой вынуждены работать субъекты управления, характеризуется не только как нестабильная, но и как слабоструктурированная. Две эти характеристики прочно взаимосвязаны, но различны. Впрочем, иногда эти термины употребляются как синонимы.Так, специалисты ИПУ РАН, давая определение слабоструктурированным системам, указывают на некоторые их свойства, присущие и нестабильным системам: «Сложности анализа процессов и 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 (экономических, социальных и т.п.) и их взаимосвязанностью; в силу этого невозможно вычленение и детальное исследование отдельных явлений - все происходящие в них явления должны рассматриваться в совокупности; отсутствием достаточной количественной информации о динамике процессов, что вынуждает переходить к качественному анализу таких процессов; изменчивостью характера процессов во времени и т.д. В силу указанных особенностей экономические, социальные и т.п. системы называются слабоструктурированными системами» 10 .
Однако следует заметить, что термин «нестабильность» предполагает невозможность или трудность предсказать развитие системы, а слабоструктурированнность – невозможность её формализовать. В конечном итоге, характеристики «нестабильность» и «слабоструктурированность», на мой взгляд, отражают разные аспекты одного и того же явления, поскольку мы традиционно воспринимаем систему, которую не можем формализовать и таким образом абсолютно точно предсказать её развитие (то есть слабоструктурированную систему), как нестабильную, склонную к хаосу. Поэтому здесь и далее, вслед за авторами изученных статей, я буду употреблять эти термины как равнозначные. Иногда исследователи, наряду с вышеперечисленными понятиями, используют термин «сложные ситуации».
Итак, в отличие от технических систем экономические, социально-политические и прочие аналогичные системы характеризуются отсутствием детального количественного описания происходящих в них процессов - информация здесь имеет качественный характер. Поэтому для слабоструктурированных систем невозможно создание формальных традиционных количественных моделей. Для систем подобного типа характерны неопределенность, описание на качественном уровне, неоднозначность оценки последствий тех или иных решений 11 .
Таким образом, анализ нестабильной внешней среды (слабоструктурированных систем) сопряжён со многими трудностями. При их решении нужна интуиция эксперта, его опыт, ассоциативность мышления, догадки.
С подобным анализом позволяют справиться компьютерные средства познавательного (когнитивного) моделирования ситуаций. Эти средства в экономически развитых странах применяются уже десятки лет, помогая предприятиям выживать и развивать бизнес, а властям - готовить эффективные нормативные документы 12 . Познавательное моделирование призвано помочь эксперту отрефлексировать на более глубоком уровне и упорядочить свои знания, а также формализовать свои представления о ситуации в той мере, в какой это возможно.
2. Общее понятие когнитивного анализа
Когнитивный анализ иногда именуется исследователями « когнитивной структуризацией» 13 .Когнитивный анализ рассматривается как один из наиболее мощных инструментов исследования нестабильной и слабоструктурированной среды. Он способствует лучшему пониманию существующих в среде проблем, выявлению противоречий и качественному анализу протекающих процессов. Суть когнитивного (познавательного) моделирования – ключевого момента когнитивного анализа - состоит в том, чтобы сложнейшие проблемы и тенденции развития системы отразить в упрощенном виде в модели, исследовать возможные сценарии возникновения кризисных ситуаций, найти пути и условия их разрешения в модельной ситуации. Использование когнитивных моделей качественно повышает обоснованность принятия управленческих решений в сложной и быстроизменяющейся обстановке, избавляет эксперта от «интуитивного блуждания», экономит время на осмысление и интерпретацию происходящих в системе событий 14 .
В.И. Максимов и С.В. Качаев для объяснения принципов использования информационных познавательных (когнитивных) технологий для совершенствования управления используют метафору корабля в бушующем океане - так называемую модель «фрегат-океан». Большинство видов коммерческой и некоммерческой деятельности в нестабильной и слабоструктурированной среде «неизбежно связаны с риском, вызываемым как неопределенностью будущих условий работы, так и возможными ошибочными решениями, принимаемыми руководством…. Руководству очень важно уметь предвидеть подобные трудности и заранее разработать стратегии их преодоления, т.е. иметь заранее проработанные установки возможного поведения». Эти разработки предлагается проводить на моделях, в которых информационная модель объекта управления («фрегат») взаимодействует с моделью внешней среды - экономической, социальной, политической и т.д. («океан»). « Цель такого моделирования - дать рекомендации “фрегату” как пересечь “океан” с наименьшими “усилиями”… Интерес… представляют способы достижения цели с учетом попутных “ветров” и “течений” … Итак, ставим цель: определить “розу ветров”… [внешней среды], а там посмотрим, какие “ветры” будут попутными, какие - встречными, как ими воспользоваться и как обнаружить важные для… [объекта] свойства внешней ситуации» 15 .
Таким образом, сущность когнитивного подхода заключается, как уже упоминалось, в том, что бы помочь эксперту отрефлексировать ситуацию и разработать наиболее эффективную стратегию управления, основываясь не столько на своей интуиции, сколько на упорядоченном и верифицированном (насколько это возможно) знании о сложной системе. Примеры применения когнитивного анализа для решения конкретных задач будут рассмотрены ниже в пункте «8. Использование когнитивной модели».
3. Этапы когнитивного анализа
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) 16 . Если суммировать и обобщить все эти подходы, то можно выделить следующие этапы, характерные для когнитивного анализа любой ситуации.-
Формулировка цели и задач исследования.
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.
Выделение основных факторов, воздействующих на развитие ситуации.
Определение взаимосвязи между факторами путем рассмотрения причинно-следственных цепочек (построение когнитивной карты в виде ориентированного графа).
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.
-
Проверка адекватности когнитивной модели реальной ситуации (верификация когнитивной модели).
Определение с помощью когнитивной модели возможных вариантов развития ситуации (системы) 17 , 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).
4. Цели, этапы и основные понятия когнитивного моделирования
Ключевой элемент когнитивного анализа – построение когнитивной модели.
4. 1. 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 18 .4.2. Этапы когнитивного моделирования
В общих чертах этапы когнитивного моделирования рассмотрены выше. В трудах специалистов ИПУ РАН содержится конкретизированное изложение этих этапов. Выделим основные из них.-
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» 19 (Окончательное построение когнитивной модели в виде функционального графа).
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.
4.3. 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 a 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 20 . 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 21 .
4.4. 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 . 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 22 .
Пример функционального графа, отражающего
ситуацию в условном регионе представлен
на рис. 2.
Рисунок 2. Функциональный
граф 23 .
Заметим, что
данная модель является демонстрационной,
поэтому многие факторы внешней
среды в ней не учтены.
5. 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 24 .
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» 25 .
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» 26 . Для выявления управляющих факторов
определяются факторы, влияющие на целевые.
Управляющие факторы в модели будут являться
потенциально возможными рычагами воздействия
на ситуацию 27 .
Влияние управляющих
факторов суммируется в понятии
«вектор управляющих воздействий»
– совокупность факторов, на каждый
из которых подается управляющий импульс заданной
величины 28 .
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 29 .
Иногда исследователи
выделяют так называемые факторы-индикаторы, отражающие и объясняющих
развитие процессов в проблемной ситуации
(системе, среде) 30 . Для подобных целей используется
также понятие интегральных показателей
(факторов), по изменению которых можно
судить об общих тенденциях в данной сфере 31 .
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 32 .
Наконец, следует
отметить, что возможно выявление причинных факторов и факторов-следствий,
кратковременных и долгосрочных
факторов.
6. 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).
6.1. 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 33 . 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 34 .
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 «фундаментльным» подходом определяются на основе здравого смысла 35 .
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.
6.2. 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, описанными в пункте 1. 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» 36 . 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.
6.3.Примеры
выделения факторов и связей
между ними
Приведём некоторые примеры, использующиеся
исследователями для иллюстрации выделения
факторов и установления связей между
ними.
Так, В. Максимов, С. Качаев и Е. Корноушенко
для построения когнитивной модели
процессов, происходящих в кризисной
экономике, выделяют следующие базовые
факторы: 1. Валовый внутренний продукт
(ВВП); 2. Совокупный спрос; 3. Инфляция; 4.
Сбережения; 5. Потребление; 6. Инвестиции;
7. Государственные закупки; 8. Безработица;
9. Предложение денег; 10. Государственные
трансфертные платежи; 11. Государственные
расходы; 12. Государственные доходы; 13.
Дефицит государственного бюджета; 14.
Налоги; 15. Неплатежи налогов;16. Ставка
процента; 17. Спрос на деньги 37 .
В. Максимов, Е. Гребенюк,
Е. Корноушенко в статье «Фундаментальный
и технический анализ: интеграция
двух подходов» приводят ещё один пример выявления факторов
и раскрывают характер связей между ними:
«Важнейшими экономическими показателями,
оказывающими влияние на рынок акций США
и Европы, являются: валовый национальный
продукт (ВНП), индекс производственной
продукции (ИПП), индекс потребительских
цен (ИПЦ), индекс производственных цен
(ИПрЦ), уровень безработицы, цена на нефть,
курс доллара… Если рынок растет и экономические
показатели подтверждают стабильное развитие
экономики, то можно ожидать дальнейшего
роста цен… Акции повышаются в цене, если
прибыли компании растут и есть перспектива
их дальнейшего роста… Если реальные
темпы роста экономических показателей
расходятся с ожидаемыми, то это приводит
к панике на фондовом рынке и к его резким
изменениям. Изменение валового национального
продукта в норме составляет 3-5% в год.
Если годовой рост ВНП превышает 5%, то
это называют экономическим бумом, который
в итоге может привести к обвалу рынка.
Изменение ВНП можно предвидеть по изменениям
индекса производственной индустрии.
Резкое увеличение ИПП указывает на возможный
рост инфляции, который приводит к падению
рынка. Рост ИПЦ и ИПрЦ и цен на нефть также
приводит к падению рынка. Высокий уровень
безработицы в США и в Европе (свыше 6%)
вынуждает федеральные службы понижать
ставку банковского процента, что приводит
к оживлению экономики и подъему цен акций.
Если безработица уменьшается постепенно,
то рынок на эти изменения не реагирует.
Если уровень ее резко падает и становится
меньше ожидаемого значения, то рынок
начинает падать, потому что резкое уменьшение
безработицы может увеличить сверх ожидаемого
уровень инфляции» 38 .
6.4. 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, многофактрность 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 39 .
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» 40 . 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 41 .Поэтому в когнитивном моделировании при оценке весов дуг, как упоминалось, часто применяется учет субъективного мнения эксперта 42 . 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.
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 43 .Более детально процедуры проверки и формализации знаний эксперта раскрываются в статье А.А. Кулинича «Система когнитивного моделирования “Канва”» 44 .
7. Проверка
адекватности модели
Исследователями
предложено несколько формальных процедур
проверки адекватности выстроенной модели 45 . 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 46 . 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.
8. Использование когнитивной модели
8.1. Применение когнитивных моделей в системах поддержки принятия решенийГлавное 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 47 .
Однако когнитивная модель служит не только для систематизации и «прояснения» знаний эксперта, но и для выявления наиболее выгодных «точек приложения» управляющих воздействий субъекта управления 48 . 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 49 .
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 50 .
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» 51 . 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 52 .
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 53 .
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 54 .
Существуют два основных класса сценариев: сценарии, моделирующие внешние воздействия и сценарии, моделирующие целенаправленное (управляемое) развитие ситуации 55 .
8.2. Пример работы с когнитивной моделью
Рассмотрим пример работы с когнитивной моделью, приведённый в статье С.В. Качаева и Д.И. Макаренко «Интегрированный информационно-аналитический комплекс для ситуационного анализа социально-экономического развития региона».«Применение интегрированного информационно-аналитического комплекса ситуационного анализа можно рассмотреть на примере разработки стратегии и программы социально-экономического развития региона.
На первом этапе строится когнитивная модель социально-экономической ситуации в регионе… Далее моделируются сценарии потенциальной и реальной возможности изменения ситуации в регионе и достижения поставленных целей.
В качестве целей социально-экономической политики были выбраны:
-
увеличение объемов производства
улучшение уровня жизни населения региона
сокращение бюджетного дефицита
-
доходы населения;
инвестиционный климат;
издержки производства;
развитие производственной инфраструктуры;
собираемость налогов;
налоговые льготы;
политические и экономические преференции региону.
Рисунок 3. Когнитивное и динамическое имитационное (сценарное) моделирование.
На следующем
этапе переходят от выработки
стратегии достижения целей к
разработке программы конкретных действий. Инструментом
реализации стратегии является региональная
бюджетная и налоговая политика.
Выбранным на предыдущем этапе рычагам
и определенным воздействиям соответствуют
следующие направления бюджетной и налоговая
политики.
| Рычаги
достижения стратегических целей |
Направления
бюджетной и налоговой политики |
| Доходы населения |
Расходы на социальную
политику |
| Инвестиционный климат |
Расходы на государственное
управление Расходы на правоохранительную деятельность Расходы на промышленность, электроэнергетику строительство и сельское хозяйство |
| Издержки производства |
Регулирование тарифов
на электроэнергию, топливо, тепло, арендную
плату и т.д. |
| Развитие производственной
инфраструктуры |
Развитие рыночной
инфраструктуры |
| Собираемость налогов |
Регулирование
уровня неплатежей налогов |
| Налоговые льготы |
Регулирование
уровня налоговых льгот |
| Политические и экономические
преференции региону. |
Безвозмездные перечисления от других уровней
власти |
Таким образом, интегрированный
информационно-аналитический комплекс
ситуационного анализа является мощным
инструментом выработки стратегии развития
региона и претворения этой стратегии
в жизнь» 56 .
Необходимо
заметить, что в исследованиях
примеры использования когнитивного
и сценарного моделирования обычно
приводятся в весьма общем виде, поскольку, во-первых,
подобного рода информация является эксклюзивной
и представляет определённую коммерческую
ценность, и, во-вторых, каждая конкретная
ситуация (система, среда, объект управления)
требует индивидуального подхода.
Существующая
теоретическая база когнитивного
анализа, хотя и требует уточнений и развития,
позволяет разным субъектам управления
заняться разработкой собственных когнитивных
моделей, поскольку, как упоминалось, предполагается,
что для каждой области, для каждой проблемы,
составляются специфические модели.
9. Компьютерные системы поддержки принятия управленческих решений
Проведение когнитивного анализа нестабильных, слабоструктурированных ситуаций и сред является крайне сложной задачей, для решения которой привлекаются информационные системы. По существу эти системы предназначены для повышения эффективности механизма принятия решений, поскольку главной прикладной задачей когнитивного анализа является оптимизация управления.9.1. Общая
характеристика систем поддержки принятия решений
Системы поддержки
принятия решений, как правило, являются
диалоговыми. Они предназначены
для обработки данных и реализации
моделей, помогающих решать отдельные,
в основном слабо- или неструктурированные
задачи (например, принятие решения
об инвестициях, составление
прогнозов и т. п.). Эти системы могут обеспечивать
работников информацией, необходимой
для принятия индивидуальных и групповых
решений. Такие системы обеспечивают непосредственный
доступ к информации, отражающей текущие
ситуации и все факторы и связи, необходимые
для принятия решений 57
и т.д.................
Рассматривается когнитивный подход к исследованию сложных систем, таких как социально-экономические, политические и т.п., ряд связанных с этим понятий, а также методология и технология когнитивного моделирования сложных систем.
Математическое представление когнитивных моделей
Начало исследований, связанных с использованием когнитивного подхода для изучения, моделирования, принятия решений в области сложных систем, относится к середине XX в., когда идеи когнитивной психологии стали применяться в различных отраслях знаний и стала складываться система дисциплинарных исследований, названная "когнитивная наука" (англ. cognitive science). Ее основными направлениями являются философия, психология, нейрофизиология, лингвистика, искусственный интеллект. В настоящее время наблюдается расширение предметных областей, в которых используется когнитивный подход. Активное применение когнитивного подхода в исследованиях сложных систем в нашей стране было начато в 1990-е гг., центром исследования стал ИПУ РАН. В данном параграфе представлен ряд результатов когнитивных исследований сложных систем, проводимых в Южном федеральном университете, истоком которых можно считать работы Р. Аксельрода, Ф. Робертса, Дж. Каста, Р. Эткина, а также сотрудников ИПУ РАН (В. И. Максимова, В. В. Кульбы, Н. А. Абрамову и др.).
Для понимания смысла когнитивных исследований, их направлений, моделей и методов необходимо знание ряда специальных терминов, таких как: когнитивная наука и когнитивистика, когнитология (инженерия знаний), когнитивный подход (познавательный), технология когнитивного (познавательно-целевого) моделирования, визуализация, когнитивное моделирование, когнитивная структуризация или концептуализация, методология когнитивного моделирования, когнитивная модель, когнитивная карта. Определения этих понятий (и ряда других, связанных с когнитивными науками) можно найти в работах. Когнитивные карты имеют не только визуальное, но и математическое обоснование. Это четкие и нечеткие графы (нечеткие когнитивные карты).
Граф оказывается подходящей моделью для представления отношений между экономическими объектами (предприятиями, организациями, средствами и факторами производства, элементами социальной сферы, характеризуемыми как объект, в котором сосредоточена или на который направлена экономическая деятельность, и представляющие определенную сторону экономических отношений), между субъектами социальных процессов (например, людьми, группами людей), между подсистемами социально-экономических систем, между другими концептами, сущностями и т.п. Воспользуемся определением Ф. Робертса: "Знаковый граф (знаковый орграф) - это граф, в котором "...вершины соответствуют членам группы; из вершины V-, в вершину проводится дуга, если наблюдается отчетливо выраженное отношение У;К V, причем дуга вд = (V, V]) имеет знак плюс (+), если V,"симпатизирует" У^и знак минус (-) в противном случае".
Понятие "знаковый орграф" может иметь разнообразные приложения, поэтому дуги и знаки интерпретируются по-разному в зависимости от изучаемой сложной системы. Кроме того, теоретические исследования сложных систем развиваются в рамках более сложной модели, нежели знаковый орграф, - в рамках взвешенного орграфа, в котором каждой дуге ец приписано действительное число (вес) хюц.
Пример когнитивной карты приведен на рис. 6.12 (рисунок выполнен с помощью программной системы ПСКМ^). Сплошные линии дуг соответствуют Шц = +1, штрихпунктирные - = -1. Знак может быть интерпретирован как "положительные (отрицательные) изменения в вершине г> приводят к положи тельным (отрицательным) изменениям в вершине гу", т.е. это однонаправленные изменения; знак "-" - как "положительные (отрицательные) изменения в вершине приводят к отрицательным (положительным) изменениям в вершине Vj" - разнонаправленные изменения. Встречные стрелки отображают взаимовлияние вершин, цикл графа; такое отношение симметрично. Большинство понятий орграфов применимо и к взвешенным орграфам. Это понятия: путь, простой путь, полупуть, контур, цикл, полуконтур; сильная, слабая, односторонняя связность, "знак пути, замкнутого пути, контура".
Знак пути, цепи, замкнутого пути, замкнутой цепи, контура цикла и т.д. определяется как произведение знаков входящих в них дуг.
Очевидно, что путь, цикл и т.п. имеют знак если число отрицательных дуг, содержащихся в них, нечетно, в противном случае они имеют знак "+". Так, для графа "Ромео и Джульетта" путь V,-" V, -" У -> V, является отрицательным, а цикл Ух -> У -> V, - положительным.
Рис. 6.12. дуг гоу = +1 и Шц = -1
При математическом моделировании сложных систем перед исследователем возникает проблема нахождения компромисса между точностью результатов моделирования и возможностью получения точной и подробной информации для построения модели. В такой ситуации знаковые и взвешенные орграфы пригодны для разработки "простых" математических моделей и при анализе результатов, получаемых при минимальной информации.
Приведем еще два примера из [НоЬеШ, с. 161, 162] - рис. 6.13 и 6.14, интересных с исторической точки зрения как одни из первых когнитивных карт, но не потерявших актуальности и сейчас.
На рис. 6.14 контур Ух -> У -> У$ -> У6 -" Ух противодействует отклонению в вершине V,. Если увеличивать/уменьшать любую переменную в этом контуре, то эти изменения приводят через другие вершины к уменьшению/увеличению данной переменной (интерпретация: чем больше население, тем больше отходов, тем больше бактерий, тем больше заболеваемость - чем больше заболеваемость, тем меньше людей, и т.п.). Это контур отрицательной обратной связи. Контур V, -> У ->УА -> V, является контуром, усиливающим отклонение, т.е. контуром положительной обратной связи.
Рис. 6.13.
Воспользуемся в дальнейшем следующим утверждением Маруямы: "Контур усиливает отклонение тогда и только тогда, когда он содержит четное число отрицательных дуг (в противном случае это контур, противодействующий отклонению)".
Схема (рис. 6.14) содержит небольшое число вершин и связей для удобства предварительного анализа. Более тщательный анализ проблемы потребления электроэнергии потребует, по словам Робертса, значительно большего числа переменных и более тонких методов для их выбора. При этом возникает проблема объединения мнений экспертов.
Для решения проблем, обозначенных в примерах рис. 6.13 и 6.14, недостаточно только построить граф той или иной сложности и проанализировать цепочки его связей (пути) и циклы, необходим более глубокий анализ его структуры, свойств устойчивости (неустойчивости), анализ влияния изменений параметров вершин на другие вершины, анализ чувствительности.
Рис. 6.14. (Roberts , с. 162)
