Download
1 / 27
350 likes | 617 Views
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАН. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОНЯТИЙНОЙ СИСТЕМЫ СУБЪЕКТА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ. Александр Кулинич. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМНОЙ ОБЛАСТИ КАК ОБЪЕКТА АНАЛИЗА И ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ.
E N D
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАН ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОНЯТИЙНОЙ СИСТЕМЫ СУБЪЕКТА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ Александр Кулинич
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМНОЙ ОБЛАСТИ КАК ОБЪЕКТА АНАЛИЗА И ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ Слабо структурированные динамические ситуации - это ситуации, в которых структура ситуации плохо определена, а ее основные характеристики – значения факторов и зависимости между ними определены качественно Методология когнитивного моделирования Методология поддержки принятия решений в плохо определенных динамических ситуациях, основанная на моделировании знаний экспертов Модель представления знаний о ситуации Когнитивная карта
КОГНИТИВНАЯ КАРТА Толман Е. С. («Cognitive maps in rats and men» - «Когнитивные карты крыс и людей», 1948)) Когнитивная карта – это психологическая модель (модель знаний) для ориентации в пространстве Аксельрод Р. (Axelrod, R., 1976. Structure of Decision. The Cognitive Maps of Political Elites - «Структура решений. Когнитивные карты политических элит») Когнитивная карта – это психологическая модель (модель знаний) системной динамики объекта или ситуации Когнитивная карта (причинно-следственная карта) – это модель представления знаний, в которой параметры ситуации – факторы (характеристики) ситуации представлены в виде узлов орграфа, а дуги определяют причинно-следственные отношения между факторами двух типов.
КОГНИТИВНАЯ КАРТА Причинно-следственные отношения + Положительная связь – увеличение (уменьшение) значения фактора-причины А, увеличивает (уменьшает) значение фактора-следствия В В А - Отрицательная связь – увеличение (уменьшение) значения фактора-причины А, уменьшает (увеличивает) значение фактора-следствия В А В
Основные методы анализа когнитивных карт Задача получения прогноза Что будет, Если Вырастет «Цена» То Упадет «Спрос» Прямая задача: ? Спрос Цена Обратная задача: Задача управления Что сделать, Чтобы Вырос «Спрос»? Уменьшить «Цену» ? Цена Спрос
Методология когнитивного моделирования Когнитивная карта (причинно-следственный) орграф Представления о неструктурированной ситуации Методология структуризации ситуации: 1) Аксельрод (Анализ ситуации) 2) Иден (Репертуарное тестирование) Рабочая когнитивная карта • Анализ ситуации • Прогноз развития ситуации • Поиск решений для управления • ситуацией Сравнение, интерпретация, объяснение результатов анализа (прогнозов и решений)
Понятийная система Понятийная система – это субъективное пространство отражения, включающее множество понятий, определяющих субъективный диапазонотражения, в рамках которого возможны разного рода мысленные перемещения. Структура понятийной системы Иерархичность; Базовый уровень понятий; Динамичность; Встроенные механизмы модификации понятий. Кластерная понятийная система – это понятийная система, состоящая из понятийных кластеров. Понятийный кластер – это множество понятий, связанных отношением «класс-подкласс».
Структурные характеристики понятийных систем Структурные характеристики понятийных систем определяют уровень интеллекта субъекта. Для оценки структурных характеристик понятийной системы разработаны тесты, позволяющие получить интегральные показатели структурной организации понятийной системы: 1) Показатель когнитивной сложности – учитывает число понятий, включенных в понятийную систему (Kelly, 1963); 2) Показатель интегрированности-дифференцированности - оценивает число и связность понятий в понятийной системе (Langley, 1971); 3) Показатель абстрактности-конкретности – оценивает соотношение конкретных и абстрактных понятий в понятийной системе (Harvey, .. 1961); 4) Показатель концептуальной сложности – оценивает развитость правил комбинации, сравнения и интерпретации понятий в понятийной системе (Schroder, …, 1971).
Понятийный кластер Модель понятия: (di, F(di), V(di) ), где di - имя понятия; F(di) - содержание понятия; V(di) - объем понятия Понятие di1 обобщает понятие di2 (di1>di2), еслиF(di1)F(di2) и V(di1)V(di2) di1 - Суперконцепт (обобщение концепта) ; di2 - концепт Пример: прямоугольный треугольник – это: 1) плоская геометрическая фигура; 2) ограничена тремя сторонами; 3) один угол прямой
Понятийная система ситуации В понятийной системе представлена структурно-функциональной декомпозиции ситуации D, U, D={di} - множество элементов ситуации Fi={fij} - множество признаков элементаdi Zij={zijk} - множество значений признака U - отношение «Часть - Целое» на D. <di ,F(di), V(di)>, di - имя, F(di) - содержание, F(di)=(z1jk, …, znmk) V(di) - объем, V(di)={dq}
Z2 Z1 Семантическое пространство SS(di)= Zij j SS(di)-Семантическое пространство понятия di Zij - Множество значений признаков понятия di Z2 d1 d1 d2 d3 d6 d4 а d5 Z1
Понятийная система 1) SS(D) ={SS(d1), …, SS(dn)} Рынок d1 2) SS(D), U 3) SS(di) U SS(dq) di SS(di),dq SS(dq) diU dq. Часть - Целое Часть - Целое Часть - Целое d4 d2 d3 Производители Государство Потребители
Травоядные Питается насекомыми и Голубь растительной пищей Хищность Питается насекомым и Питается грызунами и т.д. 100 см. 70 см. 40 см. 10 см. Размер (размах крыльев) Понятийный кластер в семантическом пространстве Базовое понятие dB=“Голубь”, FB=(Z10,Z20), Z10=(Питается насекомыми и растительной пищей), Z20={40см.- 55см} T(dB)=Z10Z20
Травоядные Питается насекомыми и Голубь растительной пищей Хищность Питается насекомым и Питается грызунами и т.д. 70 см. 40 см. 10 см. 100 см. Размер (размах крыльев) Обобщение базового понятия по признаку «Размах крыльев» dB1 = Птицы, питающиеся насекомыми и растительной пищей. FB1=(Z10,Z2), T(dB1)= Z10Z2, (T(dB)T(dB1)) VB1={Голубь, Попугай, Попугайчик}.
Травоядные Питается насекомыми и Голубь растительной пищей Хищность Питается насекомым и Сойка Питается грызунами и т.д. 100 см. 70 см. 40 см. 10 см. Размер (размах крыльев) Обобщение базового понятия по признаку «Хищность» dB2=“Птицы среднего размера” FB2 =(Z1, Z20), T(dB2)=Z1 Z20, VB2={Голубь, Сойка}.
Травоядные Гусь Утка Курица Питается насекомыми и Голубь растительной пищей Хищность Питается Малиновка насекомым и Сойка Воробей Ястреб Кардинал Питается грызунами и т.д. Орел 100 см. 70 см. 40 см. 10 см. Размер (размах крыльев) Понятийный кластер в семантическом пространстве (обобщенное понятие по признакам «Хищность» и «Размах крыльев») dB3 = “Птицы”, FB3=(Z1,Z2), T(dB3)=Z1Z2, (T(dB)T(dB3)) VB3={Гусь, Утка, Курица, Голубь, Попугай, Попугайчик, Сойка, Орел, Ястреб}
Понятийный кластер в семантическом пространстве Число обобщений базового понятия, содержащего m признаков равно H=2m-1 dB3 = “Птицы”, FB3=(Z1,Z2), T(dB3)=Z1Z2, (T(dB)T(dB3)) VB3={Гусь, Утка, Курица, Голубь, Попугай, Попугайчик, Сойка, Орел, Ястреб} 4 dB2=“Птицы среднего размера” FB2 =(Z1, Z20), T(dB2)=Z1 Z20, VB2={Голубь, Сойка}. 3 2 dB1 = Птицы, питающиеся насекомыми и растит. пищей FB1=(Z10,Z2), T(dB1)= Z10Z2,(T(dB)T(dB1)) VB1={Голубь, Попугай, Попугайчик}. 1 dB=“Голубь”, FB=(Z10,Z20), Z10=(Питается насекомыми и растительной пищей), Z20={40см.- 55см} T(dB)=Z10Z20 Т.е. Выделяются подпространства, которые легко интерпретируются
Правило модификации понятия в понятийной системе Если в процессе получения прогнозов развития ситуации значение любого признака любого понятия вышло за пределы области толерантности их базового понятия, то образуется новое понятие, обобщающего исходное базовое понятие по признаку, значение которого вышло за пределы области толерантности. RM:X(t) (SD(t), SF(t), SV(t)), где RM=(RMi) – вектор правил модификации базового понятия diB в обобщенное понятие diBh, i (SD(t), SF(t), SV(t)) - состояние понятийной системы
c1 a1 b1 c2 a2 b2 Динамика в понятийных системах Представление ситуации в кластерной понятийной системе (исходное состояние) Декомпозиция ситуации «Часть-Целое» А А В С С В Обобщенное состояние понятийной системы обобщено базовые понятия В и С Обобщенное состояние понятийной системы обобщено базовое понятие В А А В С В С
Творческие процессы, процессы научного поиска, бессознательное, «краевое сознание» (Выготский Л.С., Психология искусства, 1968) «Через сознание мы проникаем в бессознательное, мы можем организовать сознательные процессы так, чтобы через них вызвать процессы бессознательные» и происходит это потому, что «… бессознательное не отделено от сознания какой-то непроходимой стеной. Процессы, начинающиеся в нем, имеют часто свое продолжение в сознании, и, наоборот, многое сознательное вытесняются нами подсознательную сферу» (Сухотин А.Н., Парадоксы науки, 1980) Психологи «… выделяют область так называемого «краевого сознания». Здесь сосредоточена основная масса сведений, в настоящей момент не вовлеченных в дело, не принимающих активного участия в научном поиске. Собственно, это и есть бессознательное, но оно непосредственно соприкасается с сознанием, находится в его распоряжении в конечном счете обслуживает его» (Цитата по Сухотину А.Н., Парадоксы науки, 1980) Так, «Ж. Адамар называет сферу бессознательного большой «прихожей» сознания», Д. Гальтон – приемной вельможи, где в ожидании аудиенции толпятся многочисленные посетители».
B3 d - «Класс решений 4" B3 F(d ) = (X , X ) 1 2 4 U B3 T(d ) = X x X 1 2 d Ì Ì B1 B3 B2 B3 T(d ) T(d ), T(d ) T(d ) 3 2 U U d d B2 d - «Класс B1 d - " Класс решений 2" решений 3" B1 B F(d )= (X , X ) B2 B F(d ) = (X , X ) 1 2 1 2 B1 B T(d ) = X x X 1 2 B2 B T(d ) = X x X Ì B B1 Ò(d ) Ò(d ) 1 2 Ì B B2 T(d ) T(d ) 1 U d B d - «Класс решений 1" B B B F(d ) = (X , X ) 1 2 B B B T(d ) = X x X 1 2 СТРУКТУРИЗАЦИЯ РЕШЕНИЙ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ В ПОНЯТИЙНОЙ СИСТЕМЕ
ПРИМЕР ГЕНЕРАЦИИ СТРУКТУРНЫХ РЕШЕНИЙ Задано: Когнитивная карта; Шкалы всех признаков; Начальное состояние; Базовые понятия (интервалы толерантности базовых понятий) Цель управления: Увеличить «Уровень доходов государства» на 10 % «Доходы потребителя» на 20 % Управляющие факторы: Совокупный объем производства (ресурс – р4) Уровень налогов (ресурс – р11) Социальные трансферты (ресурс – р13) Государственные инвестиции (ресурс – р14)
Результаты решения обратной задачи • В результате решения обратной задачи получено 21 решение: • 3 решения реализуемые • 18 решений нереализуемые • После отображения этих решений в понятийную систему ситуации получено • 6 классов решений: • 1 класс содержит десять решений обратной задачи • 2 и 3 классы содержат по два решения • 4 класс содержит пять решений • 5 и 6 классы по одному решению
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ КЛАССОВ РЕШЕНИЙ ПРИМЕРА В ПОНЯТИЙНОЙ СИСТЕМЕ
Анализ решений • Реализуемые решения: • Увеличить «Совокупный объем производства» на 66 % (это увеличит доходы населения на 20%), и сократить «Социальные трансферты» на 10% (это приведет к росту доходов государства на 10 %) • 2) Увеличить «Совокупный объем производства» на 66 % и сократить «Государственные инвестиции» на 10 % • 3) Увеличить «Совокупный объем производства» на 66 % и увеличить «Уровень налогов» на 10 % Нереализуемые решения: Класс решений 2. За пределы области толерантности базового понятия вышло значение признака «Уровень конкуренции» от «Конкуренция» до «Монополия». Объект-стимул – рыночная структура с картельным соглашением по ценам Структурное решение – удалить из орграфа вершину «Уровень конкуренции» Реализация решения – увеличить квоты на производство и приостановить действие антимонопольного законодательства в этой отрасли
Структуризация в функциональной структуре
