Системы поддержки принятия решений

Лекции по дисциплине

«СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ»

ТЕМА 1: ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ (СППР)

1. Понятие о поддержке принятия решений

Проблемы принятия решений пронизывают всю человеческую практику (и общественную, и личную). Качественное решение зачастую является более важным для успеха деятельности, чем наличие ресурсов. В связи с этим в настоящее время знания и интеллектуальный капитал (вследствие того, что позволяют принимать правильные решения), считаются самым важным, ключевым или стратегическим ресурсом фирмы.

Современные фирмы и государства преуспевают в конкурентной борьбе и живут лучше остальных не потому, что они работают больше остальных, а потому, что их руководство принимает правильные решения.

В то же время принятие правильного (оптимального) решения, — это не такое простое дело и требует коллективных усилий большого количества людей, — менеджеров, специалистов по знаниям и моделированию, ответственных лидеров.

Поддержка принятия решений заключается в помощи лицу, принимающему решение (ЛПР) в процессе принятия решений. Она, в частности, включает:

— первичную переработку и анализ исходной ситуации;

— помощь ЛПР при анализе объективной составляющей, т. е. в понимании и оценке сложившейся ситуации и ограничений, накладываемых внешней средой;

— выявление предпочтений ЛПР, т. е. выявление и ранжирование приоритетов, учёт неопределённости в оценках ЛПР и формирование его предпочтений;

— генерацию возможных решений, т. е. формирование списка альтернатив;

— оценку возможных альтернатив, исходя из предпочтений ЛПР и ограничений, накладываемых внешней средой;

— анализ последствий принимаемых решений, — выбор лучшего, с точки зрения ЛПР варианта.

Существуют различные определения СППР. Одно из наиболее общих определений следующее: «Системы поддержки принятия решений являются человеко-машинными объектами, которые позволяют лицам, принимающим решения, использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем». В этом определении подчеркивается предназначение СППР для решения слабоструктурированных и неструктурированных задач. Согласно классификации Г. Саймона к слабоструктурированным относятся задачи, которые содержат как количественные так и качественные оценки проблемы, причем качественные имеют тенденцию доминировать. Неструктурированные проблемы имеют лишь качественное описание.

Другие авторы включают в сферу действия СППР и решение хорошо структурированных задач, т. е., сферу действия экспертных систем. При дальнейшем рассмотрении мы будем придерживаться наиболее широкого понимания СППР как инструмента для решения любых классов задач, возникающих в производственно-экономических системах.

2. Предпосылки возникновения и развития СППР

По сути, СППР существуют очень давно (хотя они так не назывались): это военные советы, коллегии министерств, всевозможные совещания и т. п. Первой реализованной на компьютерах СППР является ситуационная комната, предложенная и реализованная С. Биром в Чили для управления в масштабах национальной экономики. Сейчас ситуационная комната — обычное явление в военных кругах и в крупных компаниях.

СППР как специализированные комплексы, содержащие информацию и средства ее анализа, компьютеры и оргсредства, специалистов-аналитиков, системы оперативной связи и т. д. возникли к концу 20-го столетия, — вначале у военных, органах государственной власти, крупных корпорациях. С удешевлением и распространением компьютерных технологий и методов сбора, хранения и анализа информации СППР начали проникать и на средний уровень управления — средней фирмы, организации или местных органов управления. К настоящему времени упрощенные методы поддержки принятия решений возможно использовать на уровне небольшой фирмы и даже отдельного человека.

Появление СППР стало необходимым и возможным в связи со следующими обстоятельствами:

1) Произошло (и происходит) резкое усложнение социально-экономических систем и ускорение происходящих в них процессов. В таких условиях относительно простые и доступные методы повышения эффективности деятельности оказались исчерпанными, вследствие этого значительно усложнились условия управления.

2) В связи с повышением сложности систем и их взаимозависимости существенно возросла цена управленческого решения, а также пришло понимание, что во многих случаях именно управленческое решение является критическим фактором для развития социально-экономической системы. Другие факторы (деньги, минеральные ресурсы и т. п.), конечно, тоже нужны, но грамотное управление позволяет преодолеть их недостаток (пример — Япония), и, наоборот, неквалифицированное управление может обанкротить и богатую страну (Украина к распаду СССР).

3) Развитие конкуренции привело к уменьшению времени на принятие решения, выросла ответственность за его качество. В таких условиях средства, затраченные на анализ информации и принятие более качественного решения, многократно себя оправдывают. Информационные системы и информационно-аналитические группы при руководителе — это не просто дань моде, а один из важнейших факторов выживания социально-экономического объекта в жесткой конкурентной борьбе.

4) Развитие компьютеров, системной идеологии, методов анализа информации, методов моделирования и т. д.

3. Современные подходы к поддержке принятия решений

Исторически первым подходом к созданию идеологии поддержки принятия решений можно считать появление в 1944 г. работы Дж. фон Неймана и О. Моргенштерна «Теория игр и экономическое поведение». В течение нескольких десятилетий вновь созданный раздел математики — теория игр, был синонимом теории принятия решений. В 60-х годах поддержку принятия решений стали связывать с теорией операций. И сейчас еще ряд вузовских курсов на территории СНГ в качестве основы для принятия решений использует теорию операций.

В настоящее время область СППР существенно расширилась, и в пределе в нее включают практически все методы, средства, и типы моделей, необходимые для принятия качественного решения.

К основным из них, как правило, включаемым в вузовский курс СППР относятся:

1) Теория игр, а также еще одно математическое направление, связанное с другой работой Дж. фон Неймана, в которой он вводит функцию полезности. Именно функция полезности, предпочтения ЛПР (лица, принимающего решение) и связанные с этим риски лежат в основе современной теории принятия решений.

2) Многокритериальные методы выбора оптимального решения при наличии четко выделенных альтернатив.

3) Разработка качественных, — концептуальных и/или когнитивных моделей;

4) Организационно-деятельностные игры (ОДИ), или аналогичные мероприятия с коллективной мыследеятельностью специалистов.

4) Разработка моделей системной динамики.

5) Разработка моделей будущего, существенно использующая оценки экспертов в данной области, — форсайты.

В качестве инструментария поддержки принятия решений используются ситуационные комнаты или систуационные центры.

Часто в рекламных целях за СППР выдаются новейшие методы организации анализа информации — OLAP, Data Mining и др. Конечно, эти методы в определенных условиях важны для анализа информации, но необходимо понимать, что СППР — это гораздо более сложные информационно-аналитические комплексы, содержание и сущность которых развиваются вместе с развитием компьютерных и сетевых технологий, методов анализа информации, и организации управления социально-экономическими системами.

ТЕМА 2 Лекции 2−3. ТЕХНИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1. Общая схема моделирования экономических систем

Существуют стандартные подходы к процессу моделирования сложных систем, в том числе экономических и социально-экономических. Как правило, потребность в моделировании появляется при возникновении проблемы или задачи, связанной с системой.

Общая закономерность развертывания модели объекта (системы) может быть представлена в виде приведенной на рис. 1. схемы.

В человеке в процессе моделирования идет постепенный переход от личностного переживания ситуации (мысленные модели), к модели объекта как независимой сущности. При этом в начале моделирования основную часть мышления занимает не модель собственно объекта, а наши переживания, намерения по поводу объекта, отношение к объекту и т. п. Объект на этом этапе представляется как некоторое нерасчлененное целое. И лишь затем в процессе моделирования наше личностное постепенно уходит и заменяется моделью объекта. Однако этот процесс не так прост и однозначен, как это обычно считается, и включает в себя последовательное оперирование с различного типа моделями, описывающими объект или ситуацию, неоднократный возврат к первоначальным, но теперь уже уточненным представлениям и т. д.

2. Понятие базовой схемы

Вначале моделирования возникает вопрос: а что брать за основу модели, какие компоненты — структурные, процессные, составляющие «тело» объекта или его отношения? Однозначного ответа здесь дать нельзя. Необходимо вначале выделить те компоненты объекта, которые нам представляются наиболее важными, к какому бы классу сущностей эти компоненты ни относились (т.е., структурам, процессам, отношениям и т. д.).

Такое представление объекта в виде набора важнейших его компонентов называется базовой схемой (соответствует рис. б). Базовая схема обладает следующими свойствами:

1) Это еще не модель объекта, а лишь его эскиз, набросок тех его сторон, которые нам представляются важными. Лишь на основании этого эскиза на последующих этапах моделирования вводятся недостающие компоненты, производится четкое различение структурных и процессных составляющих, устанавливаются связи между компонентами и им присваиваются определенные качественные и количественные значения. Задачей же базовой схемы является не моделирование процессов, происходящих в объекте, а помощь в создании модели объекта.

2) Базовая схема объекта не является единственной (также как и модель). Для каждого класса задач или проблем может быть построена своя базовая схема. Например, если нас интересует прибыль, мы строим одну базовую схему, и, соответственно, модель объекта. Если же нас интересует заработная плата и уровень жизни персонала фирмы, то мы используем другую базовую схему. Хотя, конечно же, в разных базовых схемах могут быть одинаковые компоненты или наборы компонентов.

поддержка принятие решение

3. Разрешающие механизмы и понятие конфигуратора (концептуальной модели)

Все управленческие ситуации принято делить на два класса: задачи и проблемы.

Задача — это затруднение в работе, причина которого ясна, также как и способы его решения. Для решения задачи используются стандартные алгоритмы и при необходимости некая типовая (для данного класса задач) модель существующего объекта

Проблема — это затруднение в работе, имеющее глобальный характер, первопричины которого не всегда ясны, и еще менее понятно, как справится с этим затруднением. В таких случаях мало типовой модели объекта, поскольку в ней не содержатся ответы на то, как решать проблему.

В процессе анализа проблемы возникают некоторые идеи по поводу того, как можно решить проблему. Такие идеи, позволяющие с помощью нестандартных решений, выхода за рамки традиционных самоограничений, и называются разрешающими механизмами. Например, если предприятие попало в трудную экономическую ситуацию и ищет из нее выхода, то таким разрешающим механизмом может быть идея нового вида товара (но при этом перспективность товара должна быть обоснована).

Идеи на уровне разрешающих механизмов имеют две основные черты:

— во-первых, очевидна их перспективность;

— во-вторых, не совсем понятно как реализовать эти идеи, не до конца понятны последствия и эффект от реализации. Мы имеем на этом этапе лишь общие варианты решения, а далее их еще необходимо анализировать, моделировать, просчитывать, наполнять содержанием.

Такая составная схема, содержащая согласованные между собой базовую схему модели и разрешающие механизмы, называется конфигуратором проблемы или задачи.

Первые этапы моделирования, вплоть до создания конфигуратора, в настоящее время не могут быть формализованы, и должны разрабатываться человеком, и чаще всего не одним, а целым коллективом. Разработаны специальные методики создания конфигуратора проблемы коллективом людей. К наиболее известным из них относятся организационно-деятельностные игры и различные варианты мозгового штурма.

После создания конфигуратора (или концептуальной модели) начинается собственно процесс создания компьютерной модели, включая добавление недостающих компонент, необходимую степень детализации, доведение связей между компонентами до качественной и количественной определенности и т. д.

4. Принципы развертывания концептуальной модели

Логика построения модели при таком представлении та же, что и при использовании базовой модели и конфигуратора, однако основное внимание уделено формированию понятийной модели.

На 1-м этапе мы сталкиваемся с ситуацией на объекте, требующей разрешения. Движущими механизмами могут быть осознание проблемы, желания или намерения, указания сверху и т. д.

Эти проблемы анализируются или обсуждаются коллективно, в результате чего ситуация описывается комплексом неупорядоченных понятий (проблемное месиво), представляющих собой различные мнения, видения, подходы, типы моделей и др.

Существенной проблемой при переводе проблемного месива в в упорядоченную на понятийном уровне модель является то, что человек может одновременно оперировать только 7±2 объектами. То есть ему трудно или даже невозможно без дополнительных упрощающих принципов упорядочить модель с более чем 10 компонентами.

Поэтому при разработке сложных моделей человек должен иерархически упорядочить понятия таким образом, чтобы каждый составной элемент модели содержал не более чем 7±2 понятия.

На данный момент разработаны несколько методологических подходов к такому упорядочению:

1) Техника ментальных карт

2) Система сбалансированных показателей (ССП). Разработана Р. Капланом для представления и моделирования экономических объектов, начиная со стратегического уровня. Содержит стандартный набор компонентов верхнего уровня (финансы, клиенты, бизнес-процессы, интеллектуальный капитал), компоненты нижнего уровня раскрываются при моделировании конкретных систем.

3) Организационно-деятельностные игры (ОДИ). Наиболее общий подход, позволяющий моделировать на концептуальном уровне сложные объекты и ситуации.

Значительная часть проблем формулируется, осознается и решается в виде концептуальных моделей (в реальной менеджерской практике — свыше 90%). Если необходимы более строгие оценки, то концептуальная модель дорабатывается до уровня логико-математической. В кибернетике это очень часто модели системной динами (Powersim).

ТЕМА 3: МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА КАЧЕСТВЕННОМ УРОВНЕ

1. Общее представление о концепте

Человек в процессе своей деятельности создает модели внешней и внутренней среды. Подавляющее большинство этих моделей носит качественный характер (в экономике по различным оценкам свыше 90−99%). В качественных моделях элементы моделей и связи между ними выражены не в численном виде, а виде элементов мышления человека — понятий или концептов (от англ. concept — понятие).

В связи с этим важно понимать, что такое концепт.

В общем случае концепт определяется как дискретное ментальное образование, являющееся базовой единицей мышления человека, обладающее относительно упорядоченной внутренней структурой, представляющее собой результат познавательной (когнитивной) деятельности личности и общества личности и общества и несущее комплексную, энциклопедическую информацию об отражаемом предмете или явлении, об интерпретации данной информации общественным и личным сознанием и отношении общественного и личного сознания к данному явлению или предмету.

Концептам в языке могут соответствовать слова или наборы слов, а могут и не соответствовать. С этой точки зрения все концепты можно классифицировать следующим образом:

1) Концепты, которым соответствует единственное слово. Например, слову «экзамен» соответствует концепт экзамен. При этом необходимо отметить следующее:

а) слово — это языковое явление, а концепт — мыслительное, и содержание концепта намного более обширное, чем слова (об этом детальнее в следующем вопросе);

б) одному слову может соответствовать несколько концептов (например, у слова «ключ» как минимум семь существенно различных концептов).

2) Концепты, выражаемые с помощью нескольких слов, например, «глупый маленький мышонок», «милая моя», «тяжелый случай» и многие другие. Как правило, этот тип концептов выражается устойчивыми словосочетаниями, выражающими некоторую особенную мысль.

3) Концепты, не выраженные в языке, например, правила поведения и реагирования какого-либо отдельного человека, либо коллектива, профессиональные знания (иначе называемые экспертными знаниями) и др. Как правило, эти знания не осознаваемы, но при определенных усилиях они могут быть вытащены в сознание и описаны с помощью текста.

Упорядоченная совокупность концептов в сознании человека образует его концептосферу. Концептосфера — это чисто мыслительная сфера, состоящая из концептов, существующих в виде мыслительных картинок, схем, понятий, фреймов, сценариев, гештальтов (более или менее сложных комплексных образов внешнего мира), абстрактных сущностей, обобщающих разнообразные признаки внешнего мира.

2. Содержание и структура концепта

Концепт как ментальное явление обладает содержанием и структурой.

Содержание в общем случае состоит из значения и смысла.

Значение (десигнат, семема) — это вся совокупность связей с другими словами языка. Значение может быть выведено и описано другими словами на основе анализа использования слова в данном языке.

Смысл — это все взаимосвязи данного концепта в мышлении с другими концептами, образами и чувствами. Смысл не выражается в словах (хотя может быть построена его словесная модель, — существенно более узкая по содержанию, чем реальный смысл.

Концепты обладают внутренней сложной понятийной структурой, которая, вообще говоря, может существенно различаться для различных концептов.

Принято различать три базовые структурные компоненты (элементов) концепта:

а) Образный компонент в структуре концепта состоит из двух составляющих — перцептивного образа и когнитивного (метафорического) образа, в одинаковой мере отражающих образные характеристики концептуализируемого предмета или явления.

б) Информационное содержание многих концептов близко к содержанию словарной дефиниции ключевого слова концепта (если оно есть), но в него входят только дифференцирующие денотат концепта признаки и исключаются случайные, необязательные.

в) Интерпретационное поле концепта включает когнитивные признаки, которые в том или ином аспекте интерпретируют основное информационное содержание концепта, вытекают из него, представляя собой некоторое выводное знание, либо оценивают его.

Образ и информационное содержание концепта представляют его информационный каркас, который имеет относительно структурированный характер.

Интерпретационное поле, как воздух, пронизывает концепт, наполняет его, заполняет «место» между его структурными компонентами — это наименее структурированная часть концепта, она может быть описана как перечисление признаков.

Характерная черта интерпретационного поля — сосуществование в нем противоречащих друг другу когнитивных признаков.

Таким образом, — концепт, — это сложное образование, содержащее как однородные, так и разнородные, а то и противоречащие друг другу элементы, к тому же выраженные с различной силой и уровнем ясности и определенности.

Принято выделять также следующие характеристики концептов:

а) Номинативная плотность — это степень детальности языкового обозначения определенного концептуального пространства. Например, в эскимосском языке слово «снег» может выражаться сорока словами, в русском — пятью, английском — одном. Следовательно, номинативная плотность описания снега выше всего в эскимосском языке, и ниже всего — в английском.

б) Объем понятия — количество важных признаков и связей, содержащихся в понятии. В общем случае объем понятия и его номинативная плотность обратно пропорциональны.

3. Виды концептов

Концепты можно классифицировать по разным основаниям, каждое из которых будет отражать «когнитивную реальность». С нашей точки зрения, наиболее важно различать концепты по тому типу знания, отражения действительности, которое они закрепляют, поскольку именно от этого зависят методы выделения и описания концептов.

Наши исследования в этой области позволяют представить следующую типологию концептов.

Представление — обобщенный чувственно-наглядный образ предмета или явления… Представления статичны и являют собой отражение совокупности наиболее ярких внешних, чувственно воспринимаемых признаков отдельного предмета или явления.

Схема — концепт, представленный некоторой обобщенной пространственно-графической или контурной схемой; это гипероним с ослабленным образом — дерево вообще… Схемы можно нарисовать, что говорит о реальности существования данной формы структуризации знаний. Схема — промежуточный тип концепта между представлением и понятием, определенный этап развития абстракции.

Понятие — концепт, который отражает наиболее общие, существенные признаки предмета или явления, результат их рационального отражения и осмысления.

Фрейм — мыслимый в целостности его составных частей многокомпонентный концепт, объемное представление, некоторая совокупность стандартных знаний о предмете или явлении. Например, магазин (компоненты — покупать, продавать, товары, стоить, цена и др.).

Сценарий (скрипт) — последовательность нескольких эпизодов во времени; это стереотипные эпизоды с признаком движения, развития. Фактически это фреймы, разворачиваемые во времени и пространстве как последовательность отдельных эпизодов, этапов, элементов: посещение ресторана, игра, экскурсия.

Гештальт — комплексная, целостная функциональная мыслительная структура, упорядочивающая многообразие отдельных явлений в сознании. Гештальт представляет собой целостный образ, совмещающий чувственные и рациональные элементы, а также объединяющий динамические и статические аспекты отображаемого объекта или явления (любовь, судьба и др.).

4. Концепты и ментальные модели

Под мысленными моделями в широком понимании этого слова понимаются все типы моделей, которые могут находиться в человеческом мышлении — от интуитивных, которые невозможно отобразить внешними средствами, до развитых формализованных (логико-математических), которые можно с высокой степенью адекватности отобразить внешними средствами (схемами, формулами и т. д.). В узком же смысле под мысленными моделями понимается класс моделей, находящихся в мышлении, и которые не могут быть достаточно полно формализованы с точки зрения требований задачи. К наиболее характерным классам мысленных моделей относятся:

— модели непосредственного действия;

— модели мира;

— модели предметных областей и (или) ситуаций.

Модели непосредственного действия — наиболее простой и автоматизированный тип мысленных моделей (подобный условным рефлексам, но возможно с более сложным содержанием). Это модель ответа на относительно простые и многократно повторяющиеся ситуации, т. е. модель стереотипных ситуаций. Сознание почти не участвует в принятии решения. Теория автоматического управления работает на уровне моделей этого типа. Основой для такого типа простейших моделей являются конструкты или аналогичные им мысленные инварианты.

Модель мира представляет собой определенным образом организованные знания о мире, свойственные когнитивной системе. Это наиболее общая возможная модель мышления. В нее входят все знания человека о мире, включая факты, знания (как способ организации фактов), семантику (ценности, мотивацию, смысл) и другие возможные когнитивные структуры, отражающие опыт индивида. Модель мира не является стройной системой. В ней возможны различные слои знаний и объяснений одних и тех же явлений, причем эти объяснения могут противоречить друг другу и приводить к совершенно различным выводам (алогичность мышления). В то же время для модели мира характерна и определенная степень организации психоэмоциональной сферы человека и его знаний, в результате чего она воспринимается как нечто целостное.

Сочетание изменчивости и целостности позволяет модели мира служить базой для создания более частных моделей, отражающих те или иные аспекты реальности — мысленных моделей предметных областей и ситуаций. Модели этого типа предназначены для решения конкретной проблемы или познавательной потребности. Они содержат относительно небольшое (порядка десяти) число понятий, включая и семантические (ценностные) аспекты. Мысленные модели этого типа имеют ряд важных преимуществ по сравнению с другими моделями: гибкость, возможность работы с самыми разнообразными данными, включая нечисловые, легко адаптируются к новым ситуациям. Большинство систем в философии, политике и литературе являются мысленными. В то же время эти модели обладают и существенными недостатками. Так, большие проблемы возникают в процессе объяснения мысленной модели одним человеком другому. Далеко не всегда это вообще удается, а если удается, то при этом неизбежно возникают искажения. Допущения, которые лежат в основе мысленных систем, обычно трудно сформулировать и проверить. Противоречия и неясности в мысленной системе не детектируются и не решаются. Мы также не очень хорошо понимаем сам процесс создания мысленной модели и использование ее для получения решения.

Эти недостатки мысленных моделей вызвали необходимость в создании формализованных моделей, к важнейшим типам которых относятся когнитивные или концептуальные модели, объектно-схемные модели (качественные) и формально-математические модели.

ТЕМА 4: МЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ

1. Мышление и основные типы моделей

Все виды количественных и качественных моделей, разрабатываемых и используемых человеком, выглядят на первый взгляд очень похоже: они состоят из набора элементов и связей между ними. Эти элементы представляют собой наши представления о чем-либо: существующей реальности (ее объектах), нашем мышлении, желаниях, виртуальной реальности и т. д.

Такая общность представления любых типов моделей обусловлена спецификой мышления человека: мы делим все вещи и объекты мира на два основных типа:

1) Относительно устойчивые, — соответствуют в языке существительным. В моделях они, как правило, представляют элементы (хотя есть и другие типы моделей, например, процессные, где в центрах находятся процессы, а связи между ними, — вещи или существительные).

2) Относительно изменчивые, — это связи между элементами модели. Как правило, представлены глаголами или глагольными формами, в некоторых случаях прилагательными.

Тип модели, таким образом, определяется не внешней формой представления, а тем, что мы понимаем под элементами и их связями. С этой точки зрения модели могут быть классифицированы следующим образом:

1) Интеллект-карты или карты мышления — это представление и развитие ментальных моделей на бумаге или экране монитора. Элементы моделей представляют собой концепты, включая значение (семантику) и смысл.

2) Семантические сети. Элементы моделей представлены понятиями, — это то же самое, что и концепты с точки зрения их значения. Смысл в данном типе моделей не используется, т. е., они беднее по содержанию интеллект-карт и ментальных моделей.

3) Когнитивные модели строятся по тем же принципам, что и семантические сети. В принципе, их можно считать частным случаем семантических сетей. Они содержат понятия, а также могут содержать выраженное в виде понятий отношение к модели и ее элементам субъекта моделирования или других субъектов.

4) Схемные или концептуальные модели. Состоят из четко определенных понятий, связи определены на качественном уровне. Отношение субъекта моделирования к модели или ее элементам в самой модели не представлено.

5) Логико-математические модели. Также, как и схемные модели, они состоят из четко определенных понятий, но связи определены на количественном уровне или в виде логических отношений. Отношение субъекта моделирования к модели или ее элементам в самой модели не представлено.

Существуют и другие подходы к моделированию и связанные с ними типы моделей (исчисление предикатов, продукционные модели и др.). Эти типы моделей тесно связаны с компьютерными методами и искусственным интеллектом. В данном курсе мы их рассматривать не будем.

2. Общее представление об интеллект-картах

Интеллект-карта или карта мышления — это графическое представление ментальной модели в виде системы взаимосвязанных концептов или образов.

Ее особенностью по сравнению с другими типами моделей является то, что она содержит не только значение (семантику), но и смысл используемых в модели концептов. Причем этот смысл наиболее наглядно может быть представлен в виде образов. Поэтому в интеллект-карте концепты, как правило, изображаются комбинированным способом: в виде наглядного и понятного образа, и в виде слова (если из образа невозможно однозначно идентифицировать концепт).

Существует около десятка различных школ и направлений, утверждающих, что именно они первые разработали карты мышления.

В частности, это:

— американский когнитолог Джозеф Новак с его теорией и практикой концептуальных карт (Concept Maps, примерно с начала 70-х годов 20-го века);

— японская идеология представления информации, использовавшаяся с 70-х годов в создании революционного прорыва в экономике Японии. Эта техника включает в себя целый набор различных типов графических представлений: диаграмма связей; древовидная диаграмма; диаграмма Исикавы; диаграмма осуществления деятельности;

— русскоязычные авторы (Штейнберг В.Э. и Манько Н.Н.), использовавшие графическую технику в обучении;

— американский психолог Тони Бъюзен, развивший технику графического представления ментальных моделей (начиная с 1974 года), и выпустивший серию популярных книг с описанием этой техники.

Наибольшее развитие из всех этих направлений получила техника Тони Бъюзена, поэтому рассмотрим ее детальнее.

Интеллект-карта по Тони Бъюзену основана на следующих идеях:

— в центре интеллект-карты обязательно выделяется ключевое понятие, и уже вокруг него и на его базе строится остальная часть интеллект-карты;

— вокруг центрального понятия на основании ассоциаций строятся связанные с центральным образом концепты (отсюда и термин «радиантное мышление) — в виде сочетания слов и образов. Вообще говоря, возможны и другие типы (или названия) связей — аналогия, подобие, родовидовые и иерархические связи, ролевые отношения и др.;

— ассоциации верхнего (или первого) уровня, связанные с центральным образом интеллект-карты, называются базовыми порядковыми идеями;

— вокруг каждого элемента первого уровня также с помощью ассоциаций и порядковых идей второго уровня строится представление второго уровня;

— количество уровней в интеллект-карте не ограничено, причем любой образ, возникающий при построении интеллект-карты, может быть помещен в центр и использован для построения новой или дополнительной интеллект-карты.

3. Взаимоотношения между интеллект-картами и концептуальными моделями

По поводу интеллект-карт Тони Бъюзена сделаем следующие замечания:

1) В интеллект-картах, как правило, используются концепты с большим объемом или низкой номинативной плотностью (например, концепт «успех»), плюс смысл. В процессе перевода интеллект-карты в концептуальную и логико-математическую модель такие концепты с широким объемом заменяются концептами с более низким объемом и с потерей смысла, и такая замена может быть сделана целым рядом способов (например, «успех», может трактоваться как повышение в зарплате, или повышение квалификации, или дружный коллектив и др.). В этой связи интеллект-карта разворачивается в концептуальную модель не единственным образом. В этом отношении она аналогична модели-конфигуратору — ее предназначение не окончательное представление ситуации, а создание рамки для создания полноценной модели.

2) Каждая ассоциация с центральным образом может быть преобразована в отдельную модель. Например, если в центре находится образ фирмы, в которой мы работаем, то в одной ассоциации мы можем рассматривать (и строить концептуальную модель) общий успех фирмы, во второй — свою личную карьеру, в третьей — увидеть перспективы личной жизни и т. д. Т. е., интеллект-карта является более широкой и избыточной по отношению к построенной (или построенным) на ее основе концептуальным моделям.

3) Связи в интеллект-карте ассоциативные — диктуемые нашим мышлением и желаниями, а в концептуальной модели — причинные, обусловленные некоторыми объективно существующими силами (зависимыми или независимыми от нашего желания). При переходе от интеллект-карты к концептуальной модели мы должны преобразовать ассоциации в причины. Это может потребовать не только замены одних концептов на другие, но и усложнения самой ассоциации, замены ее целым модельным представлением.

4. Диадическая интеллект-карта

Один из наиболее простых вариантов интеллект-карты, — это интеллект карта, помогающая принять правильное решение при наличии двух четко выделенных альтернатив. Предполагается также, что для основных отношений известны оценки типа да — нет, лучше — хуже, более эффективно — менее эффективно и т. п.

Вначале в соответствии с законами построения интеллект-карты в центре ее помещается объемный и богато раскрашенный образ. Поскольку речь идет об оценке двух альтернатив, то базовыми порядковыми идеями являются две ветви — «Да» и «Нет».

После этого мы «выплескиваем» на лист или монитор ассоциации, связанные с каждым из решений. Причем мысли выплескиваются не последовательно, а в порядке их возникновения, и они могут относиться к разным участкам интеллект-карты. Это несколько напоминает другой тип принятия решения, когда мы разделяем лист надвое, и в одной половине пишем аргументы «За», а в другой «Против». Но во втором случае мы для вытаскивания мыслей по каждому варианту используем лишь слова, и в меньшей степени смысл. Другой недостаток, — при табличном или словесном описании аргументов мы вынуждены их писать последовательно и без взаимосвязей, что также обедняет построенную модель по сравнению с интеллект-картой.

Использование графических образов и манипулирование цветом приобретают особое значение в принятии решений, поскольку позволяют лучше отразить сущность схватываемых идей и эмоций. В противоположность широко распространенному мнению, эмоции являются составной частью любого процесса принятия решений, и посему им должно отводиться соответствующее место на интеллект-карте.

После создания интеллект-карты выбор решения, согласно Тони Бъюзену, может быть осуществлен пятью основными способами:

1) Решение рождается в ходе создания интеллект-карты («Ага"-процесс), т. е. в ходе анализа выясняются решающие преимущества одной из альтернатив.

2) Присвоение числовых весов отдельным ветвям и подветвям. Это сведение задачи к одному из известных методов — деревьям решений, методу аналитической иерархии Саати (изучаются в рамках данного курса) или еще какой-то.

3) Включение интуиции.

4) Инкубация, т. е. откладывание проблемы на некоторое время в подсознание, когда мозг ведет скрытую работу по поиску решения («Утро вечера мудренее»).

5) Если выбор все же не просматривается, то необходимо дальнейшее изучение вопроса, и, возможно, введение в рассмотрение дополнительных альтернатив.

5. Общий случай интеллект-карты (поликатегориальные)

В общем случае в интеллект-карте может быть множество главных или базовых порядковых идей, отходящих от центра. Но на практике их количество, как правило, находится в диапазоне три-семь, что связано со свойствами человеческого мышления.

Никаких ограничений на характер ассоциаций нет, тем не менее, можно выделить основные принципы развития ассоциаций (эти принципы можно также сознательно использовать в тех случаях, когда возникают проблемы с генерацией ассоциаций):

— во всех типах интеллект-карт идеи (главные и последующих уровней) могут отвечать на вопросы: как?, когда? где?, почему?, кто?, что? и т. п.;

— при изложении материала (конспектов, лекций, книг и т. д.) идеи могут соответствовать главам, или урокам, или темам;

— при описании какого-нибудь объекта или явления ветви могут соответствовать наиболее заметным характеристикам;

— при описании функции (объекта) ветви отвечают на вопрос о ее предназначении и взаимосвязях;

— при описании процесса или проекта ветви соответствуют ходу их развития (этапам, изменениям свойств, требованиям анализа и т. д.);

— оценка — насколько те или иные явления и факты содействуют или мешают нашей центральной идее;

— классификация, т. е. разделение широкого центрального концепта на концепты с меньшим объемом, или, наоборот, использование более широкого концепта;

— определения, — т. е., уточнение того, что представляет собой данный концепт;

— перечисление ролей и личностей, связанных с центральным концептом и др.

Интеллект-карты можно создавать в одиночку или в процессе групповой работы. Во всех случаях наличие некоторого беспорядка при создании интеллект-карты, включая нестыковку ветвей, пропуски, повторы, противоречия и т. п., следует считать нормальным. При разработке первого варианта интеллект-карты главное внимание уделяется не ее упорядочению, а «выплескиванию» наибольшего количества ассоциаций, связанных с центральным понятием. Как правило, первоначальная карта затем дорабатывается два-три раза, при этом она несколько упорядочивается, но определенный уровень беспорядка и противоречий в карте может оставаться.

При групповой разработке возможно использование различных техник создания интеллект-карт: например:

— первоначальное обсуждение вопроса;

— создание индивидуальных интеллект-карт каждым из участников;

— повторное обсуждение интеллект-карт участников и одновременное создание общей интеллект-карты.

6. Использование интеллект-карт

Интеллект-карты целесообразно использовать во всех случаях, когда необходимо обработать и структурировать большое количество разнообразной информации. При этом они позволяют эффективно мыслить, используя весь свой творческий и интеллектуальный потенциал.

В общем случае интеллект-карты предназначены для решения таких задач, как проведение презентаций, принятие решений, планирование своего времени, запоминание больших объемов информации, проведение мозговых штурмов, самоанализ, разработка сложных проектов, собственное обучение, развитие, разработка моделей и многих других.

Что дает использование интеллект-карт?

1) В обучении:

— создание ясных и понятных конспектов и лекций;

— максимальная отдача от прочтения книг и учебников;

— написание рефератов, курсовых проектов, дипломных работ, диссертаций, отчетов.

2) Запоминание:

— подготовка к экзаменам;

— систематизация мышления при выполнении сложной интеллектуальной работы (решении проблемы, написании статьи и т. д.);

3) Проведение презентаций:

— за меньшее время дается больше информации, при этом вас лучше понимают и запоминают;

— проведение и анализ деловых встреч и переговоров.

4) Мозговой штурм:

— генерация новых идей, творчество;

— коллективное решение сложных задач.

5) Принятие решений:

— четкое видение всех «за» и «против»;

— более взвешенное и продуманное решение.

6) Разработка моделей:

— четкое изложение ментальной модели на бумаге или мониторе;

— полученная интеллект-карта позволяет индивидуально или в процессе групповой работы доработать и улучшить исходную ментальную модель и изложить ее в виде доработанной и улучшенной интеллект-карты;

— улучшенная интеллект-карта используется в качестве модели-конфигуратора при разработке концептуальных и логико-математических моделей.

ТЕМА 5: КОГНИТИВНЫЕ МОДЕЛИ

1. Понятие о когнитивных моделях

Подавляющая часть знаний человека о мире представлена в виде ментальных и концептуальных моделей. И решения в повседневной жизни, бизнесе и политике принимаются чаще всего также на основании качественных, а не количественных моделей.

Особенно велика доля концептуальных моделей, и их разновидности — когнитивных моделей в предпринимательской деятельности, оценке инноваций, разработке стратегии, долгосрочных прогнозов, при анализе быстро меняющихся ситуаций.

Когнитивные модели — это модели, основанные на знании лишь качественных (в отличие от количественных), и то, чаще всего неполных, характеристик ситуации или предметной области.

По своему содержанию когнитивные модели близки к ментальным моделям, и создаются они также на основании ментальных моделей (включая при необходимости промежуточный этап построения интеллект-карт или другого типа ментальных карт).

Можно выделить следующие основные характеристики когнитивных моделей, отличающие их от обычных экономико-математических моделей.

1) Опору на когнитивные карты в голове у человека. Эта идеология восходит к работам Э. Толмена, показавшего, что у животных и у человека в результате обучения образуется некоторая схема ситуации. Эта схема может быть и неосознаваемой, но она носит целостный, гештальтный характер. И человек при наличии такой когнитивной схемы «видит» ситуацию целиком, включая возможные решения и их последствия. Подчеркнем, что решение при наличии когнитивной карты принимается без дополнительных логических рассуждений, и тем более количественных моделей.

2) Учет не только объективной составляющей ситуации (ресурсы, техника, оборудование, технологии и т. п.), но и субъективной, — т. е. мнения значимых субъектов, их предпочтения, возможно, эмоции, взаимоотношения, цели и т. д.

3) Учет факторов, которые известны не в полной мере. Собственно, все субъективные факторы относятся к этому типу. Но в данном случае возможно неполное знание и физических или финансовых характеристик.

В современной практике и науке существует большой разброс подходов к построению когнитивных моделей. В целом такие подходы можно разбить на два больших класса:

— создание неформализованных когнитивных моделей и опирающихся в основном на идеологию когнитивных карт Толмена (когнитивисты);

— создание формализованных когнитивных моделей, включающих элементы качественного и количественного описания элементов модели и их взаимосвязей.

2. Неформализованные когнитивные модели

Модель такого типа может присутствовать только в голове у человека (и в таком случае она является еще и ментальной), или быть отображена на бумаге или мониторе в виде схемы.

Характерные особенности таких моделей следующие:

1) Они могут состоять из концептов с большим объемом (т.е., расплывчатым и неоднозначным смыслом) или из концептов с небольшим объемом, т. е., более четко определенных. В первом случае когнитивные модели получаются более широкого плана и используются в основном для описания мира. Во втором случае модели описывают более конкретные ситуации и могут быть использованы для организации действий.

2) Ассоциации, используемые в ментальной карте для описания отношений концептов, заменяются на отношения влияния, причинности, последовательность следования событий и т. п. (Это понятно, поскольку ассоциации позволяют описывать, но их посредством невозможно представить управление или реализацию). В свою очередь отношения влияния могут разбиты на большое количество подвидов.

В экономике очень важным классом неформализованной когнитивной модели является бизнес-схема.

В общем случае под бизнес-схемой понимается способ реализации бизнеса, использующий одну или несколько идей (способов) существенного уменьшения издержек фирмы на взаимодействие с окружением (транзакционных издержек), а также способ увеличения возможностей бизнеса при реализации какого-либо вида бизнеса. (Привести пример бизнес-схемы).

Отметим, что в предпринимательской деятельности ситуация вначале осознается на уровне бизнес-схемы, а количественные модели создаются скорее как дополнительные к бизнес-схеме.

3. Формализованные когнитивные модели

Формализованная когнитивная модель (когнитивная карта) представляется как ориентированный знаковый граф и является моделью представления знаний человека (экспертов) о свойствах анализируемой ситуации и законах ее развития.

Вследствие того, что человек может выражать свои знания самыми разнообразными способами, разработано большое количество типов формализованных когнитивных карт. К наиболее известным и часто используемым из этих типов можно отнести следующие:

1) Качественные или знаковые когнитивные карты. В этих картах факторы ситуации связаны причинно-следственными отношениями, для которых определен только знак влияния: положительный (+) или отрицательный (-).

2) Когнитивные карты, основанные на взвешенных связях. В них влияние факторов друг на друга выражено не только знаком, но и относительной силой влияния. Чаще всего это влияние выражается числом в диапазоне между нулем и единицей, хотя могут использоваться и другие шкалы. (Нарисовать здесь пример такой карты).

3) Нечеткие когнитивные карты. В них сила связи между факторами определяется так называемой лингвистической переменной. Здесь используется идеология нечетких множеств или фаззи-логика, предложенная Л. Заде. Суть ее состоит в том, что для выделенной переменной или понятия задается не точное значение его применимости, а некоторая вероятностная функция распределения.

4) Когнитивные карты, основанные на правилах. В них заданы значения связей между факторами (как и в когнитивных картах, основанных на взвешенных связях), и правила их изменения в зависимости от набора факторов «Если-…, То…». Такого рода когнитивные карты удобны для моделирования событий, в которых возможно появление или непоявление ряда дополнительных факторов.

В литературе описан и ряд других типов формализованных когнитивных карт. Все они основаны на том, что качественным связям между факторами присваивается некоторое численное значение, которое может иметь вероятностный, нечеткий или условный характер.

4. Построение формализованных когнитивных моделей

Рассмотрим использование когнитивных карт для анализа ситуации на примере знаковой когнитивной карты. Несмотря на свою относительную простоту такого типа модель может быть использована для оценки сложных ситуаций и выбора управляющих воздействий.

Представленная на рис. 1. карта позволяет проследить воздействие первоначального влияния (фактор «Производство энергии») на систему остальных факторов, и обратное влияние этих факторов на исходный фактор. Поэтому эта карта носит название знакового циклического графа.

В этом графе есть несколько обратных связей.

Первая: через цепочку «Производство энергии» — «Выпуск продукции» — «Число рабочих мест» — «Численность населения» — «Потребление электроэнергии» — «Производство энергии» приводит к росту производства электроэнергии. Т. е., это положительная обратная связь. Наличие только положительных обратных связей в системе приводит к увеличению первоначальной переменной. И это увеличение, в принципе, может быть настолько велико, что приведет к разрушению системы. Поэтому в сбалансированной (устойчивой системе) необходимы как положительные, так и отрицательные обратные связи. В нашем примере имеется и отрицательная обратная связь через цепочку «Производство электроэнергии» — «Цена электроэнергии» — «Потребление электроэнергии» — «Качество окружающей среды» — «Численность населения» — «Потребление электроэнергии».

Насколько она эффективно она может противостоять положительной обратной связи, и насколько это морально, — стабилизировать производство электроэнергии путем снижения численности населения, — это вопрос. Очевидно, что в данной модели нужны более гуманные отрицательные обратные связи. Например, в качестве такой связи могут служить повышенные налоги на экологически грязное производство.

ТЕМА 6: МОДЕЛИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

1. Принятие решений и человек

Под принятием решений понимается особый процесс человеческой деятельности, направленный на выбор наилучшего варианта действий.

Специфика принятия решений человеком заключается в том, что для подавляющего большинства решений нельзя точно рассчитать и оценить последствия, можно лишь предполагать, что определенный вариант решения приведет к наилучшему результату. Однако такое предположение может оказаться и ошибочным, поскольку человек принимает решение в условиях неполноты и неточности, причем неполнота и неточность характерны не только для будущего времени, но и для настоящего и прошедшего.

Выделяют следующие роли человека в процессе принятия решения:

1) Лицо, принимающее решение (ЛПР) — это человек, фактически осуществляющий выбор наилучшего варианта действий.

2) Владелец проблемы — человек, который по должности или по мнению окружающих несет ответственность за принятие решения. ЛПР и владелец проблемы могут быть одним и тем же лицом, а могут быть и разными. Например, если глава фирмы перекладывает ответственность на заместителей, то он — владелец проблемы, а заместители — ЛПР.