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.

Рис.1. Пример знаковой когнитивной карты