Моделирование систем / lec11_1
.pdfКогнитивные карты
(«когнитивный» от латинского cognitio — познание)
В современном понимании, «когнитивными» называют не только процессы мышления, но и любые формы взаимодействия человека и среды, основанные на построении образа ситуации.
Термин предложен в 1948 в работе американского психолога Э. Толмена "Когнитивные карты у крыс и человека".
Когнитивная психология занимается изучением процессов восприятия, осмысления и понимания у человека.
Когнитивистика (когнитивная наука) — междисциплинарное научное направление, объединяющее теорию познания, когнитивную психологию, нейрофизиологию, когнитивную лингвистику и теорию искусственного интеллекта.
В когнитивистике совместно используются компьютерные модели, взятые из теории искусственного интеллекта, и экспериментальные методы, взятые из психологии и физиологии высшей нервной деятельности, для разработки точных теорий работы человеческого мозга.
Методология когнитивного моделирования, предназначенная для анализа и принятия решений в плохо определенных ситуациях, была предложена Аксельродом [Axelrod R. The Structure of Decision: Cognitive Maps of Political Elites. – Princeton. University Press, 1976]
Слабоструктурированные системы (экономика, социология, экология и т. п.):
многоаспектность происходящих в них процессов и их взаимосвязанность;
отсутствие достаточной количественной информации о динамике процессов, что вынуждает переходить к качественному анализу таких процессов
изменчивость характера процессов во времени и т.д.
Когнитивное моделирование содержит несколько взаимосвязанных этапов:
когнитивная структуризация;
структурный анализ когнитивной модели;
сценарное моделирование развития ситуации;
оценка и интерпретация результатов моделирования;
корректировка когнитивной модели.
Структуризация - синтез знаний о системе и внешней для нее среде.
Цель - построение когнитивной карты, позволяющей выявить наиболее существенные (базисные) факторы, характеризующие взаимодействие объекта и внешней среды, установить качественные связи между ними.
Когнитивная карта отражает субъективные представления эксперта исследуемой проблемы и ситуаций, связанных с функционированием и развитием анализируемой системы.
Составными элементами когнитивной карты) являются факторы (базисные факторы, концепты) и причинноследственные связи между факторами.
Факторы определяют и ограничивают наблюдаемые процессы и явления в анализируемой системе и внешнем окружении.
Наиболее часто КК представляют в виде ориентированных графов. Вершинами графа являются факторы (характеристики ситуации), а дуги определяют причинноследственные связи.
а— положительная связь;
б— отрицательная связь
Взнаковом графе влияние одного фактора на другой обозначается знаками «+», если увеличение (уменьшение) одного фактора приводит к увеличению (уменьшению) другого, или «-», если увеличение (уменьшение) одного фактора приводит к уменьшению (увеличению) другого.
Знаковый граф (знаковая КК)
Если дугам поставлены в соответствие весовые коэффициенты в определенной шкале, то граф взвешенный
Взвешенный граф (числовая КК)
Описания зависимости факторов (влияния концептов друг на друга) и соответственно, их изменения могут иметь лингвистические значения («низкий», «незначительный», «высокий» и др.), имеющие свою числовую интерпретацию в виде функций принадлежности.
Различают два типа задач анализа ситуаций на основе КК.
Анализ влияния (статический анализ) — анализ исследуемой ситуации на основе изучения структуры взаимовлияний факторов
Используются характеристики:
Влияние одного концепта на другой
Влияние каждого концепта на систему
Влияние системы на концепты
Если у КК имеются дуги с весами разных знаков, то вычисляются отдельно положительные и отрицательные влияния одного концепта на другой и за результирующее берется большое по модулю влияние со своим знаком.
При этом для анализа модели дополнительно используют следующие характеристики влияния концепта на концепт: