Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Архив WinRAR_1 / trahtengerts5

.pdf
Скачиваний:
125
Добавлен:
09.03.2016
Размер:
6.83 Mб
Скачать

170 Часть 2. Математическое и алгоритмическое обеспечение …

 

 

 

Таблица 5.3

Мнение экспертов

Число экспертов, характеризующих варианты

 

о вариантах

7

6

5

 

Самый лучший

А

В

С

 

Хуже

В

С

В

 

Абсолютно не пригоден

С

А

А

 

Выбор экспертами варианта решения может быть осуществлен двумя способами: индивидуальным выбором или упорядочением. При индивидуальном выборе эксперт выбирает один или несколько лучших с его точки зрения вариантов, отбрасывая остальные, при упорядочении он осуществляет более сложную процедуру: упорядочивает все варианты решений в соответствии со своими предпочтениями.

Аналогично СПП по множеству индивидуальных выборов или упорядочений может осуществлять коллективный выбор или упорядочение. В соответствии с этим классификация процедур голосования (в том числе и рассмотренных выше) показана в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Форма представления

Форма представления коллективного решения

индивидуальных

Коллективное

Коллективный

решений

упорядочение

выбор вариантов

 

вариантов

 

 

 

Индивидуальный выбор

По совокупности

инди-

По совокупности инди-

 

видуальных

выборов

видуальных

выборов

 

экспертов

СПП

строят

СПП строит

коллектив-

 

коллективное

упорядо-

ный выбор (выбор – вы-

 

чение (выбор – упорядо-

бор)

 

 

чение)

 

 

 

 

 

Индивидуальное

По совокупности

инди-

По совокупности инди-

упорядочение

видуальных

упорядоче-

видуальных

упорядоче-

 

ний СПП строит коллек-

ний СПП строит коллек-

 

тивное

упорядочение

тивный выбор (упорядо-

 

(упорядочение – упоря-

чение – выбор)

 

дочение)

 

 

 

 

 

В настоящее время кроме рассмотренных разработано еще много различных принципов и условий голосования, которые, однако, отражают уже устоявшиеся с годами принципы принятия групповых решений. Они следующие [5.18].

Глава 5. Компьютернаяподдержка переговоров …

171

Принцип добрых намерений. Смысл этого принципа очевиден и не требует особых разъяснений. Прежде чем приступать к переговорам, надо иметь намерение их успешно завершить и создать для этого соответствующую обстановку и желание договориться.

Принцип большинства голосов. Подробно рассмотрен выше. Хо-

тя надо отметить, что кроме рассмотренных модификаций здесь ис-

пользуется принцип диктатора и принцип вето, сводящиеся к тому,

что в первом случае решение принимается одним голосов, а во втором, наоборот оно не принимается в результате запрета одним голосом.

Принцип Курно (индивидуальной рациональности). Здесь кол-

лективное руководство состоит из независимых индивидов, имеющих различные предпочтения и поэтому не образующих какие-либо группы (коалиции). По этому принципу никому из членов группового руководства отдельно не выгодно менять решение, поскольку не существует лучшего. Принцип действует только тогда, когда индивидуальные предпочтения для вариантов решения таковы, что каждому участнику в итоге они не приносят большого ущерба или выгоды.

Принцип Парето подробно рассмотрен в главе 7. Здесь отметим лишь, что по этому принципу группа (индивид или коалиция) при определенных ограничениях может улучшать свои решения без нанесения ущерба другим членам.

172 Часть 2. Математическое и алгоритмическое обеспечение …

Глава 6

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВАРИАНТОВ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

6.1. Методы генераций решений

Когда задают вопрос: «Если бы Шекспир не написал «Гамлета», Толстой – «Войну и мир», Чайковский – «Лебединое озеро», смог бы это сделать кто-нибудь другой?» Обычно отвечают: «Конечно, нет». Однако на вопрос: «Если бы Менделеев не открыл периодический закон, а Эйнштейн - теорию относительности, смогли бы другие ученые сделать эти открытия?» Широко распространено мнение, что да, смогли бы.

В чем причины такого различия? Одна из них заключается в том, что не существует методов, овладев которыми можно было бы создавать великие произведения в области искусства. Однако имеются методы, позволяющие открывать закономерности в природе. Эти методы - наблюдение, эксперимент и математическое описание.

Если провести параллель сказанного с генерацией решений, то, видимо, можно сказать, что в тех случаях, когда имеется алгоритм генерации решения, либо аналог, по которому ЭВМ может определить ситуацию как сходную с имеющейся в ее памяти, - ЭВМ может сгенерировать решение, аналогичное тому, которое принимается при сходной ситуации.

Так, известно, что первые паровые повозки перемещались с помощью устройств, похожих на ноги. Такое решение, по аналогии, могла бы предложить и вычислительная машина. Но вот прототип современной трансмиссии, если у нее не было аналога или алгорит-

Глава 6. … алгоритмическое обеспечение генерации вариантов …173

мов ее проектирования, т.е. «из головы», компьютер предложить бы не смог.

Для того, чтобы войско не поддалось панике в случае гибели вождя, Дмитрий Донской в битве на Куликовом поле переоделся в одежду простого ратника. Кажется, он такой прием применил первым, в этом случае ЭВМ не смогла бы ему подсказать такое решение, но после того как решение было найдено и записано в машину, в аналогичной ситуации она могла бы предложить его, «исходя из прецедента».

Таким образом, можно повторить сказанное выше: решения можно подразделить на неожиданные, принципиально новые, новаторские решения, которые пока компьютер генерировать не в состоянии, и на решения, основывающиеся на типовых сценариях, по аналогии, на основе комбинации известных частных решений; генерация таких решений доступна вычислительной машине.

Компьютерную генерацию возможных предложений можно осуществить посредством: программной реализации аналитических или имитационных моделей, с использованием экспертных систем, генерации сценариев путем комбинации различных операций, заданных руководителем или взятых из базы данных, и, наконец, используя подход, получивший название ситуационного управления.

Обычно различают два типа методов генерации решений: поисковые и нормативные [6.1]. Поисковый метод – это определение возможных состояний системы в будущем. Нормативный метод – определение путей и сроков достижения возможных состояний системы, принимаемых в качестве цели. Процесс генерации нормативных решений, использующий методы комбинации различных операций, выбранные на основе субъективных предпочтений руководителя, можно подразделить на три последовательных этапа: формирование когнитивной карты, создание базы знаний экспертной системы и генерация набора сценариев [6.2, 6.3]. При этом надо подчеркнуть, что в СППР могут быть включены не все три подсистемы, более того, каждая из этих подсистем может функционировать и самостоятельно. Рассмотрим эти этапы подробнее.

1. Формирование когнитивной карты На этом этапе определяется основные факторы, влияющие на

решение проблемы и их причинно-следственные связи. Система под-

174 Часть 2. Математическое и алгоритмическое обеспечение …

держки принятия решений становится инструментом, облегчающим содержательный анализ этих связей, степень влияния различных факторов друг на друга и на систему в целом и помогающим эксперту или руководителю неформальными методами выработать решение на основе проведенного анализа.

Формирование когнитивной карты может стать также и исходными данными для последующих этапов генерации решения.

2. Создание базы знаний экспертной системы После того, как на основе когнитивного анализа выработаны

предложения или приняты решения о выполнении определенного набора действий (операций), в базу данных экспертной системы (или нескольких экспертных систем) записываются условия, при которых могут быть выполнены эти действия и детали их выполнения в соответствии с создавшимися условиями. На основе этой информации, записанной в базе знаний, экспертная система в соответствии с конкретной обстановкой, генерирует решение о порядке выполнения операций (действий).

Заметим, что экспертная система может быть создана и без этапа предварительного когнитивного анализа, хотя, как правило, в явном или неявном виде, он выполняется.

3. Сценарий – мозаика операций Рассматривая набор операций, полученный в результате когни-

тивного анализа или формированных в экспертной системе, как исходные данные, система поддержки принятия решений формирует возможные сценарии - последовательности выполнения таких операций (действий). Сценарии могут различаться не только последовательностью действий, но и составом. Определение такого сценария и является решением руководителя или рекомендацией эксперта.

Сценарий может быть создан и без формального выполнения двух ранее указанных этапов.

Как уже отмечалось выше, при создании систем поддержки принятия решений для различных приложений могут быть использованы либо один из этапов генерации решений, либо их различные комбинации (см. рис. 6.1. Стрелками указана возможная последовательность создания подсистем генераций решений).

Глава 6. … алгоритмическое обеспечение генерации вариантов …175

 

 

 

 

 

данные для приня-

 

 

 

 

Когнитивная

 

 

 

 

тия

решений

не-

 

 

 

 

карта

формальными

 

 

 

 

 

 

методами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решения о порядке

Исходные

 

Экспертная

 

выполнения

кон-

данные

 

система

кретных операций

 

 

 

 

 

решения о

воз-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сценарий

 

 

 

 

можных сценариях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

последователь-

 

 

 

 

 

ности операций

 

 

 

 

 

Рис. 6.1

6.2. Когнитивные карты

Когнитивная карта (карта познания) это вид математической модели, представленный в виде графа, позволяющей описывать субъективное восприятие человеком или группой людей какого-либо сложного объекта, проблемы или функционирования системы.

Когнитивная карта предназначена для выявления структуры причинных связей между элементами системы, сложного объекта, составляющими проблемы и т.п. и оценки последствий, происходящих под влиянием воздействия на эти элементы или изменения характера связей [6.4].

В каком-то смысле можно сказать, что когнитивная карта это субъективная модель восприятия человеком частицы мира, с помощью которой он хочет осознать закономерности этой частицы, не вдаваясь в многие подробности, так как они чрезвычайно осложняют картину и затрудняют восприятие.

Теория графов предоставляет средства отображения структуры причинно-следственных связей: это пути, циклы и компоненты. Они

176 Часть 2. Математическое и алгоритмическое обеспечение …

оказываются полезными для анализа сложных структур взаимозависимостей. Эти три объекта могут вступать друг с другом в некоторые отношения, и каждое отношение может быть характеризовано как положительное или отрицательное, например, согласен или не согласен, любит или не любит.

Элементы изучаемой системы или объекта называются концептами. Концепты в графе представляются вершинами, причинноследственные связи – направленными дугами, связывающими концепты. Такой графический вид представления изучаемого объекта называется когнитивной картой.

Политические альтернативы, разнообразные экономические причины и эффекты, цели и необходимые средства их достижения могут рассматриваться как переменные концептов. В этом случае на когнитивной карте они представляются вершинами. Их влияние друг на друга обозначаются на когнитивной карте направленными дугами, как мы потом увидим, с навешанными на них знаками. Знаки определяют характер влияния. Такой граф называется знаковым графом.

Популярность когнитивных карт объясняется относительной легкостью представления причинных связей (отношений) между концептами и общей структуры изучаемого объекта.

Как уже отмечалось, когнитивная карта содержит элементы двух типов: концепты и причинные связи. Концепты рассматриваются как переменные когнитивной карты, а причинные связи как отношения между каждой парой переменных. Эти отношения причинности могут иметь различные значения. Основные значения – положительное, отрицательное и ноль. Поясним это часто используемым примером. При положительном значении тех двух переменных, которые она связывает, изменения происходят в одном направлении (не обязательно со знаком плюс). Так увеличение числа заводов вызывает рост потребления энергии, оно также значит, что сокращение числа заводов должно привести к уменьшению потребления энергии.

При отрицательном значении отношения причинности увеличение значения одной из переменных, связанных этим отношением, вызывает уменьшение значения другой (и наоборот). То есть их изменения происходят в противоположных направлениях. Так при отрицательном отношении причинности увеличение цены на энергию приводит к сокращению ее потребления и, соответственно, умень-

Глава 6. … алгоритмическое обеспечение генерации вариантов …177

шения цены к увеличению потребления энергии. Нулевое отношение причинности показывает, что связи между двумя концептами нет.

Структуру когнитивного графа лучше всего представить в виде направленного графа, в котором вершины являются концептами (переменными концептов), а дуги выражают отношения причинности. Дуги могут помечаться знаками «+», «-» или 0, что означает соответственно положительное, отрицательное или нулевое причинное отношение.

Как уже отмечалось ранее, направленный граф с перечисленными выше метками, которыми помечаются его дуги, называется знаковым графом.

Во многих случаях причинный концепт, из которого выходит дуга, является одновременно и концептом результата, т.е. в него входит дуга выходящего из другого причинного концепта.

При поддержке принятия решений, как уже говорилось выше, описанные традиционные когнитивные карты используются в основном, для прогноза и оценки взаимовлияния концептов друг на друга. А именно, по ней можно определить, что произойдет с системой, если изменится состояние любого или любых концептов, не станут ли некоторые концепты неприемлемыми в контексте реальных объектов предметной области. Данная задача получила название «анализа устойчивости когнитивной карты» (определения совместного консо-

нанса)[6.5].

Решение этой задачи основывается на следующих посылках. Во многих случаях причинный концепт (из которого выходит дуга) одновременно является и концептом результата. То есть в него входит дуга выходящего из другого причинного концепта. Устойчивость когнитивной карты определяется характером обратных связей. В цикле существует положительная (отрицательная) обратная связь. Положительная обратная связь может существенно усилить первоначальное изменение причинного концепта. Наличие нескольких положительных циклов может привести к нестабильности системы. Отрицательные обратные связи часто ведут к стабилизации системы, однако могут вызвать ее «колебания». Качественное же влияние одного концепта на другой можно определить как сумму обратных связей в циклах на всем пути между данными концептами.

178 Часть 2. Математическое и алгоритмическое обеспечение …

Общие правила определения путей в когнитивной карте следующие:

-в цикле существует положительная и обратная связь, если в ней четное число знаков «-» или их нет, и отрицательная, если число дуг со знаком «-» - нечетное;

-общая обратная связь между двумя концептами есть сумма обратных связей в циклах на всем пути между ними (даже если это один и тот же концепт).

Система является устойчивой, если значения концептов (переменных характеризующих концепты), на которые не оказывают влияния внешние воздействия, не изменяются под влиянием любых изменений значений одной или нескольких переменных, вызванных воздействием внешних причин.

Переменная является стабильной начальной переменной, если резкое увеличение ее значения не приведет к увеличению значений других переменных системы.

Как правило, стабильными оказываются те начальные переменные, которые не влияют на другие переменные либо непосредственно влияют на те, которые не влияют на другие.

Другими словами когнитивные карты позволяют оценить возможные последствия решений и определить, могут ли эти решения дестабилизировать систему, и какие качественные изменения произойдут в концептах после того, как эти решения будут выполнены.

Описанная работа по генерации вариантов (сценариев) решений

спомощью когнитивных карт, сводится к перебору дуг графовой структуры, описывающей исследуемую проблему. Однако такому способу генерации решений с помощью традиционных когнитивных карт присущ ряд существенных недостатков[6.12]:

-бедность изобразительных средств;

-отсутствие возможности моделирования временных параметров выполнения операций;

-отсутствия возможности различения последовательности и параллельности влияния или выполнения учитываемых факторов;

-отсутствие возможности определить и ранжировать по степени влияния положительные и отрицательные тенденции, особенно в условиях многоцелевого задания критериев;

Глава 6. … алгоритмическое обеспечение генерации вариантов …179

- неизвестность (незнание) внутренней структуры концептов карты не в контексте их возможной декомпозиции на составляющие, а с точки зрения наблюдаемого поведения и учета ситуационных аспектов когнитивной структуры, порождающих мотивационные действия.

Поэтому, в сложных описанных ситуациях применяется аппарат экспертных систем и порождающие грамматики (см. ниже), а также обобщенные нечеткие когнитивные карты [6.5].

В нечеткой когнитивной карте каждая дуга определяет не только направление и характер, но также и степень влияния (вес) связанных концептов. В зависимости от подхода вместо знаков дуг между концептами используют отношения, значения которых могут лежать на отрезке [-1, 1], либо нечеткие или лингвистические переменные. На основе описания, с помощью аппарата нечеткой матричной регулярной алгебры и оценки казуальных (причинных) влияний концептов друг на друга, могут быть получены основные системные показатели когнитивной карты, по которым определяется взаимный консонанс, диссонанс, положительное и отрицательное влияние концептов и в целом системы. Подробно теория и применение нечетких когнитивных карт рассмотрены в [6.4, 6.5].

Несколько слов о групповом построении когнитивных карт. Как всегда в принятии групповых решений проблема заключается в согласовании решений. Исключением является вариант, когда лидер принимает решение, а остальные участники выработки решения выступают фактически в роли советчиков без права решающего голоса.

При построении когнитивных карт такое согласование сводится

ктрем вопросам:

1.согласование списка концептов;

2.согласование отношений причинности между ними;

3.согласование значений отношений причинности.

Для решения всех этих вопросов может быть использованы хорошо известные процедуры работы с экспертами, в частности, процедуры голосования или формализованные процедуры.

Какая бы процедура не использовалась, в результате должен быть получен список концептов (вершин знакового графа), список отношений причинности (дуг графа) и список значений отношений

Соседние файлы в папке Архив WinRAR_1