Подход на когнитивно моделиране. Резюме: Когнитивно моделиране. идентифицирайте възможните варианти за развитие на ситуацията, като вземете предвид последствията от вземането на най-важните решения и ги сравнете

За да се разбере и анализира поведението на сложна система, се изгражда структурна диаграма на причинно-следствените връзки. Такива схеми, които интерпретират мненията и възгледите на вземащия решение, се наричат когнитивна карта.

Терминът "когнитивна карта" е въведен от психолога Толман през 1948 г. Когнитивната карта е вид математически модел, който ви позволява да формализирате описанието на сложен обект, проблем или функциониране на системата и да идентифицирате структурите на причинно-следствените връзки между елементите на системата, сложен обект, компонентите на проблема и оценка на последствията в резултат на въздействие върху тези елементи или промяна на характера на връзките. Английският учен К. Идеас предложи използването на когнитивни карти за колективно вземане на решения и вземане на решения.

Когнитивна карта на ситуациятае ориентиран граф, чиито възли представляват някои обекти (понятия), а дъгите са връзки между тях, характеризиращи причинно-следствени връзки.

Разработването на модела започва с изграждането на когнитивна карта, която отразява ситуацията „каквато е“. Въз основа на генерираната когнитивна карта се моделира саморазвитието на ситуацията, за да се идентифицират положителните тенденции в развитието.„Саморазвитието“ ви позволява да сравните субективните очаквания с моделните.

Основното понятие в този подход е понятието „ситуация“. Ситуацията се характеризира с набор от т.нар основни фактори, с помощта на които се описват процесите на промяна на състоянията в дадена ситуация. Факторите могат да си влияят взаимно и такова влияние може да бъде положително, когато увеличението (намаляването) на един фактор води до увеличаване (намаляване) на друг фактор, и отрицателно, когато увеличението (намаляването) на един фактор води до намаляване ( увеличение) в друг фактор.

Матрицата на взаимодействието представя теглата само на преките влияния между факторите. Редовете и колоните на матрицата са свързани с факторите на когнитивната карта, а стойността със знак в пресечната точка на i-тия ред и колоната j-ro показва тежестта и посоката на влияние на фактора i-ro върху j-тия фактор. За да се покаже степента (теглото) на влияние, се използва набор от лингвистични променливи като „силен“, „умерен“, „слаб“ и др.; Такъв набор от лингвистични променливи се сравнява с числени стойности от интервала: 0,1 - „много слаб"; 0,3 - „умерен"; 0,5 - „значително“; 0,7 - „силен“; 1.0 - „много силен“. Посоката на влияние се определя от знака: положителен, когато увеличението (намаляването) на един фактор води до увеличаване (намаление) на друг фактор, и отрицателно, когато увеличаването (намаляването) на един фактор води до намаляване (увеличаване ) в друг фактор.

Идентифициране на първоначалните тенденции

Първоначалните тенденции се определят от лингвистични променливи като

„силен“, „умерен“, „слаб“ и др.; Към такъв набор от лингвистични променливи се сравняват числови стойности от интервала. Ако за даден фактор не е посочена тенденция, това означава, че или не се виждат забележими промени във въпросния фактор, или няма достатъчно информация, за да се оцени съществуващата тенденция за него. При моделирането се приема, че стойността на този фактор е 0 (т.е. не се променя).

Идентифициране на целевите фактори

Сред всички избрани фактори е необходимо да се определят целевите и контролните фактори. Целевите фактори са фактори, чиято динамика трябва да се доближи до необходимите стойности. Осигуряването на необходимата динамика на целевите фактори е решението, което се преследва при изграждането на когнитивен модел.

Когнитивните карти могат да се използват за качествена оценка на влиянието на отделните концепции една върху друга и върху стабилността на системата като цяло, за моделиране и оценка на използването на различни стратегии при вземане на решения и прогнозиране на взетите решения.

Трябва да се отбележи, че когнитивната карта отразява само факта на влиянието на факторите един върху друг. Не отразява никакви подробен характертези влияния, нито динамиката на промените във влиянията в зависимост от промените в ситуацията, нито временните промени в самите фактори. Отчитането на всички тези обстоятелства изисква преминаване към следващото ниво на структуриране на информацията, показана в когнитивната карта, тоест когнитивния модел. На това ниво всяка връзка между факторите на когнитивната карта се разширява в съответно уравнение, което може да съдържа както количествени (измерими) променливи, така и качествени (неизмерени) променливи. В този случай количествените променливи влизат естествено под формата на техните числови стойности, тъй като всяка качествена променлива е свързана с набор от лингвистични променливи и всяка лингвистична променлива съответства на определен цифров еквивалент в скалата [-1,1]. С натрупването на знания за процесите, протичащи в изследваната ситуация, става възможно да се разкрие по-подробно естеството на връзките между факторите.

Има математически интерпретации на когнитивни карти, например меки математически модели (известният модел на борбата за съществуване на Лотка-Волтера). С помощта на математически методи може да се предвиди развитието на ситуацията и да се анализира стабилността на полученото решение. Съществуват два подхода за конструиране на когнитивни карти – процедурен и процесен. Процедурата е отделен времеви ефект, който има измерим резултат. Математиката използва значително дискретността, дори ако измервахме в лингвистични променливи. Процесният подход говори повече за поддържане на процесите, той се характеризира с концепциите за „подобряване“, „активиране“, без да се позовава на измерими резултати. Когнитивната карта на този подход има почти тривиална структура - има целеви процес и заобикалящи го процеси, които имат положително или отрицателно въздействие върху него.

Има два вида когнитивни карти: традиционни и размити. Традиционните карти са определени под формата на насочена графа и представят моделираната система под формата на набор от концепции, които показват нейните обекти или атрибути, свързани помежду си чрез причинно-следствени връзки. Те се използват за качествена оценка на въздействието на отделните концепции върху стабилността на системата.

За да се разширят възможностите на когнитивното моделиране, редица работи използват размити когнитивни карти. В една размита когнитивна карта всяка дъга определя не само посоката и природата, но и степента на влияние на свързаните понятия.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

Министерство на образованието и науката на Руската федерация

Федерална държавна бюджетна образователна институция

висше професионално образование

„Кубански Държавен университет" (FSBEI HPE "Kubu")

Катедра Теория на функциите

Абитуриентски квалификационен трудбакалавърска

Математически модел на когнитивната структура на учебното пространство

Свърших работата

В.А. Бакуридзе

Научен ръководител

Доцент доктор. физика и математика науки, ст.н.с

БЪДА. Левицки

Стандартен контролер,

Изкуство. лаборант Н.С. Катачина

Краснодар 2015 г

Съдържание

Въведение

2. Умения
4. Карта на минималните умения
7. Маркировки и филтри
7.1 Примери за маркиране
Заключение
Въведение
Работата е с реферативен характер и е посветена на изследването на един от разделите на монографията на J-Kl. Фалмажа и Дж.П. Дуанон (вижте), чието име се превежда на руски като „Пространства за обучение“. Монографията е посветена на изграждането на реферат математическа теория, разработване на формални методи за изследване на взаимовръзките и отношенията на състоянията на знанията на субектите в определен предметна област.
Работата предоставя адаптиран превод на руски език на част от една от главите на монографията, която се нарича „Карти на уменията, етикети и филтри“. Тази глава развива формален апарат за изследване на връзката между състоянията на знания и това, което обикновено се нарича „умения“. Предполага се, че е необходимо определено количество умения за постигане на определено ниво на знания.
Идеята на авторите е да асоциират с всеки въпрос (проблем) q от домейн Q подмножество от умения от S, които могат да бъдат използвани за отговор на въпрос q (решаване на проблем q). Наред с пояснителните примери, дадени от авторите в работата, са дадени подобни примери от курса „Комплексен анализ“.
Първият раздел на дипломната работа съдържа необходимата информация от първите глави на монографията, чийто адаптиран превод е извършен в дипломните работи на Т.В. Алейникова и Н.А. Ралко.
Вторият раздел съдържа адаптиран превод на съответния раздел от монографията с пример (вижте раздел 2.1), въз основа на който в третия раздел е въведено формализираното понятие „карта на уменията“. По аналогия с този пример, пример от курса „Комплексен анализ“ е конструиран независимо (виж параграф 2.2.).
Четвъртият раздел обсъжда концепцията за минимална карта на уменията. Конюнктивният модел на картата на уменията е разгледан в раздел 5.
Раздел 6 предоставя формализирано определение на модела на компетентност. Последният раздел на дисертацията е посветен на проблема за описване (етикетиране) на елементи и интегриране (филтри) на релевантна референтна информация, съдържаща се в състоянията на знанието.
1. Основни символи и предварителна информация
Определение 1 (вижте) Структурата на знанието е двойка (Q, K), в която Q е непразно множество, и K-семейство от подмножества на Q, съдържащо поне Q и празно множество. Множеството Q се нарича домейн на структурата на знанието. Неговите елементи се наричат въпроси или позиции, а неговите подмножества се наричат семейства. K се наричат състояния на знанието.
Определение 2 (виж). Структура на знанието (Q,K) се нарича учебно пространство, ако са изпълнени следните две условия:
(L1) Гладкост на обучението. За всеки две състояния K, L такива, че
, има крайна верига от състояния
(2.2)
за които |Ki\ Ki-1| = 1 за 1? аз? p и |L\K| = r.
(L2) Съгласуваност на обучението. Ако K, L са две състояния на знание, така че и q представлява въпрос (позиция), така че K + (q)K, тогава
Определение 3 (вижте) Семейство от множества K се нарича затворено спрямо обединение, ако FK за всяко FK. По-специално K, тъй като обединението на празни подсемейства е празното множество. Ако семейството K на структура на знания (Q, K) е затворено под обединението, тогава двойката (Q, K) се нарича пространство на знания. Понякога в този случай казват, че К е пространство на знанието. Ще кажем, че K е затворено спрямо крайно обединение, ако за всяко K и L от K множеството KLK.
Обърнете внимание, че в този случай празното множество не е задължително да принадлежи към семейството K.
Двойната структура на знанието върху Q по отношение на структурата на знанието K е структурата на знанието, съдържаща всички допълнения на състоянията на K, т.е.
Така Ki имат същия домейн. Очевидно, ако K е пространство на знания, тогава структурата на знанието е затворена по отношение на пресичането, тоест F за всяко F и Q.
Определение 4 (вижте) Под колекция в множество Q разбираме семейство K от подмножества на домейна Q. За да обозначим колекция, често пишем (Q, K). Имайте предвид, че колекцията може да е празна. Колекция (Q, L) е затворено пространство, когато семейството L съдържа Q и е затворено при пресичане. Това затворено пространство се нарича просто, ако принадлежи на L. По този начин колекция K от подмножества на домейн Q е пространство на знания върху Q тогава и само ако двойствената структура е просто затворено пространство.
Определение 5 (вижте) Верига в частично подредено множество (X, P) е всяко подмножество C на множеството X такова, че cPc? или c?Pc за всички c, c"C (с други думи, редът, индуциран от отношението P върху C, е линеен ред).
Определение 6 (виж) Траекторията на обучение в структурата на знанието (Q,K) (крайна или безкрайна) е максималната верига C в частично подредено множество (K,). Според определението за верига имаме cc" или c"c за всички c, c"C. Верига C е максимална, ако от условието CC` за някаква верига от състояния C` следва, че C=C`. По този начин максималната верига задължително съдържа и Q.
Определение 7 (вижте) Обхватът на семейство от множества G е семейство G?, съдържащо всяко множество, което е обединение на някакво подсемейство от G. В този случай пишем (G) = G? и казват, че G се покрива от G?. По дефиниция (G) е затворен при съюз. Базата на затворено семейство F е минимално подсемейство B на F, покриващо F (тук „минималността“ се дефинира по отношение на включването на множества: ако (H)=F за някои HB, тогава H=B). Общоприето е, че празното множество е обединението на празни подсемейства от B. Така, тъй като базата е минимално подсемейство, празното множество не може да принадлежи на базата. Очевидно е, че състояние K, принадлежащо към някаква база B от K, не може да бъде обединение на други елементи от B. В допълнение, една структура на знания има база само ако е пространство на знания.
Теорема 1 (). Нека B е основата за пространството на знанието (Q, K). Тогава BF за някакво подсемейство от състояния F, покриващо K. Следователно пространството на знанието допуска най-много една база.
Определение 8 (виж). Разстоянието на симетричната разлика или каноничното разстояние върху множеството от всички подмножества на множеството на крайно множество E е количеството:
дефиниран за всяко A, B 2E. Тук обозначава симетричната разлика на множествата A и B.
2. Умения

Когнитивни интерпретации на горното математически понятияса ограничени до използването на думи, които предизвикват процеса на учене, като „структура на знанието“, „състояние на знанието“ или „траектория на учене“. Това се дължи на факта, че много от получените резултати са потенциално приложими в голямо разнообразие от научни области. Може да се отбележи, че въведените фундаментални понятия са в съответствие с такава традиционна концепция на психометричната теория като „умения“. Тази глава изследва някои възможни връзки между състояния на знания, умения и други характеристики на елементи.

За всяка структура на знанието (Q, K) се предполага съществуването на някакъв основен набор от „умения“ S. Тези умения могат да се състоят от методи, алгоритми или техники, които по принцип са разпознаваеми. Идеята е да се асоциират с всеки въпрос (проблем) q от домейн Q умения от S, които са полезни или спомагат за отговор на този въпрос (решаване на проблема) и заключение какво е състоянието на знанието. Даден е следният пример.

Пример 2.1 за писане на програма в UNIX.

Въпрос а): Колко реда от файла "lilac" съдържат думата "purple"? (Разрешен е само един команден ред.)

Обектът, който се проверява, съответства на въведения команден ред на UNIX. На този въпрос може да се отговори с различни методи, три от които са споменати по-долу. За всеки метод предоставяме командния ред в печатна форма, следвайки знака ">":

>greppurplelilac | тоалетна

Системата отговаря, като дава три числа; първият е отговорът на въпроса. (Командата "grep", последвана от тези два параметъра "purple" и "lilac", извлича всички редове, съдържащи думата "purple" от файла "lilac"; командата "|" (делимитер) насочва този изход към думата count команда "wc" ", която показва броя на редовете, думите и знаците в този изход).

> котела | greppurple | тоалетна

Това е по-малко ефективно решение, което постига същия резултат. (Командата "cat" изисква изброяване на файла "lilac", което не е необходимо.)

>морелилак | greppurple | тоалетна;

Подобно на предишното решение.

Изследването на тези три метода предлага няколко възможни типа връзки между умения и въпроси и съответните начини за идентифициране на състояния на знания, съответстващи на тези умения. Простата идея е да мислите за всяка от тези три техники като за умение. Пълен набор от умения S ще съдържа тези три умения и няколко други. Следователно връзката между въпроси и умения може да бъде формализирана чрез функцията: , която свързва всеки въпрос q с подмножество φ(q) от набора от умения S. По-специално ще получим:

φ (a) = ((1); (2); (3)).

Да разгледаме обект, съдържащ определено подмножество T от умения, съдържащи някои умения от f(a) плюс някои други умения, свързани с други въпроси; Например,

T = ((1); (2); s; s").

Този набор от умения осигурява решение на задача a), тъй като T?ф(a) = (1; 2) ? . Всъщност нивото на знания K, съответстващо на този набор, включва всички онези проблеми, които могат да бъдат решени с помощта на поне едно от уменията, съдържащи се в T; това е

Тази връзка между умения и състояния се изследва в следващия раздел, наречен дизюнктивен модел. Ще видим, че структурата на знанието, предизвикана от дизюнктивния модел, е задължително пространство на знанието. Този факт е доказан в теорема 3.3. Също така накратко, за пълнота, ще разгледаме модел, който ще наречем „конюнктивен“ и който е двойствен на дизюнктивния модел. В дизюнктивния модел само едно от уменията, свързани със задача q, е достатъчно за решаване на този проблем. При конюнктивния модел са необходими всички умения, съответстващи на даден елемент. По този начин K е състояние на знание, ако има набор T от умения, така че за всеки елемент q имаме q K само ако φ(q) (за разлика от изискването φ(q)T? за дизюнктивния модел). Конюнктивният модел формализира ситуация, в която за всеки въпрос q съществува уникален метод за решение, представен от набора φ(q), който включва всички необходими умения. Получената структура на знанието е затворена по отношение на пресичане. Също така ще бъдат разгледани Различни видовевръзки между умения и състояния. Дизюнктивните и конюнктивните модели бяха извлечени от елементарен анализ на Пример 2.1, в който самите три техники бяха третирани като умения, въпреки че всеки случай изискваше използването на множество команди.

Може да се получи по-задълбочен анализ, като се третира всяка команда като умение, включително командата "|". ("разделител"). Пълният набор от умения S ще изглежда така

S = (grep; wc; cat, |, more, s1, …,sk),

където, както преди, s1, ..., sk съответстват на умения, свързани с други проблеми във въпросната област. За да се намери отговорът на въпрос а), може да се използва подходящо подмножество от S. Например обект, съответстващ на подмножество от умения

R = (grep; wc; |; още; s1; s2)

може да бъде решение за a) използване на метод 1. или метод 3. Всъщност два подходящи набора от команди са включени в набора от умения R; а именно (grep; wc; |) ?R и (more, grep, wc,|) ?R.

Този пример предполага по-сложна връзка между въпроси и умения.

Ние постулираме съществуването на функция, която свързва всеки въпрос q с набора от всички подмножества на набора от умения, съответстващи на възможните решения. В случай на въпрос а), имаме

m (a) = ((grep; |; wc); (cat; grep; |; wc); (more; grep; |; wcg)).

Като цяло, обект, съдържащ някакъв набор от умения R, е в състояние да реши някакъв въпрос q, ако има поне един елемент C в m(q), такъв че C R. Всяко от подмножествата на C в m(q) ще бъде препратено до като "компетентност за" q. Тази специфична връзка между умения и състояния ще бъде обсъдена под името „модел на компетентност“.

Пример 2.1 може да накара човек да повярва, че уменията, свързани с определена област (конкретно знание), могат лесно да бъдат идентифицирани. Всъщност далеч не е очевидно как такава идентификация изобщо е възможна. През по-голямата част от тази глава ще оставим набора от умения неуточнен и ще третираме S като абстрактен набор. Нашият фокус ще бъде върху официалното анализиране на някои от възможните връзки между въпроси, умения и състояния на знания. Когнитивните или образователни интерпретации на тези умения ще бъдат отложени до последния раздел на тази глава, където обсъждаме възможно систематично етикетиране на елементи, които биха могли да доведат до идентифициране на умения и по-общо до описание на съдържанието на самите състояния на знания.

Пример 2.2 от теорията на функциите на комплексна променлива.

Разгледайте задачата за изчисляване на интеграла:

Има три начина за решаване на проблема.

Първи метод (решение, използващо теоремата за остатъка на Коши):

Алгоритъм за изчисляване на контурни интеграли с помощта на остатъци:

1. Намерете особени точкифункции

2. Определете кои от тези точки се намират в областта, ограничена от контура. За да направите това, достатъчно е да направите чертеж: нарисувайте контур и маркирайте специални точки.

3. Изчислете остатъците в тези специални точки, разположени в региона

Всички особени точки на подинтегралната функция са разположени в окръжност

Намиране на корените на уравнението:

Множествен полюс 2.

Корените на уравнението се намират по формулата:

Следователно, по теоремата на Коши за остатъците:

Използвани умения:

1) Намиране на особени точки (A)

2) Възможност за извличане на корена на комплексно число (B)

3) Изчисляване на удръжки (C)

4) Способност за прилагане на теоремата на Коши за остатъците (D)

Втори метод (решение, използващо интегралната формула на Коши за производни):

Алгоритъм за изчисляване на контурни интеграли с помощта на интегралната формула на Коши за производни:

N = 0,1,2,….

1. Намерете особени точки на функцията.

2. Определете кои от тези точки се намират в областта, ограничена от контура: . За да направите това, достатъчно е да направите чертеж: начертайте контур и маркирайте специални точки (вижте фиг. 1).

3. Изчислете следните интеграли, като използвате интегралната формула на Коши за производни:

където r> 0 е доста малък, zk (k = 1,2,3,4) са особени точки на интегранта, разположени вътре в кръга:

, (вижте Фигура 1).

Фигура 1 - Изчисляване на интеграла с помощта на интегралната формула на Коши

1) Ако приемем, намираме:

2) Ако приемем, намираме:

3) Ако приемем, намираме:

4) Ако приемем, намираме:

Използвани умения:

1) намиране на особени точки (A)

2) способността за извличане на корена на комплексно число (B)

3) способност за прилагане на интегралната формула на Коши (E)

4) способността да се прилага интегралната формула на Коши за производството. (F)

Трети начин:

Според теоремата за общата сума на остатъците:

Използвани умения:

1) Възможност за намиране на особени точки (G)

2) Изследване на функцията в безкрайност (H)

3) Намиране на остатъка в безкрайната точка (I)

4) Възможност за прилагане на теоремата за общата сума на остатъците (J)

Анализирайки трите решения на интеграла по-горе, отбелязваме, че най-ефективното решение е последното, тъй като не е необходимо да изчисляваме остатъците в крайните точки.

3. Карти на уменията: Дизюнктивен модел

Определение 3.1 Картата на уменията е тройка (Q;S;), където Q е непразно множество от елементи, S е непразно множество от умения и φ е преобразуване от Q към 2S\(). Ако множествата Q и S са ясни от контекста, картата на уменията се нарича функция f. За всяко q от Q, подмножество(q) на S ще се разглежда като набор от умения, свързани с q (карта на уменията). Нека (Q; S; φ) е карта на умения и T е подмножество на S. Казваме, че K Q представлява състоянието на знания, образувано от множеството T в дизюнктивния модел, ако

K = (q Q | f (q) T?).

Обърнете внимание, че празното подмножество от умения образува празно състояние на знание (тъй като φ(q)? за всеки елемент q), а наборът S формира състоянието на знание Q. Семейството от всички състояния на знание, образувани под множествата S, е структурата на знанието формирана от картата на уменията (Q ;S;ф) (дизюнктивен модел). Когато терминът „формиран“ от карта на умения се използва без препратка към конкретен модел, се подразбира, че се разглежда дизюнктивен модел. В случая, когато всички неясноти са разрешени от съдържанието на контекста, семейството от всички състояния, образувани от подмножества на S, се нарича формирана структура на знания.

Пример 3.2 Нека Q = (a, b, c, d, e) и S = (s, t, u, v). Да дефинираме

Вярвайки

Така (Q;S;f) е карта на умения. Състоянието на знания, образувано от набора от умения T = (s, t) е (a, b, c, d). От друга страна, (a, b, c) не е състояние на знание, тъй като не може да бъде образувано от което и да е подмножество R на S. Всъщност, такова подмножество R задължително би съдържало t (тъй като трябва да съдържа отговора на въпроса ); по този начин състоянието на знание, образувано от R, също ще съдържа d. Формираната структура на знанието е множество

Обърнете внимание, че K е пространството на знанието. Това не е инцидент, тъй като се получава следният резултат:

Теорема 3.3. Всяка структура на знания, образувана от карта на уменията (в дизюнктивния модел), е пространство на знания. Обратно, всяко пространство на знания се формира от поне една карта на умения.

Доказателство

Да предположим, че (Q; S; T) е карта на умения и нека (Ki) i? I е произволно подмножество от формирани състояния. Ако за някой i?I състоянието Ki е образувано от подмножество Ti на S, тогава е лесно да се провери, че е образувано; тоест това също е състояние на знание. По този начин структурата на знанието, образувана от карта на уменията, винаги е пространство на знанието. Обратно, нека (Q; K) е пространство на знания. Ще изградим карта на уменията, като изберем S = K и зададем φ(q) = Kq за всяко q? Q. (По този начин състоянията на знание, съдържащи q, се определят от уменията, съответстващи на q; имайте предвид, че φ(q) ? ? следва от факта, че q ? Q ? K). За TS = K, нека проверим дали състоянието K, образувано от T, принадлежи на K. Наистина имаме

откъде следва, че K? K, тъй като K е пространство на знания. Накрая ще покажем, че всяко състояние K на K се формира от някакво подмножество на S, а именно подмножеството (K). Означавайки с L състоянието, образувано от подмножеството (K), получаваме

Откъдето следва, че пространството K е образувано от (Q; K; φ).

4. Карта на минималните умения

В последното доказателство изградихме за произволно пространство на знания специална карта на умения, която формира това пространство. Изкушаващо е да разглеждаме този възглед като възможно обяснение на организацията на набор от състояния по отношение на уменията, използвани за придобиване на елементите на тези състояния. В науката обясненията на явленията обикновено не са уникални и има тенденция да се предпочитат "пестеливите" обяснения. Материалът в този раздел е вдъхновен от същите съображения.

Започваме с изследване на ситуация, в която две отделни умения се разграничават само чрез просто преименуване на уменията. В такъв случай ще говорим за „изоморфни карти на уменията и понякога ще говорим за карти на уменията, така че те са по същество еднакви“ по отношение на всеки елемент q. Тази концепция за изоморфизъм е дадена в следната дефиниция.

Определение 4.1. Две карти на умения (Q; S;) и (Q; ;) (с един и същ набор от Q елементи) са изоморфни, ако има едно-към-едно преобразуване f на множеството S, върху което, за произволен, удовлетворява условието:

Функцията f се нарича изоморфизъм между (Q; S;) и (Q; ;).

Определение 4.1. Дефинира изоморфизма на картите с умения с еднакъв набор от елементи. По-обща ситуация е разгледана в Задача 2.

Пример 4.2 Нека Q = (a; b; c; d) и = (1; 2; 3; 4). Нека дефинираме карта на уменията.

Картата на уменията (Q; ;) е изоморфна на картата, дадена в Пример 3.2: изоморфизмът е даден от отношенията:

Следващият резултат е очевиден.

Теорема 4.3. Две изоморфни карти на умения (Q; S;) и (Q; ;) образуват идентични пространства на знания върху Q.

Забележка 4.4. Две карти на умения могат да образуват едни и същи пространства на знания, без да са изоморфни. За да илюстрираме, имайте предвид, че чрез премахване на умение v от набора S в Пример 2.2 и предефиниране на φ(b) = (c; u), ние достигаме до същото формирано пространство K. По този начин умение v е от първостепенно значение за формирането Фигура K Както бе споменато във въведението към този раздел, обичайна практика в науката е да се търсят пестеливи обяснения за явления в изследванията. В нашия контекст това е представено от предпочитание към малки, може би минимални набори от умения. По-точно, ще наречем карта на уменията „минимална“, ако премахването на което и да е умение промени формираното състояние на знания. Ако това пространство на знания е ограничено, картата на минималните умения винаги съществува и съдържа възможно най-малкия брой умения. (Това твърдение следва от теорема 4.3.) В случая, когато пространството на знанието не е ограничено, ситуацията е малко по-сложна, тъй като не е задължително да съществува минимална карта на уменията. Винаги обаче съществува карта на уменията, която формира пространството на знанието и има минимално кардинално число, тъй като класът на всички кардинални числа е напълно подреден. Трябва да се отбележи, че такава карта на умения с минимален брой умения не е непременно еднозначно дефинирана, дори до изоморфизъм.

Пример 4.5. Разгледайте семейството O на всички отворени подмножества на множеството R от реални числа и нека J е произволно семейство от отворени интервали от покриване на O. Защото, нека Тогава картата на уменията (R; J;) образува пространството (R; O). Наистина, подмножество T на J образува състояние на знание и в допълнение, отворено подмножество O се формира от семейство от тези интервали от J, които се съдържат в O (Известно е, че съществуват изброими семейства J, които отговарят на горното условия. Обърнете внимание, че такива изброими фамилии генерират умения за карти с минимален брой умения, т.е. с набор от умения с минимална кардиналност (минимален кардинален номер). Въпреки това няма минимална карта на уменията. Това може да бъде доказано директно или изведено от теорема 4.8. По отношение на уникалността, минималните карти на умения, образуващи дадено пространство на знания, са изоморфни. Това ще бъде показано в теорема 4.8. Тази теорема също характеризира пространства на знания, които имат база (по смисъла на дефиниция 5). Такива пространства на знания съвпадат точно с пространствата на знанието, които могат да бъдат формирани от някои минимални умения за картографиране.

Определение 4.6 Картата на уменията (Q"; S"; f") продължава (стриктно продължава) картата на уменията (Q; S; f), ако са изпълнени следните условия:

Карта на умения (Q; S"; f") е минимална, ако няма карта на умения, образуваща същото пространство, което стриктно продължава с (Q; S"; f").

Пример 4.7. Премахвайки умение v в картата на уменията от Пример 3.2, получаваме:

Може да се провери, че (Q; S; φ) е минимална карта на уменията.

Теорема 4.8. Пространството на знанието се формира от някаква минимална карта на уменията тогава и само ако това пространство има основа. В този случай мощността (кардиналното число) на основата е равна на силата на набора от умения. Освен това, всеки две минимални карти на умения, образуващи едно и също пространство на знания, са изоморфни. И също така всяка карта на умения (Q; S; φ), която образува пространство (Q; K), което има основа, е продължение на картата на минималните умения, която образува същото пространство.

Доказателство

Нека разгледаме произволна (не непременно минимална) карта на умения (Q; S; φ) и обозначим (Q; K) пространството на уменията, образувано от тази карта. За всеки sS ние означаваме с K(s) състоянието на знанието от K, образувано от (s). Така получаваме

qK (s)s f (q).(1)

Нека вземем произволно състояние K K и разгледаме подмножеството от умения T, което формира това състояние. По (1) за всеки елемент q имаме:

Откъдето следва, че. Следователно покрива K. Ако приемем, че картата на уменията (Q, S, φ) е минимална, тогава обхващащото семейство A трябва да бъде основата. Наистина, ако A не е база, тогава някои K(s)A могат да бъдат представени като обединение на други елементи на A. Премахването на s от S би довело до карта на уменията, която стриктно продължава с картата на уменията (Q, S, φ ) и все още образува ( Q, K), което противоречи на хипотезата за минималност на (Q, S, φ). Стигаме до извода, че всяко пространство на знания, образувано от минимална карта на умения, има основа. Освен това силата (кардиналното число) на основата е равна на силата на набора от умения. (Когато (Q, S,φ) е минимално, имаме |A| = |S|).

Да предположим сега, че пространството (Q,K) има база B. От теорема 3.3 следва, че (Q,K) има поне една карта на уменията, например (Q,S,φ). Съгласно теорема 1 () база B на (Q,K) трябва да се съдържа във всяко покриващо подмножество на K. Така имаме BA= където отново K(s) се формира от (s). Задавайки B:K(s) = B)и, заключаваме, че (Q,) е минимална карта на уменията.

Обърнете внимание, че картата на минималните умения (Q, S, φ) за пространство на знания с база B е изоморфна на картата на минималните умения (Q, B,), където (q) = Bq. Изоморфизмът се определя от съответствието sK (s)B, където K (s) е състоянието на знанието, образувано от s. Следователно двете минимални карти на умения винаги са изоморфни една на друга.

И накрая, нека (Q, S, φ) е произволна карта на умения, образуваща пространство на знания K, имащо база B. Дефинирайки K(s), S" и φ", както преди, получаваме минимална карта на умения, разширяема с (Q, S , е).

5. Карти на уменията: конюнктивен модел

В конюнктивния модел структурите на знания, които се формират от карти на умения, са прости затворени пространства по смисъла на Дефиниция 3 (вижте Теорема 5.3 по-долу). Тъй като тези структури на знания са двойствени на пространствата на знания, формирани в дизюнктивния модел, няма нужда от по-задълбочени подробности.

Определение 5.1. Нека (Q,S,) е карта на умения и нека T е подмножество на S. Състоянието на знания K, образувано от T в конюнктивния модел, се определя от правилото:

Полученото семейство от всички такива състояния на знания формира структура на знания, формирана в конюнктивния модел от картата на уменията (Q,S,).

Пример 5.2. Нека, както в пример 3.2, Q = (a, b, c, d, e) и S = (s, t, u, v), където е определено от отношенията:

Тогава T =(t, u, v) формира състоянието на знанието (a, c, d, e), в рамките на конюнктивния модел. От друга страна, (a, b, c) не е състояние на знание. Наистина, ако (a, b, c) бяха състояние на знание, образувано от някакво подмножество T на S, тогава T ще включва и; по този начин d и e също биха принадлежали към формираното състояние на знанието. Структурата на знанието, образувана от тази карта на уменията, е

Забележете, че L е просто затворено пространство (вижте Определение 4). Двойната структура на знанията съвпада с пространството на знанието K, образувано от същата карта на уменията в дизюнктивния модел; това пространство K е получено в Пример 3.2.

Теорема 5.3. Структурите на знания, формирани в дизюнктивния и конюнктивния модел от една и съща карта на уменията, са двойствени една спрямо друга. В резултат на това структурите на знанието, формирани в конюнктивния модел, са прости затворени пространства.

Забележка 5.4. В крайна сметка теореми 3.3 и 5.3 са проста парафраза известен резултатза "решетките на Галоа" на отношенията. Можем да преформулираме карти на умения (Q, S, T), с крайни Q и S, като връзка R между множествата Q и S: за q Q и sS, дефинираме

Тогава състоянието на знанието, образувано от подмножеството T на S в рамките на конюнктивния модел, е множеството:

Такива множества K могат да се разглеждат като елементи на „решетка на Галоа“ по отношение на R.

Добре известно е, че всяко крайно семейство от крайни множества, затворено при пресичане, може да бъде получено като елементи на „решетка на Галоа“ по отношение на някакво отношение. Теореми 3.3 и 5.3 обобщават този резултат за случая на безкрайни множества. Разбира се, има пряк аналог на теорема 4.8 за семейства от множества, които са затворени при пресичане.

6. Карти с множество умения: модел на компетентност

Последните два раздела изследваха формирането на структури на знания, които са затворени по отношение на обединение или пресичане. Общият случай обаче не беше обсъден.

Формирането на произволна структура на знания е възможно чрез обобщаване на концепцията за карта на уменията. Интуитивно това обобщение е съвсем естествено. С всеки въпрос q свързваме колекция (q) от подмножества умения. Всяко подмножество от умения C в (q) може да се счита за метод, наречен „компетентност“ в следната дефиниция, за решаване на въпрос q. Следователно наличието само на една от тези компетенции е достатъчно за решаване на въпрос q.

Определение 6.1. Картата на множество умения е тройка (Q, S,), където Q е непразно множество от елементи (въпроси), S е непразно множество от умения и е картографиране, което свързва с всеки елемент q непразно семейство (q) от непразни подмножества на S. По този начин, - картографиране на множеството Q в множество. Всяко множество, принадлежащо на (q), се нарича компетентност за елемент q. Казва се, че подмножество K от Q е образувано от някакво подмножество от умения T, ако K съдържа всички елементи, притежаващи поне една компетентност от T; формално:

Поставяйки T = и T = S, виждаме, че празният набор от умения се формира, а Q се формира от S. Наборът K от всички подмножества на Q, образувани по този начин, формира структурата на знанието. В този случай казваме, че структурата на знанието (Q, K) се формира от мултикарта на умения (Q, S,). Този модел се нарича модел на компетентност.

Пример 6.2. Нека Q = (a, b, c, d) и S = (c, t, u). Нека дефинираме картографирането, като изброим компетенциите за всеки елемент от Q:

Прилагайки дефиниция 6.1, виждаме, че тази карта с множество умения формира структура на знанието:

Обърнете внимание, че структурата на знанието K не е затворена нито по отношение на обединение, нито на пресичане.

Теорема 6.3. Всяка структура на знания се формира от поне една карта с множество умения.

Доказателство

Нека (Q,K) е структурата на знанието. Ние дефинираме мултикартата на уменията, като зададем S = K и KKq) за.

По този начин всяко ниво на знание M, съдържащо въпрос q, съответства на компетентност K за q. Обърнете внимание, че K не е празно, защото съдържа като елемент празното подмножество на Q. За да покажем, че (Q, S,), формира структурата на знанието K, прилагаме Определение 6.1.

За всяко K, разгледайте подмножество K от K и изчислете състоянието L, което го формира:

Така всяко състояние в K се формира от някакво подмножество на S. От друга страна, ако S = K, образуваното състояние L се определя от правилото:

карта с математически умения

откъдето следва, че L принадлежи на K. По този начин K наистина се формира от multimap на уменията (Q, S,).

Няма да продължим изучаването на мултикартата на умения. Както в случая с проста карта на умения, можем да изследваме съществуването и уникалността на мултикарта на минимални умения за дадена структура на знания. Възможни са и други варианти за формиране на структури от знания. Например, може да се дефинира състояние на знание като подмножество K от Q, състоящо се от всички елементи q, за които компетенциите принадлежат към определено подмножество от S (в зависимост от K).

7. Маркировки и филтри

За всеки предмет в естествена област на знанието, като аритметика или граматика, обикновено има богати възможности за описание на съответните умения и свързаната структура на знанието. Тези характеристики могат да се използват за описание на нивото на знания на ученика пред родителя или учителя.

Наистина ли, пълен списъкелементите, съдържащи се в нивото на знания на ученика, могат да имат стотици елементи и може да са трудни за овладяване дори за експерт. Може да се състави списък със значима информация, отразена във въпроси, които формират състоянието на знанията на ученика. Този списък може да обхваща много повече от уменията, които ученикът притежава или липсва, и може да включва характеристики като прогнозиране на успех в предстоящ тест, препоръки за посоката на изследване или работа върху грешки.

Този раздел очертава общ контурпрограма за описване (етикетиране) на елементи (въпроси) и интегриране (филтриране) на релевантна справочна информация, съдържаща се в състояния на знания.

Посочените примери са взети от системата дистанционно обучение ALEKS (вижте http://www.ales.com).

7.1 Примери за маркиране

Да приемем, че е избран голям набор от въпроси, покриващи всички основни концепции на програмата по математика гимназияв някоя страна.

Подробна информация относно всеки от тези въпроси може да бъде събрана с помощта на следните етикети:

1. Описателно име на въпроса.

2. Класът, в който се изучава въпросът.

3. Тема (раздел от стандартна книга), за която се отнася въпросът.

4. Глава (от стандартна книга), където е представен въпросът.

5. Програмният подраздел, към който принадлежи въпросът.

6. Концепции и умения, необходими за отговор на въпроса.

7. Вид на въпроса (текстов проблем, изчисление, обосновка и др.).

8. Вид на искания отговор (дума, изречение, формула).

Излишно е да казвам, че горният списък е само за илюстрация. Действителният списък може да бъде много по-дълъг и разширен чрез сътрудничество с експерти в областта (в този случай опитни учители). Два примерни въпроса със свързаните с тях етикети са показани в таблица 1.

Всеки от въпросите на пула ще бъде етикетиран по същия начин. Предизвикателството е да се разработи набор от компютърни процедури, които позволяват да се анализира състоянието на знанието по отношение на етикетите. С други думи, да предположим, че определено състояние на знания K е диагностицирано от някаква програма за оценка на знанията. Маркировките, свързани с въпросите, показват, че нивото на знания ще бъде определено с помощта на набор от „филтри“, които превеждат набор от твърдения на обикновен език по отношение на образователни концепции.

7.2 Отражение на знанията чрез оценка

Да приемем, че в началото учебна годинаУчителят иска да знае кой клас (например математика) е най-подходящ за ученик, който наскоро е пристигнал от чужда страна. Използваната програма за оценка на знанията е определила, че нивото на знания на ученика е K. Подходящ набор от филтри може да бъде проектиран по следния начин. Както и преди, използваме Q, за да обозначим област на познание (домейн). За всеки клас n (1n12 в САЩ) филтърът изчислява подмножество Gn от Q, съдържащо всички въпроси, преподавани на това ниво или по-рано (обозначено с 2. в списъка по-горе). Ако образователна систематрябва да е разумно

Таблица 1 - Два примерни въпроса и свързан списък с маркировки.

Списък с маркировки
(1) Мярка на липсващия ъгъл в триъгълник (3) Сбор от ъгли на плосък триъгълник (4) Геометрия на триъгълник (5) Елементарна евклидова геометрия (6) Мярка на ъгъл, сума на ъгъл на триъгълник, събиране, деление, изваждане (7) Изчисление (8) Числово обозначение	В триъгълник ABC ъгъл A е X градуса, а ъгъл B е Y градуса. Колко градуса е ъгъл C?
(1) Събиране и изваждане на двойни числа с пренасяне (3) Събиране и изваждане (4) Десетични знаци (5) Аритметика (6) Събиране, изваждане, десетични знаци, превод, валута (7) Текстова задача и пресмятане (8) Числово обозначение	Мери купи две книги, които струваха X долара и Y долара. Тя даде на служителя Z долара. Колко ресто ще получи тя?

Можем да намерим

за някои n, което означава, че ученикът може да бъде разпределен в клас n-1.

Това обаче не е най-доброто решение, ако има много малко. Необходима е повече информация. Освен това трябва да предвидим ситуации, в които не съществува такова n. След това филтърът изчислява стандартното разстояние за всеки клас n и фиксира набора

По този начин S(K) съдържа всички класове, които минимизират разстоянието до K. Да предположим, че S(K) съдържа един елемент nj и GnjK. Тогава е разумно да се препоръча ученик да бъде приет в клас № + 1, но S(K) може да съдържа повече от един елемент. Все още имаме нужда от повече информация. По-специално, съдържанието на К, с неговите предимства и недостатъци по отношение на близостта му до Gnj, в крайна сметка трябва да бъде полезно. Без да навлизаме в техническите подробности на такова заключение, нека очертаем пример за отчет, който системата може да направи в такава ситуация:

Най-близкото съвпадение на ученик X е 5-ти клас. Въпреки това, X би бил необичаен ученик в този клас. Знанията по елементарна геометрия значително надвишават знанията на ученик от 5 клас. Например X знае за Питагоровата теорема и е в състояние да я използва. От друга страна, X има изненадващо лоши познания по аритметика.

Описания от този тип изискват разработването на различни набори от нови филтри, различни от тези, използвани за изчисляване на S(K). Освен това системата трябва да може да преобразува чрез генератор на естествен език и изходни филтри в граматически правилни изявления на ежедневния език. Няма да обсъждаме това тук. Целта на този раздел беше да илюстрира как етикетирането на елементи, чрез значително разширяване на концепцията за умения, може да доведе до подобрени описания на състояния на знания, които могат да бъдат полезни в различни ситуации.

Заключение

Работата предоставя адаптиран превод на руски език на част от една от главите на монографията J-Kl. Фалмажа и Дж.П. Duanon, който се нарича „Карти на умения, етикети и филтри“.

Необходимата информация е предоставена от първите глави на монографията, чийто превод е извършен в дипломни работи и. Наред с пояснителните примери, дадени от авторите в монографията, са дадени подобни примери от курса „Комплексен анализ”.

Списък на използваните източници

1. J.-Cl. Falmagneand, J.P. Doignon. Пространства за обучение Берлин Хайделберг. 2011, 417 с.

2. Н.А. Ралко. Математически модели на пространства на знанието. Дипломна работа, КубГУ, 2013, 47 с.

3. Т.В. Алейников. Онтологично инженерство в системите за управление на знанието. Теза, Куба, 2013, 66 с.

Публикувано на Allbest.ru

Теорията за създаване на организационно знание от И. Нонака и Х. Такеучи.

Индивидуално и организационно обучение.

Когнитивен анализ и моделиране в стратегическото управление

Същността на понятието когниция. Организационно познание.

ТЕМА 5. КОГНИТИВНОСТТА КАТО ПРЕДПОСТАВКА ЗА СТРАТЕГИЧЕСКО РАЗВИТИЕ НА ПРЕДПРИЯТИЕТО.

5.1. Същността на понятието "познание". Организационно познание.

Когнитология- интердисциплинарна (философия, невропсихология, психология, лингвистика, компютърни науки, математика, физика и др.) Научна посока, която изучава методите и моделите за формиране на знания, познание и универсални структурни модели на мислене.

Когнитивността (от лат. cognitio - знание, изучаване, осъзнаване) в рамките на науката за управление означава способността на мениджърите да възприемат мислено и да обработват външна информация. Изследването на тази концепция се основава на психичните процеси на индивида и така наречените „ментални състояния“ (увереност, желание, вяра, намерения) по отношение на обработката на информация. Този термин се използва и в контекста на изследването на така нареченото „контекстуално знание“ (абстракция и конкретизация), както и в области, където се разглеждат понятия като знания, умения или учене.

Терминът „познание“ се използва и в по-широк смисъл, означаващ „акт“ на познание или самопознание. В този контекст то може да се тълкува като възникване и „ставане“ на знание и понятия, свързани с това знание, отразени както в мисли, така и в действия.

Организационно познание характеризира съвкупността от когнитивни способности на индивидите в една компания и ефектите, които възникват, когато индивидуалните когнитивни способности се комбинират. Приложение тази концепцияпо отношение на компания (организация, фирма, предприятие) означава намерението да се разглежда в равнина, която се характеризира със специфичен апарат за анализ и специален ъгъл на гледна точка на взаимодействието на предприятието или неговите компоненти с външната среда.

Срок "организационно познание" ви позволява да оцените способността на компанията да абсорбира информация и да я трансформира в знания.

Едно от най-продуктивните решения на проблеми, възникващи в областта на управлението и организацията, е прилагането на когнитивния анализ.

Методологията на когнитивното моделиране, предназначена за анализ и вземане на решения в недобре дефинирани ситуации, е предложена от американския изследовател Р. Акселрод.

Когнитивният анализ понякога се нарича от изследователите „когнитивно структуриране“. Когнитивният анализ се счита за един от най-мощните инструменти за изучаване на нестабилна и зле структурирана среда. Допринася за по-добро разбиране на проблемите, съществуващи в средата, идентифициране на противоречия и качествен анализ на протичащите процеси.

Същността на когнитивното (когнитивно) моделиране - ключов момент в когнитивния анализ - състои се в отразяване на най-сложните проблеми и тенденции в развитието на системата в опростен вид в модел, изследване на възможните сценарии за възникване на кризисни ситуации, намиране на начини и условия за тяхното разрешаване в моделна ситуация. Използването на когнитивни модели качествено повишава валидността на управленските решения в сложна и бързо променяща се среда, освобождава експерта от „интуитивно лутане“ и спестява време за разбиране и тълкуване на събития, случващи се в системата. Използването на когнитивни технологии в икономическата сфера позволява да се разработи и обоснове стратегия за кратко време икономическо развитиепредприятия, отчитащи влиянието на промените във външната среда.

Когнитивно моделиранее метод за анализ, който осигурява определяне на силата и посоката на влиянието на факторите върху прехвърлянето на обект на управление в целево състояние, като се вземат предвид приликите и разликите във влиянието на различни фактори върху обекта на управление.

Могат да се разграничат следните етапи, характерни за когнитивния анализ на всяка ситуация:

1. Формулиране на целта и задачите на изследването.

2. Изследване на сложна ситуация от гледна точка на поставената цел: събиране, систематизиране, анализ на съществуваща статистическа и качествена информация относно обекта на управление и неговата външна среда, определяне на изискванията, условията и ограниченията, присъщи на изследваната ситуация.

3. Идентифициране на основните фактори, влияещи върху развитието на ситуацията.

4. Определяне на връзката между факторите чрез разглеждане на причинно-следствени вериги (конструиране на когнитивна карта под формата на насочена графика).

5. Изследване на силата на взаимното влияние на различни фактори. За целта се използват както математически модели, които описват някакви точно определени количествени зависимости между факторите, така и субективните представи на експерта относно неформализираните качествени връзки между факторите.

В резултат на преминаване на етапи 3 – 5 в крайна сметка се изгражда когнитивен модел на ситуацията (системата), който се изобразява под формата на функционална графика. Следователно можем да кажем, че етапи 3 – 5 представляват когнитивно моделиране.

6. Проверка на адекватността на когнитивния модел на реалната ситуация (проверка на когнитивния модел).

7. Използване на когнитивен модел, идентифициране на възможни варианти за развитие на ситуация (система), откриване на начини и механизми за въздействие върху ситуацията с цел постигане на желаните резултати, предотвратяване на нежелани последици, т.е. разработване на стратегия за управление. Задаване на цел, желани посоки и силата на променящите се тенденции на процеса в ситуацията. Избор на набор от мерки (набор от контролни фактори), определяне на тяхната възможна и желана сила и посока на въздействие върху ситуацията (конкретно практическо приложение на когнитивния модел).

Класическа когнитивна картае насочен граф, в който привилегированият връх е определено бъдещо (обикновено целево) състояние на контролния обект, останалите върхове съответстват на фактори, дъгите, свързващи факторите с върха на състоянието, имат дебелина и знак, съответстващи на силата и посоката на влиянието на този фактор върху преминаването на обекта на управление в дадено състояние, а дъгите, свързващи факторите, показват приликите и разликите във влиянието на тези фактори върху обекта на управление.

Когнитивната карта се състои от фактори (елементи на системата) и връзки между тях.

За да се разбере и анализира поведението на сложна система, се изгражда структурна диаграма на причинно-следствените връзки на системните елементи (ситуационни фактори). Два елемента от системата A и B са изобразени на диаграмата като отделни точки (върхове), свързани с ориентирана дъга, ако елемент A е свързан с елемент B чрез причинно-следствена връзка: A à B, където: A е причината, B е следствието.

Факторите могат да си влияят взаимно и такова влияние, както вече беше посочено, може да бъде положително, когато увеличението (намаляването) на един фактор води до увеличаване (намаляване) на друг фактор, и отрицателно, когато увеличението (намалението) на един фактор води до намаляване (увеличаване). ) друг фактор. Освен това влиянието може да има и променлив знак в зависимост от евентуални допълнителни условия.

Подобни схеми за представяне на причинно-следствени връзки се използват широко за анализ на сложни системи в икономиката и социологията.

Пример. Когнитивна структурна схемаза анализ на проблема с потреблението на енергия може да има следната форма (фиг. 5.1):

Ориз. 5.1. Когнитивна рамка за анализ на проблема с потреблението на енергия

Когнитивната карта отразява само факта, че факторите си влияят взаимно. Той не отразява детайлния характер на тези влияния, нито динамиката на промените във влиянията в зависимост от промените в ситуацията, нито временните промени в самите фактори. Отчитането на всички тези обстоятелства изисква преход към следващото ниво на структуриране на информацията, тоест към когнитивен модел.

На това ниво всяка връзка между факторите на когнитивната карта се разкрива чрез съответните зависимости, всяка от които може да съдържа както количествени (измерими) променливи, така и качествени (неизмерени) променливи. В този случай количествените променливи се представят естествено под формата на техните числени стойности. Всяка качествена променлива е свързана с набор от лингвистични променливи, които отразяват различните състояния на тази качествена променлива (например потребителското търсене може да бъде „слабо“, „умерено“, „вълнуващо“ и т.н.) и всяка лингвистична променлива съответства на определен числен еквивалент в мащаб. С натрупването на знания за процесите, протичащи в изследваната ситуация, става възможно да се разкрие по-подробно естеството на връзките между факторите.

Формално когнитивен модел на ситуация може, подобно на когнитивна карта, да бъде представен чрез графика, но всяка дъга в тази графика вече представлява определена функционална връзка между съответните фактори; тези. когнитивният модел на ситуацията е представен чрез функционална графика.

Пример за функционална графика, отразяваща ситуацията в условен регион, е представен на фиг. 5.2.

Фиг.5. 2. Функционална графика.

Имайте предвид, че този модел е демонстрационен модел, така че много фактори на околната среда не са взети под внимание.

Подобни технологии печелят все по-голямо доверие сред структурите, които се занимават със стратегическо и оперативно планиране на всички нива и във всички области на управление. Използването на когнитивни технологии в икономическата сфера позволява за кратък период от време да се разработи и обоснове стратегия за икономическо развитие на предприятието, като се вземе предвид въздействието на промените във външната среда.

Използването на технология за когнитивно моделиране ви позволява да действате проактивно и да не довеждате потенциално опасни ситуации до нивото на заплаха и конфликт, а ако възникнат, приемете рационални решенияв интерес на предприятието.

Когнитивното моделиране (или моделирането на когнитивно картографиране) е от особено значение за анализа на политиката. Предназначен е за моделиране на сложни, полуструктурирани обекти, каквито са повечето политически процеси и ситуации.

Този метод се основава на когнитивния подход, който се развива бързо от 60-те години на миналия век. Самият термин се появява малко по-рано - през 1948 г., след публикуването на известната работа на американския психолог Е. Толман „Когнитивни карти при плъхове и хора“. Разглеждайки поведението на плъх в лабиринт, Толман стигна до извода, че с течение на времето той формира специална „когнитивна карта“ на лабиринта - структурирана представа за околната среда. Именно тази карта определя реакциите на животното.

Ю.М. Плотински нарича КОГНИТИВНИЯ подход „решаването на традиционни за дадена наука проблеми с помощта на методи, които отчитат когнитивните аспекти, които включват процесите на възприятие, мислене, познание, обяснение и разбиране. Когнитивният подход във всяка тематична област се фокусира върху „знанието“, или по-скоро върху процесите на неговото представяне, съхранение, обработка, интерпретация и производство на нови знания.

С цялото многообразие на когнитивната наука има два основни акцента за нас. Ако се интересуваме от система от знания и идеи, „картина на света“ на определен човек (или група хора), за да получим информация за този човек или група, тогава такъв когнитивен анализ ще бъде предметно ориентиран. Например, анализът на системата от идеи на политическия лидер за реалността може да бъде изключително полезен при прогнозиране на неговите действия и решения в определена ситуация, а изграждането на когнитивна карта на широка социална група ще бъде необходимо за прогнозиране на възприемането на тази група на определени действия на властовия елит.

Ако не се интересуваме от предмета на познавателния процес, а от неговия продукт - когнитивна карта на един или друг фрагмент от политическата реалност (например при съставяне на когнитивни карти на експерти по отношение на факторите, влияещи върху ситуацията в региона на Близкия изток, , за нас са важни не особеностите на възприятието на експертите, а самата ситуация в Близкия изток и изток), тогава експертът не е обект на изследване, както в примера с политически лидери или социални групи, а „инструмент“ за конструиране на адекватен модел на ситуацията, като такъв подход ще бъде обектно-ориентиран.

Самата когнитивна карта е така наречената знаково ориентирана графа, в която:

Върховете съответстват на основните фактори, които описват процесите в ситуацията;

Преките връзки между факторите се определят чрез анализиране на причинно-следствени вериги, които описват разпределението на влиянията на един фактор върху други. Смята се, че факторите, включени в предпоставката “ако...” на веригата “ако... тогава...” влияят на последващите фактори “тогава...” на тази верига. Освен това това влияние може да бъде или усилващо (положително), или инхибиращо (отрицателно), или с променлив знак, в зависимост от възможните допълнителни условия. В „по-меката“ версия на когнитивната карта не се използва твърда импликация „ако... тогава...“, а вероятностно влияние: изпълнението на събитие A увеличава (намалява) вероятността за настъпване на събитие B .

Връзките се визуализират като линии, наречени дъги с подходящ знак;

Затворен ориентиран път, чиито всички върхове са различни, се нарича контур (или контур обратна връзка). Веригата, която подобрява отклонението, е положителна обратна връзка, а веригата, която противодейства на отклонението, е отрицателна обратна връзка.

Например, смятаме, че изолационистката политика на САЩ и НАТО спрямо Русия ще допринесе за растежа на патриотичните настроения в страната. Под натиска на тези настроения руското ръководство ще бъде принудено да увеличи разходите за армията и военно-промишления комплекс, което от своя страна ще тласне САЩ към по-нататъшно засилване на политиката на изолация. Можем да визуализираме този набор от идеи, използвайки най-простата когнитивна карта с три върха и три дъги. Трите съществуващи върха са затворени в усилваща верига.

Много по-сложната когнитивна карта по-долу описва системата от фактори в палестинско-израелския конфликт” (опитайте се да я анализирате сами, като подчертаете обратната връзка).

Самата когнитивна карта отразява само система от фактори и най-общата представа за тяхната връзка. Той не записва подробния характер на влиянието на факторите един върху друг, нито динамиката на промените в тези влияния в зависимост от ситуацията. В тази връзка когнитивната карта представлява смислен модел на обекта на изследване. В същото време, както в общия случай със смислените модели, той може да се трансформира във формален модел - система от уравнения. Това, разбира се, изисква постигане на определено ниво на структуриране на факторите и техните връзки.

Ще се върнем към моделирането с помощта на когнитивни карти, докато изучаваме метода на сценария.

Тестови въпроси и задачи

1. Дефинирайте понятието „модел“. Какви уникални възможности предоставя моделирането в политическите изследвания?

2. Каква е разликата между линейните и нелинейните модели? Обосновете значението на нелинейното моделиране във връзка с особеностите на политическия процес.

3. Посочете основните характеристики на структурните модели, както и методите за тяхното изграждане.

4. Какво е когнитивна карта? От какви елементи се състои? Каква е разликата между субектно-ориентирания и обектно-ориентирания подход към когнитивното картографиране?

5. Опишете алгоритъма за конструиране на модела „Партиите в пространството на политическите ориентации”.

КОГНИТИВНА СИМУЛАЦИЯ

СЪДЪРЖАНИЕ
Въведение
1. Предмет на когнитивен анализ
1.1. Външна среда
1.2. Нестабилност на външната среда
1.3. Лошо структурирана външна среда
2. Обща концепциякогнитивен анализ
3. Етапи на когнитивния анализ
4. Цели, етапи и основни понятия на когнитивното моделиране
4. 1. Целта на изграждането на когнитивен модел
4.2. Етапи на когнитивното моделиране
4.3. Насочена графа(когнитивна карта)
4.4. Функционална графика (завършване на изграждането на когнитивен модел)
5. Видове фактори

6.1. Идентифициране на фактори (елементи на системата)
6.2. Два подхода за идентифициране на връзките между факторите
6.3.Примери за идентифициране на фактори и връзки между тях
6.4. Проблемът за определяне на силата на влияние на факторите
7. Проверка на адекватността на модела
8. Използване на когнитивен модел
8.1. Приложение на когнитивни модели в системи за подпомагане на вземането на решения
8.2. Пример за работа с когнитивен модел
9. Компютърни системи за подпомагане на управленски решения
9.1. Обща характеристика на системите за подпомагане на вземането на решения
9.2. "Ситуация - 2"
9.3. "Компас-2"
9.4. "Платно"
Заключение
Библиография
Приложение

Въведение
Понастоящем получаването на надеждна информация и нейният бърз анализ са се превърнали в най-важната предпоставка за успешно управление. Това е особено вярно, ако обектът на управление и неговата външна среда са комплекс от сложни процеси и фактори, които значително влияят един на друг.
Едно от най-продуктивните решения на проблеми, възникващи в областта на управлението и организацията, е използването на когнитивния анализ, който е предмет на изучаване в курсовата работа.
Методологията на когнитивното моделиране, предназначена за анализ и вземане на решения в недобре дефинирани ситуации, е предложена от американския изследовател Р. Акселрод 1.
Първоначално когнитивният анализ се формира в рамката социална психология, а именно когнитивизъм, който изучава процесите на възприятие и познание.
Прилагането на разработките на социалната психология в теорията на управлението доведе до формирането на специален клон на знанието - когнитивната наука, съсредоточена върху изучаването на проблемите на управлението и вземането на решения.
Сега методологията на когнитивното моделиране се развива в посока на усъвършенстване на апарата за анализ и моделиране на ситуации.
Теоретичните постижения на когнитивния анализ станаха основа за създаването на компютърни системи, насочени към решаване на приложни проблеми в областта на управлението.
Работата по разработването на когнитивния подход и приложението му за анализ и управление на така наречените полуструктурирани системи в момента се извършва в Института по проблеми на управлението на Руската академия на науките 2 .
По нареждане на администрацията на президента на Руската федерация, правителството на Руската федерация и правителството на град Москва в IPU RAS бяха проведени редица социално-икономически изследвания с помощта на когнитивни технологии. Разработените препоръки се прилагат успешно от съответните министерства и ведомства 3 .
От 2001 г. под егидата на IPU RAS, международни конференции„Когнитивен анализ и управление на ситуации (CASC).“
При написването на курсовата работа бяха включени трудовете на местни изследователи - A.A. Кулинич, Д.И. Макаренко, С.В. Качаева, В.И. Максимова, Е.К. Корнушенко, Е. Гребенюк, Г.С. Осипова, А. Райкова. Повечето от посочените изследователи са специалисти от ИПУ РАН.
По този начин когнитивният анализ се развива доста активно не само от чуждестранни, но и от местни специалисти. Въпреки това в рамките на когнитивната наука остават редица проблеми, чието решение би могло значително да подобри резултатите от приложните разработки, базирани на когнитивния анализ.
Предназначение курсова работае анализ на теоретичната основа на когнитивните технологии, проблемите на методологията на когнитивния анализ, както и компютърните системи за подпомагане на вземането на решения, базирани на когнитивно моделиране.
Структурата на работата съответства на поставените цели, като последователно разкрива основните понятия и етапи на когнитивния анализ като цяло, когнитивното моделиране (като ключов момент на когнитивния анализ), общите принципи на прилагане на когнитивния подход в практиката в областта на управление, както и компютърни технологии, които прилагат методи на когнитивен анализ.

1. Предмет на когнитивен анализ
1.1. Външна среда
За ефективно управление, прогнозиране и планиране е необходим анализ на външната среда, в която функционират обектите на управление.
Външната среда обикновено се определя от изследователите като набор от икономически, социални и политически фактори и субекти, които имат пряко или косвено въздействие върху способността и способността на субекта (било то банка, предприятие, всяка друга организация, цяла регион и др.) за постигане на целите си за развитие.
За да се ориентирате във външната среда и да я анализирате, е необходимо ясно да разберете нейните свойства. Експерти от Института по проблеми на управлението на Руската академия на науките идентифицират следните основни характеристики на външната среда:
1. Сложност - това се отнася до броя и разнообразието от фактори, на които субектът трябва да реагира.
2. Връзката на факторите, т.е. силата, с която промяната в един фактор влияе върху промените в други фактори.
3. Мобилност - скоростта, с която настъпват промените във външната среда 4.
Идентифицирането на тези видове характеристики за описание на средата показва, че изследователите прилагат системен подход и разглеждат външната среда като система или набор от системи. В рамките на този подход е обичайно да се представят всички обекти под формата на структурирана система, да се подчертаят елементите на системата, връзките между тях и динамиката на развитие на елементите, връзките и цялата система. като цяло. Поради това когнитивният анализ, използван за изследване на външната среда и разработване на начини и методи за функциониране в нея, понякога се разглежда като компонент на системния анализ 5 .
Спецификата на външната среда на обектите на управление е, че тази среда е подложена на влиянието на човешкия фактор. С други думи, включва субекти, надарени с автономна воля, интереси и субективни представи. Това означава, че тази среда не винаги се подчинява на линейни закони, които недвусмислено описват връзката на причините и следствията.
Това предполага два основни параметъра на външната среда, в която действа човешкият фактор - нестабилност и слаба структура. Нека разгледаме по-отблизо тези параметри.

1.2. Нестабилност на външната среда

Нестабилността на външната среда често се идентифицира от изследователите с непредсказуемост. „Степента на нестабилност на икономическата и политическата среда извън... [обекта на управление] се характеризира с познаването на очакваните събития, очаквания темп на промяна и способността да се предскаже бъдещето“ 6 . Тази непредсказуемост се генерира от многофакторността, променливостта на факторите, темповете и посоката на развитие на средата.
„Съвкупното въздействие на всички фактори на околната среда, обобщават В. Максимов, С. Качаев и Е. Корнушенко, формира нивото на неговата нестабилност и определя възможността и посоката на хирургическата интервенция при протичащи процеси” 7 .
Колкото по-висока е нестабилността на външната среда, толкова по-трудно е да се разработят адекватни стратегически решения. Следователно съществува обективна необходимост от оценка на степента на нестабилност на средата, както и от разработване на подходи за нейния анализ.
Според И. Ансоф изборът на стратегия за управление и анализ на ситуациите зависи от нивото на нестабилност на външната среда. При умерена нестабилност се прилага конвенционален контрол, базиран на екстраполация на знания за миналото на средата. При средно ниво на нестабилност управлението се извършва въз основа на прогноза за промени в околната среда (например „технически“ анализ на финансовите пазари). При високо ниво на нестабилност се използва управление, базирано на гъвкави експертни решения (например „фундаментален“ 8 анализ на финансовите пазари) 9 .

1.3. Лошо структурирана външна среда

Средата, в която са принудени да работят управленските субекти, се характеризира не само като нестабилна, но и като недобре структурирана. Тези две характеристики са тясно взаимосвързани, но различни. Понякога обаче тези термини се използват като синоними.
Така специалистите от Института по контролни науки на Руската академия на науките, когато определят слабо структурираните системи, посочват някои от техните свойства, които са присъщи и на нестабилните системи: „Трудностите при анализирането на процесите и вземането на управленски решения в такива области като икономика, социология, екология и др. се обуславят от редица особености, присъщи на тези области, а именно: многостранността на протичащите в тях процеси (икономически, социални и др.) и тяхната взаимосвързаност; поради това е невъзможно да се изолират и провеждат подробно изследване на отделни явления - всички явления, които се случват в тях, трябва да се разглеждат в тяхната цялост; липсата на достатъчно количествена информация за динамиката на процесите, което ни принуждава да преминем към качествен анализ на такива процеси; променливост на характера на процесите във времето и др. Поради тези особености икономическите, социалните и др. системите се наричат слабо структурирани системи” 10.
Все пак трябва да се отбележи, че терминът „нестабилност“ предполага невъзможността или трудността да се предвиди развитието на дадена система, а слабата структура предполага невъзможността да се формализира. В крайна сметка характеристиките „нестабилност“ и „слабо структуриран“, според мен, отразяват различни аспекти на едно и също явление, тъй като ние традиционно възприемаме система, която не можем да формализираме и по този начин абсолютно точно да предвидим нейното развитие (т.е. слабо структурирана система ) , като нестабилен, склонен към хаос. Затова тук и по-нататък, следвайки авторите на изследваните статии, ще използвам тези термини като еквивалентни. Понякога изследователите, наред с горните понятия, използват термина „сложни ситуации“.
Така че, за разлика от технически системиикономически, социално-политически и други подобни системи се характеризират с липсата на подробно количествено описание на процесите, протичащи в тях - информацията тук е от качествен характер. Следователно, за слабо структурирани системи е невъзможно да се създадат формални традиционни количествени модели. Системите от този тип се характеризират с несигурност, описание на качествено ниво и неяснота при оценката на последствията от определени решения 11 .
По този начин анализът на нестабилна външна среда (слабо структурирани системи) е изпълнен с много трудности. Когато ги решавате, имате нужда от интуицията на експерт, неговия опит, асоциативно мислене и предположения.
Компютърните инструменти за когнитивно моделиране на ситуации позволяват справянето с такъв анализ. Тези инструменти се използват в икономически развитите страни от десетилетия, като помагат на предприятията да оцелеят и развият бизнеса си, а на властите да изготвят ефективни разпоредби 12 . Когнитивното моделиране е предназначено да помогне на експерта да разсъждава на по-дълбоко ниво и да организира знанията си, както и да формализира идеите си за ситуацията, доколкото е възможно.

2. Обща концепция за когнитивния анализ

Когнитивният анализ понякога се нарича от изследователите „когнитивно структуриране“ 13 .
Когнитивният анализ се счита за един от най-мощните инструменти за изучаване на нестабилна и зле структурирана среда. Допринася за по-добро разбиране на проблемите, съществуващи в средата, идентифициране на противоречия и качествен анализ на протичащите процеси. Същността на когнитивното (когнитивно) моделиране - ключовата точка на когнитивния анализ - е да отразява най-сложните проблеми и тенденции в развитието на дадена система в опростена форма в модел, да изследва възможните сценарии за възникване на кризисни ситуации, да се намерят начини и условия за разрешаването им в моделна ситуация. Използването на когнитивни модели повишава качествено валидността на управленските решения в сложна и бързо променяща се среда, освобождава експерта от „интуитивното лутане“ и спестява време за разбиране и тълкуване на събития, случващи се в системата 14 .
В И. Максимов и С.В. Качаев, за да обясни принципите на използване на информационни когнитивни технологии за подобряване на управлението, използва метафората на кораб в бурен океан - така нареченият модел „фрегата-океан“. Повечето търговски и нестопански дейности в нестабилна и лошо структурирана среда „неизбежно включват риск, произтичащ както от несигурността на бъдещите условия на работа, така и от възможността за грешни решения, взети от ръководството... Много е важно ръководството да може да предвиди такива трудности и да разработи стратегии за преодоляването им предварително, т.е. имат предварително разработени насоки за възможно поведение.“ Предлага се тези разработки да се извършват върху модели, при които информационният модел на обекта на управление („фрегата“) взаимодейства с модел на външната среда - икономическа, социална, политическа и др. ("океан"). „Целта на подобно моделиране е да даде препоръки на „фрегатата“ как да пресече „океана“ с най-малко „усилие“... Интересни са... начините за постигане на целта, като се вземат предвид благоприятните „ветрове“. ” и „течения”... И така, ние си поставихме целта: да определим „розата на ветровете”... [външна среда], и тогава ще видим кои „ветрове” ще бъдат попътни, кои ще бъдат противоположни, как да ги използваме и как да открием важните за... [обекта] свойства на външната ситуация” 15 .
По този начин същността на когнитивния подход е, както вече беше споменато, да помогне на експерта да обмисли ситуацията и да разработи най-ефективната стратегия за управление, основана не толкова на неговата интуиция, колкото на подредени и проверени (доколкото е възможно) знания за сложна система. Примери за използване на когнитивен анализ за решаване на специфични проблеми ще бъдат обсъдени по-долу в параграф „8. Използване на когнитивен модел."

3. Етапи на когнитивния анализ

Когнитивният анализ се състои от няколко етапа, на всеки от които се изпълнява конкретна задача. Последователното решаване на тези проблеми води до постигане на основната цел на когнитивния анализ. Изследователите дават различна номенклатура на етапите в зависимост от спецификата на обекта(ите), които се изследват 16 . Ако обобщим и обобщим всички тези подходи, можем да идентифицираме следните етапи, които са характерни за когнитивния анализ на всяка ситуация.

(В резултат на преминаване на етапи 3 – 5 в крайна сметка се изгражда когнитивен модел на ситуацията (системата), който се показва под формата на функционална графика. Следователно можем да кажем, че етапи 3 – 5 представляват когнитивно моделиране. В по-подробно всички тези етапи и основни концепции когнитивно моделиране ще бъдат обсъдени в параграфи 4 – 7).

Нека разгледаме подробно всеки от горните етапи (с изключение на първия и втория, които по същество са подготвителни), механизмите за изпълнение на конкретните задачи на всеки етап, както и проблемите, които възникват на различните етапи на когнитивния анализ. .

4. Цели, етапи и основни понятия на когнитивното моделиране

Ключовият елемент на когнитивния анализ е изграждането на когнитивен модел.

4. 1. Целта на изграждането на когнитивен модел

Когнитивното моделиране допринася за по-добро разбиране на проблемната ситуация, идентифициране на противоречия и качествен анализ на системата. Целта на моделирането е да се формира и изясни хипотеза за функционирането на изследвания обект, разглеждан като сложна система, която се състои от отделни, но все пак взаимосвързани елементи и подсистеми. За да се разбере и анализира поведението на сложна система, се изгражда структурна схема на причинно-следствените връзки на елементите на системата. Анализът на тези връзки е необходим за прилагането на различни контроли на процесите в системата 18.

4.2. Етапи на когнитивното моделиране

В общи линии етапите на когнитивното моделиране са обсъдени по-горе. Работите на специалистите от IPU RAS съдържат подробно описание на тези етапи. Нека подчертаем основните.

По този начин когнитивният модел включва когнитивна карта (насочена графа) и тегла на дъги на графа (оценка на взаимно влияние или влияние на фактори). При определяне на теглата на дъгите насоченият граф се превръща във функционален.
Проблемите на идентифицирането на факторите, оценката на взаимното влияние на факторите и типологията на факторите ще бъдат обсъдени в параграфи 5 и 6; Тук ще разгледаме такива основни понятия на когнитивното моделиране като когнитивна карта и функционална графика.

4.3. Насочена графика (когнитивна карта)

В рамките на когнитивния подход термините „когнитивна карта” и „насочен график” често се използват взаимозаменяемо; въпреки че, строго погледнато, концепцията за насочен граф е по-широка и терминът „когнитивна карта“ показва само едно от приложенията на насочен граф.
Когнитивната карта се състои от фактори (елементи на системата) и връзки между тях.
За да се разбере и анализира поведението на сложна система, се изгражда структурна диаграма на причинно-следствените връзки на системните елементи (ситуационни фактори). Два елемента от системата A и B са изобразени на диаграмата като отделни точки (върхове), свързани с ориентирана дъга, ако елемент A е свързан с елемент B чрез причинно-следствена връзка: A a B, където: A е причината, B е следствието.
Факторите могат да си влияят взаимно и такова влияние, както вече беше посочено, може да бъде положително, когато увеличението (намаляването) на един фактор води до увеличаване (намаляване) на друг фактор, и отрицателно, когато увеличението (намалението) на един фактор води до намаляване (увеличаване). ) друг фактор 20 . Освен това влиянието може да има и променлив знак в зависимост от евентуални допълнителни условия.
Подобни схеми за представяне на причинно-следствени връзки се използват широко за анализ на сложни системи в икономиката и социологията.
Пример за когнитивна карта на някаква икономическа ситуация е показан на фиг. 1.

Фигура 1. Насочена графа 21.

4.4. Функционална графика (завършване на изграждането на когнитивен модел)
Когнитивната карта отразява само факта, че факторите си влияят взаимно. Той не отразява детайлния характер на тези влияния, нито динамиката на промените във влиянията в зависимост от промените в ситуацията, нито временните промени в самите фактори. Отчитането на всички тези обстоятелства изисква преход към следващото ниво на структуриране на информацията, тоест към когнитивен модел.
На това ниво всяка връзка между факторите на когнитивната карта се разкрива чрез съответните зависимости, всяка от които може да съдържа както количествени (измерими) променливи, така и качествени (неизмерени) променливи. В този случай количествените променливи се представят естествено под формата на техните числени стойности. Всяка качествена променлива е свързана с набор от лингвистични променливи, които отразяват различните състояния на тази качествена променлива (например потребителското търсене може да бъде „слабо“, „умерено“, „вълнуващо“ и т.н.) и всяка лингвистична променлива съответства на определен числен еквивалент в мащаб. С натрупването на знания за процесите, протичащи в изследваната ситуация, става възможно да се разкрие по-подробно естеството на връзките между факторите.
Формално когнитивен модел на ситуация може, подобно на когнитивна карта, да бъде представен чрез графика, но всяка дъга в тази графика вече представлява определена функционална връзка между съответните фактори; тези. когнитивният модел на ситуацията е представен от функционална графика 22.
Пример за функционална графика, отразяваща ситуацията в условен регион, е представен на фиг. 2.

Фигура 2. Функционална графика 23.
Имайте предвид, че този модел е демонстрационен модел, така че много фактори на околната среда не са взети под внимание.

5. Видове фактори
За да структурират ситуация (система), изследователите разделят факторите (елементите) на различни групи, всяка от които има определени специфики, а именно функционална роля в моделирането. Освен това, в зависимост от спецификата на анализираната ситуация (система), типологията на факторите (елементите) може да бъде различна. Тук ще подчертая някои видове фактори, използвани в когнитивното моделиране на повечето системи (ситуации, среди).
Първо, сред всички открити фактори се разграничават основни фактори (тези, които значително влияят на ситуацията и описват същността на проблема) и „излишни“ (незначителни) фактори, които са „слабо свързани“ с „ядрото“ на основните фактори 24 .
Когато анализира конкретна ситуация, експертът обикновено знае или предполага какви промени в основните фактори са желателни за него. Факторите от най-голям интерес за експерта се наричат целеви фактори. В И. Максимов, Е.К. Корнушенко, С.В. Качаев описва целевите фактори по следния начин: „Това са „изходните“ фактори на когнитивния модел. Задачата на разработването на решения за управление на процеси в дадена ситуация е да се осигурят желаните промени в целевите фактори, това е целта на управлението. Една цел се счита за правилно поставена, ако желаните промени в някои целеви фактори не водят до нежелани промени в други целеви фактори” 25.
В първоначалния набор от основни фактори се идентифицира набор от така наречените контролни фактори - „входни“ фактори на когнитивния модел, чрез които се подават контролни влияния към модела. Контролното действие се счита за съвместимо с целта, ако не причинява нежелани промени в нито един от целевите фактори” 26. За идентифициране на контролни фактори се определят фактори, влияещи върху целевите. Контролните фактори в модела ще бъдат потенциални лостове за влияние върху ситуацията 27 .
Влиянието на управляващите фактори се обобщава в понятието „вектор на управляващите въздействия” - съвкупност от фактори, на всеки от които се подава управляващ импулс с определена стойност 28 .
Факторите на ситуацията (или елементите на системата) също могат да бъдат разделени на вътрешни (принадлежащи към самия обект на управление и под повече или по-малко пълен контрол на ръководството) и външни (отразяващи въздействието върху ситуацията или системата на външни сили, които могат не се контролира или само косвено се контролира от субекта на контрол) .
Външните фактори обикновено се разделят на предвидими, чието възникване и поведение могат да бъдат предвидени въз основа на анализа на наличната информация, и непредсказуеми, чието поведение експертът научава едва след възникването им 29 .
Понякога изследователите идентифицират така наречените индикаторни фактори, които отразяват и обясняват развитието на процесите в проблемна ситуация (система, среда) 30 . За подобни цели се използва и понятието интегрални показатели (фактори), по промените в които може да се съди за общите тенденции в тази област 31 .
Факторите се характеризират и със склонност към промяна на стойностите си. Разграничават се следните тенденции: растеж, спад. Ако няма промяна във фактора, се казва, че няма тенденция или има нулева тенденция 32 .
И накрая, трябва да се отбележи, че е възможно да се идентифицират причинни фактори и фактори на ефекта, краткосрочни и дългосрочни фактори.

6. Основни проблеми на конструирането на когнитивен модел
Има два основни проблема при конструирането на когнитивен модел.
Първо, трудностите са причинени от идентифициране на фактори (елементи на системата) и фактори за класиране (избор на основни и вторични) (на етапа на изграждане на насочена графика).
Второ, идентифициране на степента на взаимно влияние на факторите (определяне на теглата на дъгите на графиката) (на етапа на изграждане на функционална графика).

6.1. Идентифициране на фактори (елементи на системата)

Може да се каже, че изследователите не са разработили ясен алгоритъм за идентифициране на елементите на изследваните системи. Предполага се, че изследваните фактори на ситуацията вече са известни на експерта, провеждащ когнитивния анализ.
Обикновено, когато се разглеждат големи (например макроикономически) системи, се използва така нареченият PEST анализ (Policy - политика, Economy - икономика, Society - общество, Technology - технология), който включва идентифициране на 4 основни групи фактори, чрез които политическите , икономически, социокултурни и технологични аспекти на околната среда 33. Този подход е добре познат във всички социално-икономически науки.
PEST анализът е инструмент за исторически установения четири елементен стратегически анализ на външната среда. Освен това за всеки конкретен сложен обект има свой специален набор от ключови фактори, които пряко и най-съществено влияят на обекта. Анализът на всеки от идентифицираните аспекти се извършва систематично, тъй като в живота всички тези аспекти са тясно свързани помежду си 34 .
Освен това се предполага, че експертът може да прецени номенклатурата на факторите в съответствие със своите субективни представи. По този начин „фундаменталният“ анализ на финансовите ситуации, близък по някои параметри до когнитивния анализ, се основава на набор от основни фактори (финансови и икономически показатели) - както макроикономически, така и от по-нисък порядък, както дългосрочни, така и краткосрочни. Тези фактори, в съответствие с „фундаменталния“ подход, се определят въз основа на здравия разум 35.
По този начин единственото заключение, което може да се направи по отношение на процеса на идентифициране на факторите, е, че анализаторът, преследвайки тази цел, трябва да се ръководи от готови знания от различни социално-икономически науки, участващи в конкретното изследване на различни системи, т.к. както и неговия опит и интуиция.

6.2. Два подхода за идентифициране на връзките между факторите

За отразяване на характера на взаимодействието на факторите се използват позитивни и нормативни подходи.
Позитивният подход се основава на отчитане на обективния характер на взаимодействието на факторите и ни позволява да начертаем дъги, да им присвоим знаци (+ / -) и точни тегла, тоест да отразим естеството на това взаимодействие. Този подход е приложим, ако връзката между факторите може да бъде формализирана и изразена чрез математически формули, които установяват точни количествени връзки.
Но не всички реални системи и техните подсистеми се описват с една или друга математическа формула. Можем да кажем, че са формализирани само някои специални случаи на взаимодействие на фактори. Освен това, колкото по-сложна е системата, толкова по-малка е вероятността тя да бъде напълно описана с помощта на традиционни математически модели. Това се дължи главно на фундаменталните свойства на нестабилните, слабо структурирани системи, описани в параграф 1. Следователно позитивният подход се допълва от нормативния.
Нормативният подход се основава на субективно, оценъчно възприемане на взаимодействието на факторите и неговото използване също така позволява да се присвоят тегла на дъгите, т.е. да се отрази силата (интензивността) на взаимодействието на факторите. Определянето на влиянието на факторите един върху друг и оценката на тези влияния се основават на „оценките“ на експерта и се изразяват количествено с помощта на скалата [-1,1] или лингвистични променливи като „силно“, „слабо“, „умерено“ 36 . С други думи, при нормативния подход експертът е изправен пред задачата интуитивно да определи силата на взаимното влияние на факторите, въз основа на познанията си за качествената връзка.
Освен това, както вече беше споменато, експертът трябва да определи отрицателните или положителен характервлияние на факторите, а не само силата на въздействие. При изпълнението на тази задача очевидно е възможно да се използват двата подхода, споменати по-горе.

6.3.Примери за идентифициране на фактори и връзки между тях
Нека дадем някои примери, използвани от изследователите, за да илюстрират идентифицирането на факторите и установяването на връзки между тях.
Така В. Максимов, С. Качаев и Е. Корнушенко, за да изградят когнитивен модел на процесите, протичащи в кризисна икономика, идентифицират следните основни фактори: 1. Брутен вътрешен продукт (БВП); 2. Съвкупно търсене; 3. Инфлация; 4. Спестявания; 5. Консумация; 6. Инвестиции; 7. Държавни поръчки; 8. Безработица; 9. Предлагане на пари; 10. Държавни трансферни плащания; 11. Държавни разходи; 12. Държавни приходи; 13. Дефицит на държавния бюджет; 14. Данъци; 15. Неплащане на данъци; Лихвен процент; 17. Търсене на пари 37.
В. Максимов, Е. Гребенюк, Е. Корнушенко в статията „Фундаментални и технически анализ: интеграция на два подхода“ дават друг пример за идентифициране на факторите и разкриват естеството на връзките между тях: „Най-важните икономически показатели, които влияят на фондовия пазар на САЩ и Европа, са: брутен национален продукт (БНП), индекс на промишленото производство (PPI), индекс на потребителските цени (CPI), индекс на цените на производител (PPI), ниво на безработица, цена на петрола, курс на долара... Ако пазарът расте и икономическите показатели потвърждават стабилното развитие на икономиката, тогава можем да очакваме по-нататъшно увеличение на цените... Акциите поскъпват, ако печалбите на компанията растат и има перспектива за по-нататъшното им нарастване... Ако реалните темпове на растеж на икономическите показатели се разминават с очакваните, това води до паника на фондовия пазар и до резките му промени. Промяната в брутния национален продукт обикновено е 3-5% годишно. Ако годишният ръст на БВП надвишава 5%, тогава това се нарича икономически бум, който в крайна сметка може да доведе до пазарен срив. Промените в БВП могат да бъдат предвидени чрез промени в индекса на производствената индустрия. Рязкото увеличение на IPI показва възможно повишаване на инфлацията, което води до спад на пазара. Увеличаването на CPI и PPI и цените на петрола също води до спад на пазара. Високите нива на безработица в САЩ и Европа (над 6%) принуждават федералните агенции да намалят лихвения процент на банките, което води до съживяване на икономиката и покачване на цените на акциите. Ако безработицата намалява постепенно, пазарът не реагира на тези промени. Ако нивото му спадне рязко и стане по-малко от очакваната стойност, тогава пазарът започва да пада, тъй като рязкото намаляване на безработицата може да увеличи нивото на инфлация над очакваното ниво” 38.

6.4. Проблемът за определяне на силата на влияние на факторите

И така, най-важният проблем на когнитивното моделиране е идентифицирането на теглата на графичните дъги - тоест количествената оценка на взаимното влияние или влиянието на факторите. Факт е, че когнитивният подход се използва при изучаване на нестабилна, слабо структурирана среда. Нека припомним, че неговите характеристики са: променливост, трудност при формализиране, многофакторност и др. Това е спецификата на всички системи, в които са включени хората. Следователно неработоспособността на традиционните математически модели в много случаи не е методологичен дефект на когнитивния анализ, а фундаментално свойство на предмета на изследване 39 .

Така най-важната характеристика на повечето ситуации, изучавани в теорията на управлението, е наличието на мислещи участници в тях, всеки от които представя ситуацията по свой начин и взема определени решения въз основа на „своето“ възприятие. Както Дж. Сорос отбелязва в книгата си „Алхимията на финансите“, „Когато има мислещи участници в дадена ситуация, последователността от събития не води директно от един набор от фактори към друг; вместо това, той пресича ... свързва факторите с техните възприятия и възприятията с факторите. Това води до факта, че „процесите в ситуацията не водят до равновесие, а до безкраен процес на промяна“ 40. От това следва, че надеждното прогнозиране на поведението на процесите в дадена ситуация е невъзможно, без да се вземе предвид оценката на тази ситуация от нейните участници и техните собствени предположения за възможни действия. Дж. Сорос нарича тази характеристика на някои системи рефлексивност.
Формализираните количествени зависимости на факторите се описват с различни формули (модели), в зависимост от предмета на изследването, тоест от самите фактори. Въпреки това, както вече беше споменато, изграждането на традиционен математически модел не винаги е възможно.

Проблемът с универсалното формализиране на взаимното влияние на факторите все още не е решен и едва ли някога ще бъде решен.

Следователно е необходимо да се примири с факта, че не винаги е възможно да се опишат връзките на факторите с математически формули, т.е. Не винаги е възможно да се определи точно количествено зависимостта 41 .
Следователно, при когнитивното моделиране, когато се оценяват теглата на дъгите, както беше споменато, субективното мнение на експерта често се взема предвид 42. Основната задача в този случай е да се компенсира субективизма и изкривяването на оценките чрез различни видове процедури за проверка.

В този случай обикновено не е достатъчно просто да проверите оценките на експерта за последователност. Основната цел на процедурата за обработка на субективните мнения на експерт е да му помогне да разсъждава, по-ясно разбира и систематизира знанията си, да оцени тяхната последователност и адекватност спрямо действителността.

В процеса на извличане на експертни знания има взаимодействие между експерта - източник на знания - и когнитивен учен (инженер по знания) или с компютърна програма, което позволява да се следва хода на разсъжденията на специалистите при вземане на решения и да идентифицират структурата на представите си за предмета на изследване 43 .
Процедурите за тестване и формализиране на знанията на експерта са описани по-подробно в статията на A.A. Кулинич “Система за когнитивно моделиране “Canva”” 44.

7. Проверка на адекватността на модела
Изследователите са предложили няколко формални процедури за проверка на адекватността на изградения модел 45 . Въпреки това, тъй като моделът е изграден не само върху формализирани връзки на фактори, математически методипроверката на неговата коректност не винаги дава точна картина. Следователно изследователите предложиха един вид „ исторически метод» проверка на адекватността на модела. С други думи, разработеният модел на дадена ситуация се прилага към подобни ситуации, които са съществували в миналото и чиято динамика е добре известна 46 . Ако моделът се окаже работещ (т.е. създава прогнози, които съвпадат с реалния ход на събитията), той се признава за правилен. Разбира се, нито един метод за проверка на модела не е изчерпателен, така че е препоръчително да се използва набор от процедури за проверка на коректността.

8. Използване на когнитивен модел

8.1. Приложение на когнитивни модели в системи за подпомагане на вземането на решения
Основната цел на когнитивния модел е да помогне на експерта в процеса на познание и съответно развитие правилното решение. Поради това когнитивният подход се използва в системите за подпомагане на вземането на решения.
Когнитивният модел визуализира и организира информация за средата, намеренията, целите и действията. В същото време визуализацията изпълнява важна познавателна функция, като илюстрира не само резултатите от действията на субекта на управление, но и му подсказва начини за анализ и генериране на варианти за решение 47 .
Когнитивният модел обаче служи не само за систематизиране и „изясняване“ на знанията на експерта, но и за идентифициране на най-изгодните „приложни точки“ на контролните действия на субекта на управление 48 . С други думи, когнитивният модел обяснява кой фактор или връзка от фактори трябва да се повлияе, с каква сила и в каква посока, за да се получи желаната промяна в целевите фактори, тоест да се постигне целта на управлението с най-ниски разходи.
Контролните действия могат да бъдат краткосрочни (импулсни) или дълготрайни (продължителни), действащи до постигане на целта. Възможно е също да се използват заедно импулсни и непрекъснати управляващи действия 49 .
Когато дадена цел бъде постигната, веднага възниква задачата да се поддържа ситуацията в постигнатото благоприятно състояние до появата на нова цел. По принцип задачата за поддържане на ситуацията в необходимото състояние не се различава от задачата за постигане на цел 50.
Комплекс от взаимосвързани управляващи въздействия и тяхната логическа времева последователност съставляват холистична стратегия за управление (контролен модел).
Използването на различни модели на управление може да доведе до различни резултати. Тук е важно да можете да предвидите до какви последствия в крайна сметка ще доведе тази или онази стратегия за управление.
За разработването на такива прогнози се използва сценариен подход (моделиране на сценарии) в рамките на когнитивния анализ. Моделирането на сценария понякога се нарича "динамична симулация".
Сценарният подход е вид „разиграване“ на различни варианти за развитие на събитията в зависимост от избрания модел на управление и поведението на непредвидими фактори. За всеки сценарий се изгражда триада: „първоначални предпоставки - нашето въздействие върху ситуацията - полученият резултат” 51. В този случай когнитивният модел позволява да се вземе предвид целият комплекс от ефекти на управляващите действия за различни фактори, динамиката на факторите и техните взаимоотношения при различни условия.
По този начин всички възможни вариантиразвитие на системата и се разработват предложения относно оптималната управленска стратегия за реализиране на желания сценарий измежду възможните 52 .
Изследователите доста често включват моделирането на сценарии сред етапите на когнитивния анализ или разглеждат моделирането на сценарии като допълнение към когнитивния анализ.
Ако обобщим и обобщим мненията на изследователите относно етапите на сценарно моделиране, тогава в общ изгледЕтапите на анализа на сценария могат да бъдат представени по следния начин.
1. Разработване на управленски цели (желани промени в целевите фактори).
2. Разработване на сценарии за развитие на ситуацията при прилагане на различни управленски стратегии.
3. Определяне на постижимостта на целта (осъществимостта на сценарии, водещи до нея); проверка на оптималността на вече планираната стратегия за управление (ако има такава); избор на оптимална стратегия, която отговаря на най-добрия сценарий от гледна точка на целта.
4. Конкретизиране на оптималния модел на управление – разработване на конкретни практически препоръки към мениджърите. Тази спецификация включва идентифициране на контролни фактори (чрез които е възможно да се повлияе на развитието на събитията), определяне на силата и посоката на контролните въздействия върху контролните фактори, прогнозиране на вероятни кризисни ситуации поради влиянието на непредвидими външни фактори и др.
Трябва да се отбележи, че етапите на моделиране на сценария могат да варират в зависимост от обекта на изследване и управление.
В началния етап на моделиране може да има достатъчно качествена информация, която няма точна числена стойност и отразява същността на ситуацията. Когато се преминава към моделиране на конкретни сценарии, използването на количествена информация, която представлява числени оценки на стойностите на всякакви индикатори, става все по-важно. В бъдеще основно количествената информация 53 се използва за извършване на необходимите изчисления.
Първият сценарий, който не изисква никакви действия от страна на изследователя, за да го формира, е саморазвитието на ситуацията (в този случай векторът на контролните действия е „празен“). Самостоятелното развитие на ситуацията е отправна точка за по-нататъшно формиране на сценарии. Ако изследователят е доволен от резултатите, получени по време на саморазвитието (с други думи, ако поставените цели са постигнати по време на саморазвитието), тогава по-нататъшното изследване на сценария се свежда до изучаване на влиянието на определени промени във външната среда върху ситуацията. 54 .
Има два основни класа сценарии: сценарии, които симулират външни влияния и сценарии, които симулират целенасоченото (контролирано) развитие на ситуацията 55 .

8.2. Пример за работа с когнитивен модел

Нека разгледаме пример за работа с когнитивен модел, даден в статията на S.V. Качаева и Д.И. Макаренко „Интегриран информационно-аналитичен комплекс за ситуационен анализ на социално-икономическото развитие на региона“.
„Използването на интегриран информационен и аналитичен комплекс за ситуационен анализ може да се разгледа на примера за разработване на стратегия и програма за социално-икономическото развитие на региона.
На първия етап се изгражда когнитивен модел на социално-икономическата ситуация в региона... След това се моделират сценарии за потенциалната и реалната възможност за промяна на ситуацията в региона и постигане на поставените цели.
Като цели на социално-икономическата политика бяха избрани:

За постигане на поставените цели бяха избрани следните „лостове“ (контролиращи фактори - Ю.М.), с помощта на които вземащият решение може или иска да повлияе на ситуацията:

В резултат на симулацията се изяснява потенциалната и реалната възможност за постигане на поставените цели с помощта на избраните лостове и произтичащите от това управляващи въздействия (виж фиг. 3).

Фигура 3. Когнитивно и динамично моделиране на симулация (сценарий).

На следващия етап те преминават от разработване на стратегия за постигане на целите към разработване на програма за конкретни действия. Инструментът за изпълнение на стратегията е регионалната бюджетна и данъчна политика.
Избраните на предишния етап лостове и определени въздействия съответстват на следните насоки на бюджетната и данъчната политика.

Лостове за постижения стратегически цели	Насоки на бюджета и данъчна политика
Доходите на населението	Разходи за социална политика
Инвестиционен климат	Правителствени разходи Разходи за правоприлагане Разходи за индустрията, електроенергетиката, строителството и селското стопанство
Производствени разходи	Регулиране на тарифите за електроенергия, горива, топлина, наеми и др.
Развитие на производствената инфраструктура	Развитие на пазарната инфраструктура
Събиране на данъци	Регулиране на нивото на данъчни неплащания
Данъчни облекчения	Регулиране на нивото на данъчните облекчения
Политически и икономически предпочитания за региона.	Безплатни трансфери от други нива на управление

По този начин един интегриран информационен и аналитичен комплекс за ситуационен анализ е мощен инструмент за разработване на стратегия за регионално развитие и прилагане на тази стратегия” 56 .
Трябва да се отбележи, че в проучванията примерите за използване на когнитивно и сценарно моделиране обикновено се дават в много обща форма, тъй като, първо, този вид информация е изключителна и има определена търговска стойност, и, второ, всяка конкретна ситуация (система, среда, обект на управление) изисква индивидуален подход.
Съществуващата теоретична основа на когнитивния анализ, въпреки че изисква изясняване и развитие, позволява на различните управленски субекти да разработят свои собствени когнитивни модели, тъй като, както беше споменато, се предполага, че за всяка област, за всеки проблем се съставят специфични модели.

9. Компютърни системи за подпомагане на управленски решения

Провеждането на когнитивен анализ на нестабилни, слабо структурирани ситуации и среди е изключително трудна задача, за чието решаване са ангажирани информационни системи. По същество тези системи са предназначени да подобрят ефективността на механизма за вземане на решения, тъй като основната приложна задача на когнитивния анализ е оптимизирането на управлението.

9.1. Обща характеристика на системите за подпомагане на вземането на решения
Системите за подпомагане на вземането на решения обикновено са интерактивни. Те са предназначени да обработват данни и да прилагат модели, които помагат за решаването на индивидуални, предимно слабо или неструктурирани проблеми (например вземане на инвестиционни решения, правене на прогнози и др.). Тези системи могат да предоставят на работниците необходимата информация за вземане на индивидуални и групови решения. Такива системи осигуряват незабавен достъп до информация, отразяваща текущите ситуации и всички фактори и връзки, необходими за вземане на решения 57
и т.н.................

1.2. Нестабилност на външната среда

1.3. Лошо структурирана външна среда

2. Обща концепция за когнитивния анализ

3. Етапи на когнитивния анализ

4. Цели, етапи и основни понятия на когнитивното моделиране

Ключовият елемент на когнитивния анализ е изграждането на когнитивен модел.

4. 1. Целта на изграждането на когнитивен модел

4.2. Етапи на когнитивното моделиране

4.3. Насочена графика (когнитивна карта)

6.1. Идентифициране на фактори (елементи на системата)

6.2. Два подхода за идентифициране на връзките между факторите

Проблемът с универсалното формализиране на взаимното влияние на факторите все още не е решен и едва ли някога ще бъде решен.

8. Използване на когнитивен модел

8.2. Пример за работа с когнитивен модел

9. Компютърни системи за подпомагане на управленски решения

Обобщение на урок по femp във втора младша група „формиране на способността да се прави разлика между обекти с кръгла и квадратна форма Обекти, подобни на овал

Древна история на Шумер

Защо смятате представените събития за политически?

Управлението на Барак Обама: за какво се бори и какво постигна?

Кога изтича мандатът на Обама?

1.2. Нестабилност на външната среда

1.3. Лошо структурирана външна среда

2. Обща концепция за когнитивния анализ

3. Етапи на когнитивния анализ

4. Цели, етапи и основни понятия на когнитивното моделиране

Ключовият елемент на когнитивния анализ е изграждането на когнитивен модел.

4. 1. Целта на изграждането на когнитивен модел

4.2. Етапи на когнитивното моделиране

4.3. Насочена графика (когнитивна карта)

6.1. Идентифициране на фактори (елементи на системата)

6.2. Два подхода за идентифициране на връзките между факторите

Проблемът с универсалното формализиране на взаимното влияние на факторите все още не е решен и едва ли някога ще бъде решен.

8. Използване на когнитивен модел

8.2. Пример за работа с когнитивен модел

9. Компютърни системи за подпомагане на управленски решения

Подобни статии