интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Когнитивный анализ как метод построения прогнозов социально-экономических процессов

Характерной чертой современного моделирования является симбиоз наук -п сихология, социология, экономика, математика, информатика - вот далеко не полный перечень. Исследование операций, общая теория систем, кибернетика и прогностика - четыре науковедческих дисциплины, давшие парадигму методологии современного моделирования, а на его основе - прогнозирования и планирования.

Анализ различных математических моделей применительно к развитию и функционированию социально-экономических систем показывает, что для этих целей достаточно удобно использовать аппарат знаковых, взвешенных знаковых и функциональных знаковых графов [5]. Аппарат позволяет работать с данными как качественного, так и количественного типа, причем степень использования количественных данных может увеличиваться в зависимости от возможностей количественной оценки взаимодействующих факторов в итерационном цикле моделирования. Аппарат знаковых графов позволяет формально строить прогнозы развития или траектории движения моделируемой системы в фазовом пространстве ее переменных (факторов) на основе информац ии о ее структуре и программах развития системы путем аппроксимации их кусками траекторий импульсных процессов на знаковых орграфах [7].

В основе технологии когнитивного анализа и моделирования лежит когнитивная (познавательно-целевая) структуризация знаний об объекте и внешней для него среде, причем объект и внешняя среда разграничиваются нечётко.

Цель такой структуризации состоит в выявлении наиболее существенных (базисных) факторов, характеризующих пограничный слой взаимодействия объекта и внешней среды, и установление качественных (причинно-следственных) связей между ними, т.е. какие взаимовлияния оказывают факторы друг на друга в ходе их изменения. Взаимовлияния факторов отображаются с помощью когнитиеной карты (модели), которая представляет собой знаковый (взвешенный) ориентированный граф.

Для изучения влияния изменения параметров вершин, а также учета влияния контуров обратной связи пользуются правилом импульсного процесса в знаковых и взвешенных орграфах, который устанавливает, как отклонения одной или нескольких переменных распространяются за некоторое время по системе. Приобретая опыт в анализе знаковых графов, можно избавиться от целого ряда типичных ошибок, свойственных несистемному мышлению. Так, нередко исследователь предполагает, что каждое событие имеет только одну причину, не замечая важных обратных связей, как положительных, так и отрицательных.

Методика построения многослойных когнитивных карт

В данной работе предлагается развитие методики когнитивного анализа, предложенной в работах специалистов Института проблем управления Российской академии наук [2, 3]. Рассматриваемая методология синтезирует системный и когнитивный подходы и является универсальным научным инструментарием понимания поведения сложных систем, таких как экономические, социальные, политические.

Для построения модели в виде многослойных когнитивных карт необходимо пройти несколько этапов. Опишем их.

I               этап. Анализ объекта управления.

На этом этапе выполняется обследование и изучение объекта моделирования. Анализируется существующая организационная структура объекта, применяемые технологии, система документооборота (как источник информации), связи с внешними организациями и системами. Формируются требования к создаваемой модели, методам и технологиям работ, инструментальным средствам создания модели.

II             этап. Когнитивный анализ сложной ситуации (погружение в проблему, идентификация проблемы).

Формулировка задачи и цели исследования.

Изучение анализируемой ситуации, процесса или объекта (например, социально-экономического) с позиций поставленной цели.

Сбор, систематизация, анализ существующей статистической и качественной информации по проблемам; источники информации: статистические отчеты, документы, эксперты, средства массовой информации, собственные источники и др.

Выделение основных характеристических признаков изучаемого процесса (исследуемой ситуации) и выявление взаимосвязей между ними; определение действий основных объективных законов развития исследуемой ситуации (экономических, социальных, политических, экологических), что позволит выделить объективные зависимости и тенденции, происходящие в процессах.

Определение присущих исследуемой ситуации требований, условий, ограничений.

Выделение основных социально-политических субъектов, связанных с ситуацией, определения их субъективных интересов в развитии данной ситуации, что позволит определить возможные изменения в объективном развитии ситуации, выделить факторы, на которые реально могут влиять субъекты ситуации.

Определение путей, механизмов действия, реализации экономических и политических интересов основных социально-политических субъектов, что позволит в дальнейшем определить стратегии поведения и предотвращения нежелательных последствий развития ситуации.

III            этап. Построение когнитивной (графовой) модели проблемной ситуации. 1. Выделение факторов, характеризующих проблемную ситуацию, работа экспертов:

Выделение базисных (основных) факторов, описывающих суть проблемы.

Выделение в совокупности базисных факторов целевых факторов.

Определение управляющих факторов, влияющих на целевые факторы. Эти факторы в модели будут являться входными координирующими сигналами воздействия на ситуацию.

Определение факторов-индикаторов, отражающих и объясняющих развитие процессов в проблемной ситуации и их влияние на различные сферы (экономическую, социальную, политическую и др.).

Группировка факторов по блокам. Объединяются в один блок факторы, характеризующие данную сферу проблемы и определяющие процессы в этой сфере. Воз можно пересечение блоков в зависимости: от специфики проблемы, целей анализа, количества объектов в системе и т.д. (например, геополитический блок, макро- и микроэкономический блок, социальные, демографические, отраслевые, федеральные, региональные и городские блоки и т.д.).

Выделение в блоке группы интегральных показателей (факторов), по изменению которых можно судить об общих тенденциях в данной сфере.

Выделение в блоке показателей (факторов), характеризующих тенденции и процессы в данной сфере более детально (например, фактор государственный заказ конкретно характеризует ситуацию в бюджетной сфере).

Определение связей между факторами:

Определение связей и взаимосвязей между блоками факторов. Это позволит определить основные направления влияния факторов разных блоков друг на друга.

Определение непосредственных связей факторов внутри блока:

 

Определение направления влияний и взаимовлияний между факторами (т.е. выявление цепочки причина-следствие).

Определение позитивности влияния (положительное или отрицательное).

Определение степени влияния и взаимовлияния факторов (слабо, сильно).

Определение связей между факторами различных блоков.

Построение когнитивной карты ситуации.

Когнитивная карта ситуации представляет собой ориентированный взвешенный граф, в котором [3]:

вершины взаимно однозначно соответствуют базисным факторам ситуации, в терминах которых описываются процессы в ситуации. Множество первоначально отобранных базисных факторов может быть верифицировано с помощью технологии data mining, позволяющей отбросить избыточные факторы, слабо связанные с ядром базисных факторов;

определяются непосредственные взаимосвязи между факторами путем рассмотрения причинно-следственных цепочек, описывающих распространение влияний от каждого фактора на другие факторы. Считается, что факторы, входящие в посылку если... цепочки если..., то..., влияют на факторы следствия то... этой цепочки, причем это влияние может быть либо усиливающим (положительным), либо тормозящим (отрицательным), либо переменного знака в зависимости от возможных дополнительных условий.

Когнитивная карта отображает лишь факт наличия влияний факторов друг на друга. В ней не отражается ни детальный характер этих влияний, ни динамика изменения влияний в зависимости от изменения ситуации, ни временные изменения самих факторов. Учет всех этих обстоятель ств тр ебует перехода на следующий уровень структуризации информации, отображенной в когнитивной карте, т.е. к когнитивной модели. На этом уровне каждая связь между факторами когнитивной карты раскрывается до соответствующего уравнения, которое может содержать как количественные (измеряемые) переменные, так и качественные (неизмеряемые) переменные.

По мере накопления знаний о процессах, происходящих в исследуемой ситуации, становится возможным более детально раскрывать характер связей между факторами.

Уточнение целевых факторов, выделенных экспертами.

Составление уравнений когнитивной модели ситуации.

Можно считать, что когнитивная карта - это субъективная модель восприятия человеком частицы мира, с помощью которого он может осознать закономерности этой частицы, не вдаваясь в подробности, так как они осложняют картину и затрудняют восприятие [6].

Формально, когнитивная модель (как и карта) ситуации может быть представлена ориентированным взвешенным графом.

Когнитивная модель - это функциональный граф, в котором концепты (вершины) являются базисными факторами ситуации, а дуги представляют собою некую функциональную зависимость между соответствующими базисными факторами. При анализе конкретной ситуации лицо, принимающее решение, обычно знает или предполагает, какие изменения базисных факторов являются для него желанными.

Для построения многослойных когнитивных карт параллельно когнитивному подходу на III этапе предлагается строить иерархическую систему с позиций теории систем. Рассмотрим структуру некоторой двухуровневой системы [4]. Отдельные блоки изображают подсистемы, а их взаимное расположение отражает иерархическую структуру всей системы (рис. 1).

На рис. 1 изображен управляемый процесс Р , вышестоящая управляющая система С0, п нижестоящих управляющих систем Ch ..., С „ Д ва вида вертикального взаимодействия между подсистемами. Один - это передача входных сигналов вниз, причем от С0 к Сь ..., С„ — это координирующие сигналы или вмешательство, а от С;, ..., С„ к Р - это управляющие воздействия. Другой вид - это передача наверх информационных сигналов, или сигналов обратной связи (представлены пунктиром). Рассмотрим уровни.

Процесс Р представляет собой некий управляемый процесс (например, бизнес-процесс), к которому поступают входные сигналы двух видов: управляющие входы да, теМ, где М - множество управляющих сигналов, и сигналы (входы) со, сое Q, представляющие собой внешние возмущения, поступающие из окружающей среды. Символом у, ye Y обозначим выход процесса Р и соответственно множество Y - это множество выходов процесса Р. Тогда процесс Р можно представить в виде отображения: Р:М х£1—> Y. Соответственно множество управляющих сигналов М можно представить в виде декартова произведения п множеств: М = М х ... хМп, причем /-я локальная управляющая система Q имеет полномочия выбирать /-ю компоненту т1 управляющего сигнала да, оказывая тем самым соответствующее воздействие на процесс.

Теперь остановимся на уровне систем управления нижнего уровня С,. К системе С, поступают информационные сигналы z,- z^Z от процесса Р и координирующий сигнал у, поступающий от вышестоящей управляющей системы. Тогда С,: у х Z, —> Adj. Управляющую систему С 0 называют координирующей, для которой w, - обратная связь. Считается, что управляющая система С 0 осуществляет отображение С0: W —> у, где W - множество информационных сигналов, с помощью которых реализуется обратная связь.

Если предположить, что сигналы z,- содержат информацию относительно поведения процесса Р и связаны функциональной зависимостью с управляющими сигналами да,, внешним возмущением со и выходом у, то эту зависимость можно представить в виде отображения^: Мх Q x Y —> Z. Аналогично сигнал w содержит информацию относительно поведения нижестоящих управляющих систем, поэтому для него возможно отображение: f0: yxZxM^ W.

Таким образом, имея в наличии четк ую ие рархическую структуру достаточно просто можно перейти к многослойным когнитивным картам.

IV этап. Моделирование.

Как известно, моделирование - это процесс выявления экономических, политических и социальных закономерностей предупреждения и предотвращения негативных тенденций, получения теоретических и практических знаний о проблеме и формулирования на этой основе практических выводов. Как правило, моделирование представляет собой циклический процесс, в котором знания об исследуемой проблеме расширяются и уточняются, а исходная модель постоянно совершенствуется.

Когнитивное моделирование основано на сценарном методе, который позволяет объединить как известные качественные, так и количественные подходы.

Сценарий - это модель будущего, в которой описывается возможный ход событий с указанием вероятностей их реализации. В сценарии определяются основные факторы, которые должны быть приняты во внимание, и указываются, каким образом эти факторы могут повлиять на предполагаемые события [1].

Сценарий может моделироваться по трем основным направлениям:

Прогноз развития ситуации без всякого воздействия на процессы в ситуации (ситуация развивается сама по себе).

Прогноз развития ситуации с выбранным комплексом мероприятий (управлений) (прямая задача).

Синтез комплекса мероприятий для достижения необходимого изменения состояния ситуации (обратная задача).

Исследования, связанные с процессом моделирования, также проводятся поэтапно, т.е. можно выделить следующие этапы моделирования:

• определение начальных условий, тенденций, характеризующих развитие ситуации на данном этапе. Это необходимо для придания адекватности модельного сценария реальной ситуации, что усиливает доверие к результатам моделирования;

задание целевых, желаемых направлений (увеличение, уменьшение) и силы (слабо, сильно) изменения тенденций процессов в ситуации;

выбор комплекса мероприятий (совокупности управляющих факторов), определение их возможной и желаемой силы и направленности воздействия на ситуацию;

выбор комплекса возможных воздействий (мероприятий, факторов) на ситуацию, силу и направленность которых необходимо определить;

выбор наблюдаемых факторов (индикаторов), характеризующих развитие ситуации, осуществляется в зависимости от целей анализа и желания пользователя.

V этап. Реализация, внедрение и проверка.

Этап реализации обеспечивает программную и техническую (по мере необходимости) реализацию проектных решений по моделированию. По мере разработки отдельных программных компонентов осуществляется их тестирование, интеграция и внедрение. Осуществляется загрузка первичной нормативно-справочной информации и, собственно, развитие модели. В процессе эксплуатации модели осуществляется регистрация ошибок, проводится экспертиза управленческих решений, формулируются требования к модификации модели в связи с изменениями объекта и функций управления. Как результат - проверка адекватности модели реальной ситуации, т.е. сопоставление полученных результатов с характеристиками системы, которые при тех же исходных условиях были в прошлом, если результаты сравнения — неудовлетворительны, то модель корректируется, и переходят к п. III. 1.

Описанный в работе порядок построения модели предлагается использовать для моделирования социально-экономической системы. Модель строится на основе положений теор ии ие рархических многоуровневых систем и когнитивного моделирования, что позволяет анализировать причинно-следственные связи в рассматриваемой системе; проводить анализ ее устойчивости и вырабатывать управляющие решения.