Формирование и анализ когнитивной карты

Когнитивная карта (карта познания) − это вид математической модели, представленной в виде графа и позволяющей описывать субъективное восприятие человеком или группой людей какого-либо сложного объекта, проблемы или функционирования системы. Теория графов предоставляет средства отображения структуры причинно-следственных связей: это пути, циклы и концепты.

Элементы изучаемой системы или объекта называются концептами. Концепты в графе представляются вершинами, причинно-следственные связи − направленными дугами, связывающими концепты (Рис. 5).

Рис.5. Когнитивная карта

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

Методы построения когнитивных карт должны отвечать следующим требованиям:

- они должны быть конструктивны и удобны;

- они не должны требовать от составителя когнитивной карты предварительной спецификации концептов;

- они должны быть тесно связаны с методами оценок результатов анализа так, чтобы в процессе принятия решений когнитивных карта могла служить советчиком и даже критиком ЛПР;

- они должны точно отражать представления ЛПР о концептах и отношениях между ними.

Существует несколько методов построения когнитивных карт:

1. На основе знаний и представлений ЛПР без привлечений экспертов и справочных материалов Эффективность этого метода определяется квалификацией ЛПР.

2. На основе изучения документов. Этот метод имеет два преимущества: он удобен и позволяет использовать данные, которые использует сам ЛПР. Однако изучение документов экспертами - процесс достаточно трудоемкий.

3. На основе опросов группы экспертов. Преимущество этого метода в возможности агрегировать индивидуальные мнения и в базировании на большем диапазоне оценок, чем можно извлечь из изучаемых документов.

4. На открытых выборочных опросах. Этот метод может быть использован для построения сравниваемых когнитивных карт. Его достоинство заключается в предоставлении исследователю возможности вести активный диалог с источниками информации.

На этом этапе определяются основные факторы, влияющие на решение проблемы и их причинно-следственные связи. Систем поддержки принятия решений становится инструментом, облегчающим содержательный анализ этих связей, степень влияния различных факторов друг на друга и на систему в целом помогающим эксперту или ЛПР неформальными методам выработать решение на основе проведенного анализа.

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

При анализе когнитивной карты рассматривают отношения причинности, которые могут иметь различные значения: положительное, отрицательное и ноль. При положительном значении тех двух переменных, которые она связывает, изменения |происходят в одном направлении (не обязательно со знаком плюс).

Поясним это часто используемым примером (см. рис. 5). Увеличение числа заводов вызывает рост потребления энергии, оно также значит, что сокращение числа заводов должно привести к уменьшению потребления энергии.

При отрицательном значении отношения причинности увеличение значения одной из переменных, связанных этимотношением, вызывает уменьшение значения другой (и наоборот), т.е. их изменения происходят в противоположных направлениях. Так, увеличение цены на энергию приводит к сокращению еепотребления и, соответственно, уменьшение цены − к увеличению потребления энергии. Нулевое отношение причинности показывает, что связи между двумя концептами нет.

Вывод: увеличение цены на энергию приводит к улучшению качества окружающей среды.

В случае применения когнитивной карты как средства поддержки принятия решения возникают три проблемы:

1. Проблема оценки решений. Если в когнитивной карте есть несколько переменных (концептов), определяющих различные варианты решений, естественно встает вопрос: какие переменные (т.е. решения) должны быть приняты и какие отброшены?

Естественно принять те решения, которые дают лучший положительный эффект и отбросить дающие отрицательный эффект.

2. Проблема предвидения последствий принятия решения:

а) Если значение некоторых переменных будет увеличено, а некоторых уменьшено, что произойдет со значением остальных переменных.

б) Каковы будут последствия изменения знака у одной из переменных?

с) Каковы будут последствия, если исключить некоторые переменные и ввести другие?

3. Объяснение результатов и принятие решения. Применение когнитивных карт, как правило, требует для принятия решения дополнительного анализа и интерпретации.