Когнитивное моделирование

слабоструктурированных систем

Гарькина И.А., Данилов А.М.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Одним из способов исследования слабоструктурированных систем со множеством плохо формализуемых противоречивых целей и критериев является когнитивное моделирование (структуризация, состоящая в формировании и уточнении гипотезы о функционировании объекта). Его основой является когнитивная карта (ориентированный граф, рис.1), позволяющая формализовать взаимодействие существующих в системе основных связей в процессе функционирования (используется неполная, нечеткая и даже противоречивая информация). Сложность системы требует ее междисциплинарных исследований и привлечения при построении когнитивной карты специалистов, компетентных в различных узко предметных областях знаний; формализации первичных представлений о слабоструктурированной проблеме в виде коллективной когнитивной карты (для обобщения и согласования разных представлений). Решение этой задачи в известной мере возможно с использованием методов концептуальной структуризации, критериев и частных технологий формирования и согласования коллективных понятий.

Вершины ориентированного графа - факторы (концепты); дуги указывают каузальные как отрицательные, так и положительные связи между факторами (степени влияния определяются весами). В различных модификациях моделей с их формальными аппаратами анализа возможны и другие интерпретации элементов графа. При формализации первичных представлений субъектно-формальными методами не гарантируется достоверность полученных решений (недопонимание математического смысла конструкций специалистами проблемной области). Здесь используются факторы, представленные в нормальной форме (переменная, принимающая значения на определенной измерительной или оценочной шкале). Предполагаемая обычно справедливость принципа транзитивности (из является причиной , а - причиной следует, что является причиной ) во многих случаях оказалась не верной (проявлялась ложная транзитивность).

Рис. 1. Знаковый ориентированный граф

для радиационно-защитного бетона

Желательное направление изменения состояния системы с позиции субъекта управления определяет целевой образ системы. Перевод системы из состояния в состояние определяет стратегический шаг .

С целью выбора оптимального стратегического шага при моделировании управляемого развития системы с различными сценариями осуществлялась их сравнительная оценка. Целевое состояние считалось достигнутым, если оценка целенаправленного развития системы (по параметрам кинетических процессов формирования основных физико-механических характеристик: набор прочности; изменение модуля упругости материала; кинетика контракции и усадки; нарастание внутренних напряжений; тепловыделение; кинетика изменения водопоглощения, водостойкости и химической стойкости и др.), заданная в виде функционала достижения целей, практически не изменялась.

На предварительном этапе большинство сложных систем можно рассматривать как слабоструктурированные. Построение с использованием когнитивной карты иерархической структуры критериев качества, а на ее основе и иерархической структуры собственно системы (если это возможно) позволяет рассматривать систему уже как структурированную.

Эффективность приведенного подхода подтвердилась при разработке радиационно-защитных композиционных материалов [1…3].

Литература

1. Гарькина И.А., Данилов А.М. Управление в сложных технических системах: методологические принципы управления / Региональная архитектура и строительство, №1 (12) , 2012, С.39-43.

2. Данилов А.М., Гарькина И.А. Сложные системы модульной структуры: композиты, автономные исследования сепаратных подсистем / Известия КазГАСУ, № 1(15), 2011, с.152-156.

3. Данилов А.М., Гарькина И.А. Методология проектирования сложных систем при разработке материалов специального назначения / Известия ВУЗов. Строительство. №1, 2011. с.80-85.