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: 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 структурой изучаемого объекта.
Методы построения когнитивных карт должны отвечать следующим требованиям:
– быть конструктивными и удобными;
– не требовать от составителя когнитивной карты предварительной спецификации концептов;
– быть тесно связанными с методами оценок результатов анализа так, чтобы в процессе принятия решений когнитивная карта могла служить советчиком и даже критиком ЛПР;
– точно отражать представления ЛПР о концептах и отношениях между ними.
Существует несколько методов построения когнитивных карт:
На основе знаний и представлений ЛПР без привлечения экспертов и справочных материалов. Эффективность этого метода определяется квалификацией ЛПР;
2) на основе изучения документов. Этот метод имеет два преимущества: удобен и позволяет применять 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 (чем можно извлечь из изучаемых документов) диапазоне оценок;
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 этапе построения определяются основные факторы, влияющие на решение проблемы, и их причинно-следственные связи. Система 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 методами 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 (необязательно со знаком плюс).
Поясним это часто используемым примером (см. рис. 5). Увеличение числа заводов вызывает рост потребления энергии, но также означает, что сокращение их числа 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. 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 возникает вопрос: какие переменные (т. е. решения) должны быть приняты, а какие отброшены?
Логично принять те решения, которые дают лучший положительный эффект и отбросить дающие отрицательный.
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?
в) 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.
