История развития когнитивного подхода и понятия "когнитивная карта"

Феррейра Опасо Е.В., Шатырко Д.В. 
 
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОГНИТИВНОГО ПОДХОДА  
И ПОНЯТИЯ «КОГНИТИВНАЯ КАРТА»

В настоящее время все чаще при  анализе и управлении социально-экономическими системами и процессами используют когнитивное моделирование. Данная методология позволяет наглядно представлять проблему или ситуацию, связанную со сложными социально-экономическими системами в структурированном обобщенном виде с возможностью динамического управления построенной моделью.

Исходным понятием в когнитивном  моделировании является понятие  когнитивной карты ситуации. Предпосылки  применения когнитивных карт для визуализации проблемных ситуаций были заложены в работе психолога М. Вертгеймера  «Продуктивное мышление» [1] (первое издание книги в 1945 году). В данной работе доказывается, что для процесса мышления характерно рассмотрение целостных свойств проблемной ситуации  и отдельных элементов в качестве частей целого, а не простой последовательный переход от одного элемента к другому. Для анализа структуры знаний М. Вертгеймер впервые предложил использовать теорию графов и доказывал, что структурное понимание проблемной ситуации необходимо для ее решения.

В работе М. Вертгеймер подчеркивал, что анализ проблем, ситуаций требует не просто частичных, фрагментарных фактических истин, необходима структурная истина. Соответственно продуктивное мышление заключается «…в усмотрении, осознании структурных особенностей и структурных требований, в действиях…в направлении улучшения ее структуры» [1, с.270]. Здесь делается акцент на то, что неясные места, пробелы, нарушения следует рассматривать в соответствии с их местом и функцией в структуре проблемной ситуации [2, с.61]. М. Вертгеймер также отмечал важность процесса трансформации структуры знаний, который способен внезапно изменить прежнее видение проблемы.

Само понятие «когнитивная карта» как модель пространственного окружения было введено психологом Э. Толменом в 1948 году [3]. В практических психологических исследованиях впервые понятие когнитивной карты стал использовать психолог Г. Келли [4]. Затем, в 1967 году была опубликована книга У. Найссера «Когнитивная психология», положившая начало данному научному направлению [3]. 

С точки зрения психологии когнитивная карта понималась как субъективное представление о пространственной организации внешнего мира, о пространственных отношениях между объектами, об их положении в среде [3]. Подчеркивалась связь когнитивной карты с практической деятельностью человека, ориентацией в пространстве для достижения цели.

Можно сказать, что когнитивная  карта ассоциировалась с некой ориентировочной схемой. Дело в том, что движение психической активности происходит от частного к общему, от деталей к конфигурации и в итоге к категориям и абстрактным понятиям. Это говорит о том, что когнитивные модели как бы вложены друг в друга. У. Найссер отмечал, что «когнитивные карты различных уровней (например, карта города, карта района) скорее вложены друг в друга, чем следуют друг за другом [3]».

С течением времени понятие «когнитивная карта» утратило исключительно географический смысл и стало трактоваться как схематичное,  упрощенное описание фрагмента картины мира индивида, относящегося к конкретной проблемной ситуации [2, c.59].

Становление когнитивной парадигмы  и оформление ее научной проблематики произошло в 1960-1980-е годы. Методология когнитивного подхода в эти годы развивалась в работах Р. Аксельрода [5] и Ф. Робертса [6], которые ввели основные математические модели и понятия когнитивного моделирования.

Под когнитивной картой Р. Аксельрод понимал модель представления знаний экспертов о плохо определенных ситуациях [5]. Таким образом, он развивал методику когнитивного моделирования, опираясь на идеи психологии, теории графов и теории принятия решений.

Ф. Робертс применял знаковые орграфы для исследований по теории структурного баланса в социологии, для изучения проблем касающихся энергетического кризиса в США, улучшения финансирования научных исследований, а также для широкого класса прикладных проблем, касающихся разнообразных социально-экономических систем. Много внимания в своих работах Ф. Робертс уделял вопросам построения сбалансированных, согласованных, устойчивых когнитивных структур. Для более глубокого анализа когнитивных моделей Ф. Робертс предложил методы расчета динамики развития в когнитивных картах, основанные на импульсных процессах.

В работах Р. Аксельрода и Ф. Робертса когнитивная карта представляется в виде графа, в котором:

- вершины соответствуют переменным (факторам), которые являются наиболее  существенными для рассматриваемой  проблемы и в терминах которых  описываются явления и процессы  социально-экономических систем;

- дуги соответствуют определенному  воздействию (влиянию) факторов друг на друга.

В подходах Р. Аксельрода и Ф. Робертса рассматривается возможность прогнозирования ситуации по знаковому орграфу при условии удовлетворения теоремам об устойчивости. На практике данные подходы не имели широкого распространения, так как при экспертном построении реальных моделей сложных систем с большим количеством факторов, рассчитывать устойчивость практически невозможно.

Выход из такого положения был найден с появлением нечетких когнитивных карт, которые позволили использовать нечеткие отображения, и во многих случаях снять проблему устойчивости «больших моделей» [7, с.10].  Нечеткие когнитивные карты впервые были предложены Б. Коско в 1986 году [8].

В отличие от простой когнитивной  карты нечеткая когнитивная карта  представляет собой причинно-следственную сеть, отражающую какую либо область знания посредством дуг и узлов (факторов, концептов) нечеткой сети [7, с.97]. Для учета интенсивности влияния факторов друг на друга переходят от классического к нечеткому отношению , элементы которого характеризуют направление и степень интенсивности (вес) влияния между факторами и :

,   

где

  - нормированный показатель интенсивности влияния.

Таким образом, каждая дуга имеет вес, задаваемый соответствующим значением Само отношение представимо в виде матрицы размерности (где – число факторов в системе), которая может рассматриваться как матрица смежности данного графа и называется когнитивной матрицей [7, c.97].

Нечеткие графы имеют несравненное преимущество над традиционными моделями в форме знаковых орграфов: применяя специальные алгоритмы, можно на нечеткой когнитивной карте (заданной нечетким графом) «проследить путь влияния» положительных и отрицательных связей на один или несколько когнитивных элементов. А если определенные факторы в когнитивной модели рассматривать как целевые, то можно говорить о принятии решений по отдельным целям [7, с.10].

В современных исследованиях применение методики нечеткого когнитивного моделирования  широко распространено. В работах  В.Б. Силова [7], В.И. Максимова [9], А.А. Кулинича [10], В.А. Камаева [11] подробно разработаны как методологические принципы, так и программные продукты для когнитивного анализа и моделирования социально-экономических систем.

Использованные источники:

1. Вертгеймер, М. Продуктивное мышление: [пер. с англ] / М. Вертгеймер. – М.: Прогресс, 1987. – 336 с.
2. Плотинский, Ю.М. Модели социальных процессов: Учебное пособие для высших учебных заведений / Ю.М. Плотинский. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - M.: Логос, 2001. - 296 с.
3. Большой психологический словарь / под ред. Б.Г. Мещерякова, акад. В.П. Зинченко [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://psychology.academic.ru/3630
4. Келли, Г. Процесс каузальной атрибуции / Г. Келли // Современная зарубежная социальная психология. Тексты. – М.: Изд-во МГУ, 1984. – С.127-137.
5. Structure of Decision. The Cognitive Maps of Political Elites / Ed. by R. Axelrod. - Princeton University Press, 1976. - 405 p.
6. Робертс, Ф.С. Дискретные математические модели с приложением к социальным, биологическим и экологическим задачам: [пер. с англ] / Ф.С. Робертс. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. – 496 с.
7. Силов, В.Б. Принятие стратегических решений в нечеткой обстановке / В. Б. Силов. – М.: ИНПРО – РЕС, 1995. – 228 с.
8. Kosko В. Fuzzy Cognitive Maps // International Journal of Man-Machine Studies. - 1986. - Vol. 1. - P. 65-75.
9. Максимов, В.А. Когнитивные технологии – от незнания к пониманию / В.А. Максимов // Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций: мат-лы 1-й Международной конференции. В 3 т. Т.1. – М: ИПУ РАН, 2001.
10. Кулинич, А.А. Система когнитивного моделирования «КАНВА» [Электронный ресурс] / А.А. Кулинич . – 2005 . – Режим доступа: http://www.raai.org/about/persons/kulinich/pages/kanva2003.html (дата обращения: 8.03.2013).
11. Камаев, В.А. Когнитивное моделирование социально-экономических систем: учеб. пособие / В.А. Камаев. – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012. – 136 с.