Блок АП - блок анализа и структуризации проблемы. Задача этого блока - произвести настройку СППР на предметную область пользователя. В процессе структуризации проблемы генерируется множество альтернатив (объектов, вариантов, проектов и т.п. ), выделяются и описываются критерии (свойства, характеристики, признаки, атрибуты и т.п.), выявляются ограничения.
Блок ПР - блок принятия решения - центральный элемент СППР. Включает методы и средства, помогающие пользователю получить наилучшее решение предварительно структуризованной задачи. На вход блока, с одной стороны, поступает формальное представление проблемы, а с другой - требования к виду окончательного решения.
Корректные и научно-обоснованные методы должны удовлетворять ряду требований:
Во-первых, в методе должны использоваться только такие способы получения информации от ЛПР и экспертов, которые соответствуют возможностям человеческой системы переработки информации.
Во-вторых, в метод должны быть включены процедуры контроля возможных ошибок при получении информации, поиска и исключения противоречий.
В-третьих, любые соотношения между вариантами решений должны объясняться на основе информации, полученной от ЛПР.
В-четвертых, любые допущения относительно решающего правила должны быть математически обоснованы.
Первые два требования направлены на психологическое обоснование метода; третье требование направлено на исключение допущений и предложений, не принадлежащих ЛПР, и последнее - математическое обоснование.
БД, БМ, БЗ -блоки баз данных, моделей и знаний. С их помощью блоки АП и ПР осуществляют формулировку поставленной проблемы, анализируют возможность решения и получают результат.
База данных представляет собой наиболее традиционную компоненту для всех компьютерных систем. Применительно к задачам принятия решений база данных должна в известной мере повторять структуру задачи и содержать как объективные, так и субъективные данные.
База моделей должна включать в себя набор возможных моделей, к которым может привести структуризация проблемы для рассматриваемой предметной области. Среди моделей могут быть как традиционные объективные, так и субъективные модели.
В базе знаний СППР должны быть представлены правила, отображающие опыт ЛПР и экспертов. Целесообразно также накапливать в базе знаний информацию о результатах ПР в прошлом при решении конкретных задач.
Блок И - интерфейс, обеспечивающий связь пользователя с компонентами СППР. Включает средства управления базами данных, моделей и знаний, управления и генерации диалога. При проектировании интерфейса существенное значение имеет правильное определение ведущей стороны в диалоге. Иногда целесообразно сделать ведущей стороной ЭВМ, предусмотрев в системе общую схему процедуры принятия решений, а человеку отвести роль источника информации. В других случаях инициатором, определяющим ход диалога, должно быть ЛПР.
СППР становятся мощным средством решения проблем. Важно подчеркнуть слово "поддержка". СППР только помогает людям принимать лучшие решения. В будущем (пока таких СППР еще нет) появятся системы, которые смогут подстраиваться под стиль мышления человека, имитировать приемы его работы, которые станут как бы продолжением его "Я".
Но есть некоторые принципиальные границы. СППР сама по себе не может породить качественно новый вариант решения. Однако существует надежда, что такой вариант может возникнуть либо в процессе диалога человека с СППР, либо как догадка, которой способствовал этот диалог. Уже одна эта надежда оправдывает усилия, направленные на разработку все более совершенных СППР.
3.3. Краткая характеристика и сравнительный анализ отечественных и зарубежных ИАТ
Перейдём к краткому сравнительному анализу различных вариантов социальных ИАТ, разработанных в нашей стране.
В 1970-80-х годах в Институте комплексных социальных исследований (ИКСИ) под руководством профессора В. Бойкова была создана технология «ИКСИ». В основу этой технологии была положена классическая социологическая методика сбора и анализа социальной информации путем массовых опросов (от 300 до 3000 респондентов по репрезентативным выборкам). Обработка данных осуществлялась в основном вручную. Рассматриваемая технология предназначала построение модели в виде программы исследования, не предназначенной для формализации и последующей компьютерной обработки. Методика «ИКСИ» предусматривала уточнение модели с помощью контент-анализа прессы и мониторинга психологической обстановки. Технология «ИКСИ» не требовала специального программного обеспечения, за исключением стандартных программных средств подготовки документации. В связи с относительно небольшим уровнем формализации для обеспечения оперативного получения достоверных результатов, при её применении было необходимо 8-12 человек специалистов высокой квалификации. Данную технологию по проведённой выше схеме классификации можно отнести к экспертно-респондентным слабо автоматизированным, гибким, не единым ИАТ. Несколько более высокой степенью автоматизации отличалась ИАТ Института системных исследований и социологии (ИСИС), разработанная под руководством А.Овсянникова и Е. Черепанова для решения практических задач анализа расстановки политических сил в начале 1990-х годов. Создателями этой ИАТ предусматривалось использование специальной математической модели вероятного поведения исследуемого объекта, моделирование проводилось на основе анализа поведения объекта в прошлом. Относительно высокий уровень формализации методики позволял заметно сократить число задействованных в опросах респондентов (до несколько десятков человек), в то же время эта методика требовала существенных трудозатрат для обеспечения уровня оперативности. Данная ИАТ относится к разряду экспертных, слабоавтоматизированных, специализированных, неединых ИПТ. Особняком среди рассматриваемых ИАТ стоит ИАТ «Конфликт», ориентированная на исследование и прогнозирование социально-политической обстановки в регионах повышенной межэтнической конфликтности. При создании ИАТ «Конфликт» использовалась экспертная методика «Эсилан», которая предусматривала ввод фактографической базы в определённом формате, её обработку ЭВМ и вывод результатов моделирования в табличной форме в виде прогнозов, объяснений и рекомендаций. Концептуальная модель технологии базировалась на совокупности причинно-следственных связей, учитывающих максимальное (!) число факторов, оказывающих прямое или косвенное влияние как на среду протекания конфликта, так и на сам конфликт и участвующие в нём стороны. Технология предусматривала условное разделение факторов на «описатели» и «действия». «Описателями» назывались факторы характеризовавшие различные аспекты конфликта, например, количество беженцев, число забастовок, терактов и т.п.; «действиями» - факторы, способные изменить состояние конфликта, например, административные санкции, компромиссные решения и т.п. банк знаний об исследуемом объекте формировался в виде набора правил - продукции «если …» – «то…» - «иначе …», т.е. в виде логических конструкций типа «события» – «следствие при наличии события» – «следствие при отсутствии события». Скажем, для «фактора – описателя» число беженцев – азербайджанцев из Армении»:
ЕСЛИ: административные санкции Азербайджана против Армении =
Отрицательно,
ТО: число беженцев –азербайджанцев из Армении = уменьшается :
достоверность – 40.
Столь высокая степень формализации банка знаний требовала значительных затрат труда высококвалифицированных специалистов при разработке модели. Кроме того, возникали значительные сложности при её модификации. Положительной стороной высокого уровня формализации являлась однозначность опросного инструментария. Создание базы данных осуществлялось путём опроса экспертов. Эту ИАТ можно классифицировать как экспертную, среднеавтоматизированную, специализированную, неединую ИАТ.
Одной из первых в нашей стране ИПТ, изначально ориентированных на интеллектуальную поддержку принятия решений, стало ИПТ «Риск – 1», созданной под руководством В.Б.Тихомирова. В качестве средства формализации банка знаний в ней использовалась модель «колёса Тихомирова», позволявшая строить иерархическую систему расстановки сил акторов с учётом уровней влияния последних [22]. Фактографическая база ИПТ формировалась на основе опроса экспертов (40-80 чел.). Опрос экспертов осуществлялся с помощью косвенных вопросов, обеспечивавших выявление мнений экспертов по поводу отношения к проблемам исследования всех групп участников событий. Оценки экспертов ранжировались в порядке убывания вносимого ими вклада в обобщённую оценку. Вклад каждого участника событий в общую совокупность определялся по величине ранга-места, - отведённого экспертами соответствующему участнику при ранжировании всех участников с учётом различий, например, к величине их доходов. Далее вычислялось сумма рангов для каждого участника, разность между суммой рангов каждого участника и средней суммой рангов, а затем – сумма квадратов отклонений. Полученные данные использовались для расчёта коэффициента соответствия, характеризующего степень согласованности мнений экспертов.
Результаты моделирования представлялись в виде компьютерных графиков, на которых изображались так называемые линии интересов участников событий и структуры возможных путей разрешения исследуемых проблем. При проверке достоверности содержания базы данных использовался метод ранговой корреляции.
Отличия ИАТ «Риск – 1» от описанных выше технологий заключалась в том, что её программное обеспечение представляло собой уже не отдельную программу, а целый комплекс связанный между собой программ. Технология «Риск – 1» давало возможность определять вероятные политические союзы и их участников, а также рассчитывать степень риска при выборе ЛПР того или иного сценария развития событий. Рассматриваемая ИАТ может быть отнесена к экспертным, гибким, неединым технологиям с уровнем автоматизацией выше среднего.
Накопленный опыт показал, что для обеспечения оперативности ИАТ необходимо создание единого автоматизированного технологического цикла, включающего конструирование модели, выработку опросного инструментария, компьютерный опрос экспертов, обработку полученных данных, формирование комплекса таблично-графических материалов и конечных документов. Первой попыткой решить эту задачу стало ИПТ «Консенсус». При разработке концепции технологии предполагалось совместить принципы иерархического моделирования конфликтных ситуаций, сформулированные Т.Саати [15], организационно-психологические подходы, предложенные Дж. Проктором [16], и подходы к сбору экспертных оценок и формирование групп экспертов по репрезентативной выборке. Как и ИАТ «Риск-1», в системе «Консенсус» предполагался учёт весовых коэффициентов (политического влияния) акторов. Предусматривался также технологический этап, в ходе которого на основе анализа интересов акторов формировалась система вероятных сценариев развития событий при условии консенсуса, или, напротив, конфронтации их участников. При этом система сценариев являлась открытой, т.е. в случае надобности могла быть дополнена новыми сценариями. В отличие от модели «колёса Тихомирова», исходившие из равенства вклада всех задействованных групп в формирование ситуации, модель «ортодокс» дифференцировала этот вклад как для различных участников событий, так и для каждой группы акторов, что позволило сделать модель более гибкой.
В рамках технологии «Консенсус» были автоматизированы такие технологические операции, как конструирование модели, формирование программы исследований, и анкеты опросов экспертов, ввод экспертных оценок в ЭВМ, обработка массива экспертных оценок, ситуационное моделирование, создание выходного комплекта табличных материалов. Обычно подготавливались три вида таблично-графических материалов: линейные распределения по группам участников; распределения интересов участников событий и структуры отношений участников событий (с учётом их весовых коэффициентов) к проблемам, сформулированным в программе исследований.
ИПТ «Консенсус» является экспертно-тестовой, высокоавтоматизированной, гибкой, единой ИАТ. Ещё более высокий уровень автоматизации у ИПТ «Радар», осуществляющей мониторинг эмоционально-психологической реакции аудитории на выступления. Программное обеспечение ИПТ предполагает автоматизацию создания опросного инструментария. На основе такого инструментария группа экспертов, находящихся в зале, оценивает эмоциональную реакцию аудитории на заранее определённые тезисы выступлений.
Наивысшим уровнем автоматизации среди применяющихся в социально-политических исследованиях в России ИАТ обладает ИПТ поддержки принятия решений (ППР) «Конкорд». Это ИПТ обеспечивает условия для проведения в амортизированном режиме: разработке программы исследования и экспертного инструментария; расчётов репрезентативных выборок респондентов; опросов экспертов или респондентов с помощью компьютера; ввода анкет и обработке данных опроса; интерпретация результатов в графическом и табличном виде; моделирование вариантов развития ситуации с учётом изменений расстановки сил и распределения интересов; мониторинга ситуации.
ИПТ «Конкорд» является экспертно-респондентной, высокоавтоматизированной, гибкой, единой технологией. В заключении кратко остановимся на ИПТ «СППР МАИ». Разработанная ИПТ имеет одно, очень важное преимущество перед всеми рассмотренными выше ИАТ. Опираясь на методику решения многокритериальных задач, предложенную Т.Саати, реализована универсальная ИАТ, позволяющая в диалоговом режиме построить модель проблемы и эффективно решить задачу выбора. ИАТ «СППР МАИ» является экспертной, высокоавтоматизированной, универсальной, единой технологией, предназначенной для решения практически любых задач многовариантного выбора на основе как количественной, так и качественной информации. Уже сейчас анализ опыта применения ИАТ при изучении различных аспектов социальной ситуации даёт возможность сделать вывод о том, что основные резервы повышения эффективности таких технологий заключаются в улучшении использования всех факторов: социально-психологического и психического, научно-методического, технического, технологического и организационно-производственного.
Метод анализа иерархий.
4.1. Общие сведения
4.1.1. Когнитивные принципы использования МАИ.
Как известно человеческие знания можно разделить на две части. Технологические (императивные, процедурные, алгоритмические, операторные), знания содержат сведения о последовательности действий (информационных или физических), а также о логике действий (выборе пути при ветвлении процессов). Декларативные знания (дескриптивные, атрибутивные, описательные) – знания не о действиях, а о качестве (описание) объектов. Декларативные языки описания не поддаются унификации, например, конструктор выражает их на языке конструкторских чертежей, электрик – электрических схем, географ – на языке географических карт.
В отличие от декларативных, технологические знания разных специалистов имеют одинаковую структуру, которая не зависит от предметной области. Можно сказать, что в системе человеческих знаний технологические знания являются своего рода каркасом, который скрепляет между собой отдельные фрагменты декларативных знаний. Результирующая производительность труда в огромной степени зависит от правильного выбора информационной технологии, от эффективного взаимодействия специалистов и вычислительной техники.
Именно трудноформализуемые (слабоструктурированные) задачи являются ахиллесовой пятой информатики.
Информационные технологии, о котором идёт речь в этом учебном пособии, являются не самоцелью, а средством для реализации социальных технологий, направленных, прежде всего, на повышение эффективности взаимодействия людей. Отсутствие таких эффективных технологий является главной причиной сегодняшних проблем как цивилизации в целом, так и отдельных групп (организаций) людей. В настоящее время существует целая группа подходов, направленных на повышение эффективности организаций: «реинжиниринг бизнеспроцессов», «управление процессов», методологии RAD, IDEF, Process Engineer, SHL Transform, Architect, I-Case и др.
Методологию МАИ можно представить как оперативное вмешательство в процесс выработки решения – после разработки, с помощью СППР МАИ компьютерного прототипа системы, заказчик (эксперт, ЛПР), работая за монитором, пробует (проверяет, анализирует) проект, определяет свои ошибки и заблуждения и направляет (или осуществляет сам) разработчику –аналитику свои пожелания – уточнения. Аналитик изменяет прототип и выдаёт пользователю усовершенствованную версию. Таким образом прототип постепенно превращается в работающую модель системы. Участвуя в отработке модели за экраном монитора компьютера пользователь гораздо глубже вникает в детали, чем при умозрительном анализе различных отчётов и справок. Изложенный метод называют методом «раннего прототипирования при спиральном цикле разработки», потому что прототип опробывается пользователем на каждом витке спирали осознания проблемы, чтобы снизить вероятность ошибки в законченной системе (модели).
Исходя из когнитивных рекомендаций *(см. ) визуальная диосцена (Двумерная Информационная Оптическая сцена, предназначена для зрительного восприятия информации человеком, целиком лежащая в поле зрения и предъявляемая человеку на бумаге или на экране компьютера) должна иметь хорошую структуру:
не хаотичную, а регулярную и предсказуемую;
разделённую на зоны, имеющие зрительно-смысловое значение. Это связано с тем, что в нашем мозгу имеется специальные нейронные механизмы для сегментации поля зрения [27]. Структурные зоны (уровни МАИ) блоки (вершины МАИ) и их связи должны быть упорядочены по двум декартовым осям;
отсутствие избыточных обозначений и т.д.;
диосцена СППР МАИ отвечает всем этим требованиям, предъявляемым психологией программирования [28]. По сути дела, СППР МАИ представляет собой удобное средство для визуализации программирования моделей схем действий [29].
Метод анализа иерархий (МАИ) можно считать некоторым прототипом обычного императивного языка программирования (СИ, Модула, Бейсик, и тд.). МАИ, как и эти языки , включает в себя 3 языка: маршрутный, командный и декларативный. Маршрутный язык (МЯ) – совокупность управляющих операторов в МАИ является сама схема (структура) иерархии, задающая расчёт моделей. Командный язык (КЯ) содержит все неуправляющие операторы, например, операторы временного следования в модели, операторы присваивания, ключевые слова и тд. Декларативный язык (ДЯ) служит для описания данных. Маршрутный язык – это своего рода визуальный стандарт МАИ-модели, он является их стандартизированным зрительным образом на экране монитора. Классификация знаний представлена на рис. 6.
В отличии, например, от широко разрекламированного визуального языка «Дракон» в МАИ-моделях и для командного языка используются графика, что собственно и используется в основе «Дракон»-языка, а не текст.
