Когнитивный подход и когнитивный анализ

Когнитивная система – понятие связанное с психологией и физиологией человека. Нервная система человека включает когнитивную и аффектную систему. Когнитивная система отвечает за восприятие информации о среде, получаемой с помощью сенсоров, структурирование и хранение ее в форме знаний (лат. cognition – знание) в кратковременной и долговременной памяти, а также организует ментальные (разумные) процессы преобразования информации при решении интеллектуальных задач, связанных с абстрагированием, принятием решений, планированием сложного поведения. Аффектная система организует выполнение действий, которые ведут к реализации выработанных когнитивной системой оценки, т.е. контролирует и управляет моторикой всех эффекторов человеческого организма. Эти системы находятся в состоянии взаимодействия друг с другом, обеспечения целесообразное поведение организма в условиях изменяющейся среды [44,64].

Определение 4.18. Когнитология – междисциплинарное (философия, нейропсихология, психология, лингвистика, информатика, математика, физика и др.) научное направление изучающее методы и модели формирования знания, познания, универсальных структурных схем мышления.

При системном анализе систем удобным инструментом их изображения является инструментарий когнитивной структуризации.

Цель когнитивной структуризации – формирование и уточнение гипотезы о функционировании исследуемой системы, т.е. структурных схем причинно- следственных связей, их количественной оценки.

Причинно-следственная связь между системами (подсистемами, элементами) А и В положительна (отрицательна), если увеличение или усиление А ведёт к увеличению или усилению (уменьшению или ослаблению) В.

В настоящее время терминология когнитивных систем используется также и в технике. В техническом плане когнитивная система рассматривается как интеллектуальная система, построенная по типу нервной системы человека и обладающая ее возможностями в организации сложного поведения при решении интеллектуальных задач. Такое понятие отражает современный уровень развития искусственного интеллекта в рамках двух направлений: символистского и коннективистского. Первое направление привело к созданию когнитивных логических систем, а второе – когнитивных нейронных систем.

Когнитивный подход базируется на идеях когнитивной психологии – одного из динамично развиваемых направлений, которое в какой-то степени дополняет и обобщает системный подход, а когнитивный анализ – системный.

Первоначально основной идеей когнитивного подхода было изучение преобразования информации, происходящее с момента получения сигнала в органы чувств человека до получение ответа. При этом сторонники когнитивного подхода исходят из уподобления процессов переработки информации человеком тем, которые протекают в вычислительном устройстве. В настоящее время все больше подчеркивается ограниченность подобного рода аналогий. Однако использование динамических моделей для описания мыслительных процессов играет значительную позитивную роль в развитии этого подхода.

Когнитивный анализ является органическим обобщением системного анализа. Напомним ряд основных положений системного анализа и его недостатки, которые собственно и стимулировали развитие его обобщений и альтернатив.

Системный анализ используется для того, чтобы организовать процесс приня­тия решения в сложных проблемных ситуациях. При этом основным требованием системного анализа является полнота и всесторонность рассмотрения проблемы. Основной особенностью системного анализа является сочетание формаль­ных методов и неформализованного (экспертного) зна­ния. Последнее помогает неформализованным путем найти новые пути решения проблемы, не содержащиеся в формальной модели, а затем учесть последствия решений в модели, т.е. формализовать их, за счет чего непрерывно развивать модель и методы поддержки принятия решений.

Таким образом, системный анализ:

· применяется для решения таких проблем, которые не могут быть поставлены и решены отдельными мето­дами математики, т.е. проблем с неопределенностью си­туации принятия решения, когда используют не только формальные методы, но и методы качественного анализа, интуицию и опыт лиц, принимающих решения;

· объединяет разные методы на основе единой ме­тодики;

· опирается на научное мировоззрение;

· объединяет знания, суждения и интуицию специа­листов различных областей знаний и обязывает их к оп­ределенной дисциплине мышления;

· уделяет основное внимание целям и целеобразованию.

Как уже отмечалось, специфической особенностью системного анализа является сочетание качественных и формальных методов. Такое сочетание составляет основу любой используемой методики. Работы по детализации системного анализа вдохновлялись надеждой на то, что более мелкие этапы легче автоматизировать. Этой надежде суждено было сбыться лишь частично.

Но парадокс этого пути автоматизации системного анализа, состоит в том, чтона пути «максимальной детализации» сама автоматизация системного анализа велась не системно: т.е. различные мелкие этапы СА автоматизировались различными не связанными друг с другом группами ученых и разработчиков, которые исходили при этом из своих целей, научных интересов и возможностей.

В результате на данный момент сложилась следующая картина:

· не все этапы системного анализа автоматизированы;

· для автоматизации различных этапов системного анализа применяются различные математические модели и теории;

· эти модели реализуются с применением различных программных систем, не связанных друг с другом и не образующие единого инструментального комплекса;

· эти программные системы созданы с использованием различных инструментальных средств, на различных платформах и языках программирования;

· как правило, эти программные системы имеют специализированный характер, т.е. автоматизируют отдельные этапы системного анализа не в универсальной форме, а лишь в одной конкретной предметной области.

Рис.4.10. Этапы когнитивного анализа

Однако максимальная детализация системного анализа – не самоцель. Данное направление представляет интерес в научном плане, однако, по-видимому, оно не перспективно как путь автоматизации системного анализа, т.к. опыт показывает, что, будучи изначально предназначено для облегчения процесса автоматизации на деле оно лишь фактически усложнило решение этой задачи.

Анализ приведенных детализированных схем этапов и процедур системного анализа показывает, что на всех этапах широко используются когнитивные операции, т.е. операции, связанные с познанием предметной области и объекта управления и с созданием их идеальной модели. На рис.4.10 представлены этапы когнитивного анализа.

Если проанализировать перечисленные методы системного анализа, то можно сделать основополагающий для данного исследования вывод о том, что все они самым существенным образом так или иначе основаны на процессах познания предметной области.

Поэтому как одно из важных и перспективных направлений автоматизации системного анализа предлагается рассматривать автоматизацию когнитивных операций системного анализа. Чтобы выявить эти операции и определить их место и роль в процессах познания, рассмотрим базовую когнитивную концепцию.

Сопоставительный анализ системного и когнитивного анализа, показывает, что они во многом взаимно дополняют друг друга.

Это говорит о возможности объединения различных схем системного анализа и когнитивного анализа в одной схеме «системного анализа, ориентированного на интеграцию с когнитивными технологиями».

Предполагается, что это целесообразно, т.к. полученная схема системного анализа более пригодна для формализации и автоматизации, чем приведенные схемы детализированного системного анализа.

На рис.4.11. Представлена схема системного анализа, ориентированного на интеграцию с когнитивными технологиями