Морфологические методы

В процессе выработки коллективных и индивидуальных альтернатив решений, при декомпозиции систем и решении других вопросов встает вопрос о полноте рассмотренных вариантов: все ли они выявлены и рассмотрены? На этом этапе также целесообразно привлекать экспертов.

Совокупность подходов к обеспечению полноты проводимого поиска получила название морфологических методов. Основная идея морфологических методов состоит в том, чтобы систематически находить (генерировать) все мыслимые варианты разрешения проблемы или реализации системы путем комбинирования выделенных элементов и связей между ними.

Впервые в достаточно систематизированном виде морфологический подход разработан и применен швейцарским астрономом Ф. Цвики (модификации этого метода широко применяется и в наши дни). Им же сформулированы и следующие основные принципы реализации процедур оценки полноты множества имеющихся альтернатив:

1. Ко всем объектам морфологического исследования должен проявляться равный интерес. Это означает, что, по крайней мере, на начальном этапе все альтернативы (варианты, идей и т.п.) не должны отбрасываться, а подвергаться анализу и обсуждению.

2. До тех пор, пока не будет получена полная структура объекта исследования введение оценок и ограничений недопустимо. Действительно, если по мере выявления альтернатив будут даваться оценки, то, поскольку они формулируются на сокращенном множестве, то значения таких оценок не будут достоверными.

Большинство морфологически методов сводятся к построению логики просмотра или генерации вариантов, причем стараются не пропустить ни одного из потенциально возможных. В некоторых случаях, когда тотальный просмотр невозможен или затруднен, стремятся к тому, чтобы, начиная с наиболее важных вариантов, постепенно расширять область поиска. Один из таких методов, получивший название метод систематического покрытия поля состоит в следующем [7].

Вначале выделяются так называемые опорные пункты знания. Это наиболее известные на данный момент результаты в соответствующей области, которые, что называется, лежат на поверхности. Их исследуют в первую очередь. Далее на базе опорных пунктов формулируются некоторые возможные отступления (область поиска расширяется), в окрестности которых ищутся следующие варианты и так далее. Очевидно, что в пределе этот подход также сводится к достаточно полному охвату вариантов. Вместе с тем, возможны ситуации, когда исход из опорных вариантов в принципе блокирует выход на некоторые варианты, которые в плане поставленных целей могут оказаться наиболее эффективными. Очевидно, что в этом случае важнейшая задача экспертов состоит в формировании стратегии расширения области поиска вариантов решений (значений параметров, способов действий, типов структур и т.п.).

Широкое распространение получил метод морфологического ящика (ММЯ). Идея ММЯ состоит в том, чтобы определить все мыслимые параметры, от которых может зависеть решение проблемы, (они определят строки морфологической матрицы). Для каждого параметра формируется множество его возможных значений (каждое соответствует определенному столбцу морфологической матрицы). Из этого морфологического ящика (матрицы) формируются сочетания возможных значений параметров (выбирается строго по одному элементу из каждой строки). Полученные таким образом варианты (полные наборы значений параметров) подвергаются оценке и анализу в целях выбора наилучшего. Заметим, что морфологический ящик может быть не только двумерным.

Построение и исследование по методу морфологического ящика обычно проводится в пять этапов.

1. Точная формулировка поставленной проблемы. Следует отметить, что, с одной стороны, это самый важный и, соответственно, традиционный этап любого исследования, с другой – и наиболее творческий. Поскольку говорить о точности вербального описания проблемы трудно, следует добиваться однозначного понимания проблемы всех участников исследования.

2. Выделение показателей, от которых зависит решение проблемы (пусть их будет штук). По мнению Ф. Цвикки, при наличии точной формулировки проблемы выделение показателей происходит автоматически, хотя с этим согласны не все авторы.

3. Сопоставление каждому -му показателю всех его возможных (целесообразных) значений и сведение этих значений в таблицу (матрицу), которую Цвикки и назвал морфологическим ящиком. Набор значений различных показателей (по одному значению из каждой строки) представляет собой возможный вариант решения данной проблемы (например, вариант ). Такие наборы называются вариантами решения или просто вариантами.

4. Оценка всех имеющихся в морфологической таблице (ящике) вариантов. Реализация этого требования представляет собой довольно длительный и трудоемкий процесс. В этой связи иногда проводят генерацию, например, случайным образом, лишь нескольких наборов значений параметров

5. Выбор из морфологической таблицы наиболее приемлемого варианта решения проблемы. В случае слабоструктурированных проблем оценка «приемлемости» варианта представляет существенную сложность. Именно здесь и требуется помощь экспертов.

Морфологические ящики Цвикки широко применяют для анализа и разработки прогноза в технике. Однако для исследования организационных систем и систем управления, такой ящик, скорее всего, окажется весьма многомерным, а, посему, число возможных вариантов будет столь велико, что реализовать анализ всех его вариантов практически невозможно. Поэтому, используя идею морфологического подхода для моделирования, например, организационных систем, разрабатывают специальные языки моделирования или языки проектирования, которые применяют для порождения возможных вариантов решения. При этом используются либо эвристические алгоритмы или схемы случайного подбора вариантов. В последнем случае, чем дольше длится исследование, тем больше вариантов может быть рассмотрено и больше шансов получить наилучший результат. Примерами таких языков служат системно-структурные языки (язык функции и видов структуры, номинально-структурный язык), язык ситуационного управления, языки структурно-лингвистического моделирования и другие.