ВИЗУАЛИЗАЦИЯ КАТЕГОРИАЛЬНОГО ЯДРА «РЕСУРС-СВОЙСТВО-ДЕЙСТВИЕ-ОТНОШЕНИЕ» ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВИЗУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Человек начинает видеть намного раньше, чем воспринимать речь и язык, поэтому неудивительно, что 75 % всей информации мы получаем с помощью органов зрения. Способность видеть не только физически, но и мысленно – обнаруживать проблемы, идеи и решения может повысить эффективность принятия управленческих решений на любом предприятии. Возможность видеть информацию посредством ее визуальной репрезентации описал Р. Арнхейм [2], который ввел понятие «визуального мышления» как мышление посредством визуальных операций. Д. Роэм, практик визуального мышления, на примерах показывает, как оно является эффективным инструментом решения проблем [5]. В то же время визуальное мышление есть одна из компонент пространственного интеллекта, одной из семи интеллектуальных способностей в «структуре разума» Г. Гарднера [3].

Развитие идей визуального мышления и пространственного интеллекта привело к образованию визуального управления, принципа построения и организации рабочего места, при котором пользователь имел возможность быстро взаимодействовать с ключевой информацией посредством использования технологиями визуализации. Системы визуального управления задействуют когнитивные способности оператора посредством визуализации информации и данных. Таким же действием обладают когнитивная графика и метафора визуализации.

Термин «когнитивная графика» трактуется как совокупность методов и средств представления знаний и работы с ними на уровне графических образов. Компьютерные образы в когнитивной графике рассматриваются как декларативные структуры, трансформирующиеся во внутреннее представление, они позволяют активизировать представления об объектах, недоступных прямому наблюдению или не имеющих образного представления в реальном мире. Термин «метафора визуализации» был введен В.Л. Авербухом [1] как отображение, ставящее в соответствие понятиям и объектам моделируемой прикладной области систему сближений и аналогий и порождающее набор обобщенных видов отображения.

Отличие визуального управления от когнитивной графики и метафоры визуализации заключается в том, что оно предполагает явное практическое применение. Существует возможность улучшить качество визуального представления за счет использования достижений когнитивной графики и применения метафоры визуализации.

ГиИС с гетерогенным визуальным полем.

В настоящее время практически любое управление предприятием или производством подразумевает под собой применение интеллектуальных информационных систем. Недостаток большинства интеллектуальных информационных систем – отсутствие когнитивной компоненты в представлении информации и процессов. В визуальном управлении эффективность решений можно повысить за счет разработки нового класса интеллектуальных информационных систем – функциональных гибридных интеллектуальных систем с гетерогенным визуальным полем, имитирующих сотрудничество, относительность и дополнительность коллективного интеллекта для поиска решений на символьных и визуальных языках.

Под гибридной интеллектуальной системой (ГиИС) принято понимать систему, в которой для решения задачи используется более одного метода имитации интеллектуальной деятельности человека.

Функциональные гибридные системы, имитирующие интеллектуальную деятельность человека, позволяют отображать сотрудничество логико-математического интеллекта, языковой коммуникации, левосторонней составляющей рассуждений экспертов и ЛПР в условиях неоднородности и неопределенности информации, однако не моделируют визуальное мышление. Для приближения к интеллектуальной деятельности человека необходимо моделировать и другие виды интеллекта, в частности пространственного, что и позволяет сделать функциональная гибридная интеллектуальная система с гетерогенным визуальным полем.

Лингвистический подход к созданию ГиИС.

Для разработки функциональной гибридной интеллектуальной системы с гетерогенным визуальным полем будем опираться на уже разработанный лингвистический подход к созданию гибридных интеллектуальных систем, разработанный А.В. Колесниковым [4], в частности аксиоматическую теорию ролевых концептуальных моделей и построенную в ней многоуровневую модель внешнего мира, с использованием тетрады концептов «ресурс-свойство-действие-отношение». Суть лингвистического подхода для создания ГиИС в трансформации вербализованной информации об объектах-оригиналах (сложных задачах) и объектах–прототипах (методах моделирования), имеющейся в языках профессиональной деятельности, в объекты-результаты (гибридные интеллектуальные системы). Трансформация направляется схемами – эвристиками, специфицирующими понятия-концепты объекта, субъекта управления и субъекта разработчика. Схемы основаны на триаде А.И. Уемова «вещь-свойство-отношение» – составной части категориального ядра неформальной аксиоматической теории ролевых конструктов.

Триада А.И. Уемова.

А.И. Уемов [7] утверждает, что в качестве базиса для структурирования и раскрытия сущности окружающего мира достаточно трех категорий: вещи, свойства и отношения, которые определяются друг через друга. Универсальность данных категорий, описанных лексически и логически, позволяет использовать их в качестве базовых понятий в визуальном управлении. Рассмотрим каждую из категорий подробно.

А.И. Уемов предлагает качественное понимание вещи, восприятие ее как системы качеств. Для визуализации категории воспользуемся подходом Д. Сиббета [6]. Он говорит о визуальной коммуникации людей как о естественной способности человека, приводя в качестве примера язык жестов, который в частности и стал основой для выделения основных фигур в его книге. Согласно этому подходу «Квадраты и прямоугольники – «формальная организация» … Квадрат создает рисунок вещей, организованных на координатной сетке».

Проведем так же аналогию понятия вещи в области разработки систем. Базовым понятием реляционных баз данных данной дисциплины является таблица, которая и является формальным представлением «вещи». Таблица – набор полей-качеств, которые в свою очередь являются частными случаями свойств, которые отличают ее от других. Это соответствует качественному пониманию вещи. Таблицы традиционно представляются в виде прямоугольников, что характерно для всех СУБД.

В теории управления понятия и представления реляционных баз данных являются часто употребляемыми. Таким образом, сопоставление категории «вещи» и фигуры прямоугольника позволяет затронуть когнитивные способности оператора.

По Уемову свойство-это то, что является общим всем вещам данного класса. Свойства и качества представляют собой сущности одной природы, более того, качество – это существенное свойство. Различие данные понятий заключается в том, что качества – это группа свойств, которая является границей данной вещи. При визуализации необходимо так же учесть качественное понятие вещи и возможность выразить качество и вещь друг через друга. Качество должно находить в границах вещи, в то время как свойства находятся вне этих границ. Опираясь на метафору вещи, отразим вещность понятия «свойство» и качественность понятия «вещь» с помощью простой формы – овала, напоминающего прямоугольник со скругленными полями.

Согласно материалистической точке зрения Уемова объективности вещи, отношение – это взаимосвязь между вещами. Отношение между вещами устанавливается через свойства, которые выступают в качестве точек соединения вещей.

Опираясь на многолетний опыт в визуализации, Д. Сиббет относит стрелку к простейшим фигурам. Фигура стрелки является естественным отображением взаимодействия между объектами в реляционных базах данных.

Таким образом, категории «отношение» может быть сопоставлена фигура стрелки, данная метафора отвечает категориям простоты и когнитивности. Отношение соединяет вещи через представления свойств и категорий – через овалы, что отражает взаимодействие вещей посредством категорий.

Рисунок 1. Визуализация категорий «вещь», «свойство» и «отношение»

Категориальное ядро «ресурс-свойство-действие-отношение».

Непосредственное применение рассмотренной выше визуализации триады А.И. Уемова «вещь-свойство-отношение» к системному анализу предметной области затруднительно, потому что данные категории обладают высокой степенью абстракции и понимание их участниками СППР будет затруднено. Необходимо приблизить данные понятия к теории управления.

По аналогии с лингвистическим подходом в создании ГиИС [4], из всех вещей будем рассматривать только вещи-ресурсы. «Ресурс – понятие, обозначающее вещь, имеющуюся у субъекта управления для решения задач» Понятию ресурса, поставим в соответствие ту же метафору, что и вещи – прямоугольник.

Из множества отношений будем рассматривать отношения-действия. «Действие – понятие, обозначающее отношения на ресурсах, как следствие деятельности, поступков и поведения» Чтобы отобразить одинаковую природу категорий «отношение» и «действие», оба понятия будем изображать стрелками, но будем различать пустую стрелку и стрелку-линию. Пустая стрелка по Д. Сиббету является комбинированной фигурой, состоящей из прямоугольника и треугольника, и означает «динамичную организацию», поэтому ее мы поставим в соответствие категории «действие». «Отношение» визуализируем как простую стрелку, которая является так же комбинированной фигурой, состоит из линии и треугольника. Линия по Д. Сиббету означает «соединение» или «разделение», а треугольник – «изменение».

Понятие «зависимость» между категориями ресурса, свойства и действия, трактуем как отношение в широком смысле этого слова, и ставим ему в соответствие простую стрелку.

Заключение.

Исследования в когнитивной области показывают, что визуальное управление – ключ к продуктивному и быстрому принятию решений и решению управленческих задач. Особую роль в визуальном управлении могут сыграть функциональные гибридные интеллектуальные системы с гетерогенным визуальным полем. Во-первых, использование визуальной метафоры позволяет затронуть когнитивные функции оператора, что повысит усваиваемость информации. Во-вторых, визуализация категориального ядра – первый шаг, это послужит качественной базой для последующих разработок. В будущем планируется разработка моделей, методов и алгоритмов гибридных интеллектуальных систем для получения новых знаний о динамичных процессах решения сложных задач коллективным интеллектом, и их использования для повышения эффективности систем поддержки принятия решений визуального управления.

Список литературы:

1. Авербух В.Л. К теории компьютерной визуализации //Вычислительные технологии Т. 10, № 4, 2005.

2. Арнхейм Р. Визуальное мышление // Хрестоматия по общей психологии под ред. Гиппенрайтер Ю.Б., Петухова В.В. – М.: Изд. Московского университета, 1981.

3. Гарднер Г. Структура разума: теория множественного интеллекта: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007.

4. Колесников А.В., Кириков И.А. Методология и технология решения сложных задач методами функциональных гибридных интеллектуальных систем. – М.: ИПИ РАН, 2007.

5. Роэм Д. Практика визуального мышления: Пер. с англ. – М.: «Манн, Иванов и Фербер», 2014.

6. Сиббет Д. Визуализируй это! – М.: Альпина Паблишер, 2014.

7. Уемов А.И. Вещи, свойства и отношения – М.: Книга по Требованию, 2013.