CC BY
87
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive17/17-03/ Дата публикации: 1.07.2017 № 3 (27). С. 13-19. УДК 001
В.Я.Цветков
Модель информационном ситуации
Статья анализирует модель информационной ситуации, как новую модель описания взаимодействия в информационном поле. Рассмотрены методы построения модели информационной ситуации, основанные на семантических сетях, репрезентации и кластерном анализе. Раскрыты два типа ситуаций: ситуация как объект исследования и ситуация как вспомогательной описание объекта исследования. Дано деление информационной ситуации на внешнюю и внутреннюю информационные ситуации. Описана методика оценки позиции объекта в информационной ситуации.
Ключевые слова: философия информации, моделирование, ситуационное моделирование, информационный подход, информационные модели, информационная ситуация, информационная позиция
Perspectives of Science & Education. 2017. 3 (27)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive17/17-03/ Accepted: 1 June 2017 Published: 1 July 2017 No. 3 (27). pp. 13-19.
V. Ya. Tsvetkov
Модель информационной ситуации
Статья анализирует модель информационной ситуации, как новую модель описания взаимодействия в информационном поле. Статья описывает методы построения модели информационной ситуации, основанные на семантических сетях, репрезентации и кластерном анализе. Статья описывает два типа ситуаций: ситуация как основной объект исследования и ситуация как вспомогательное описание объекта исследования. Статья показывает различие между внешней информационной ситуацией и внутренней информационной ситуацией. Статья описывает методику оценки позиции объекта в информационной ситуации.
Keywords: философия информации, моделирование, ситуационное моделирование, информационный подход, информационные модели, информационная ситуация, информационная позиция
Введение
/^момента выхода работы [1] посвященной / информационной ситуации прошло доста-
V__<- точно времен, появились другие работы
[2-5] и возникает необходимость анализа модели информационная ситуация. С этим понятием связывают понятия микросреды и микроокружения. С понятием информационной ситуации связывают понятия информационной позиции и информационного преимущества [6]. Понятие информационной ситуации тесно связано с понятием информационная модель. Информационная ситуация может быть рассмотрена как вид информационной модели. Информационные связи и отношения определяют информационную ситуацию.
С понятием информационной ситуации связано понятие объекта в данной ситуации. В этих случаях информационная ситуация рассматривается как вспомогательный объект, привязанный к основному объекту исследования. Например, объектом исследования может быть подвижный объект (транспортный объект). В этом случае окружение объекта, которое меняется по мере его перемещения, будет описывать информационную ситуацию. Объектом исследования может быть неподвижный объект (например, землепользования). В этом случае окружение объекта, которое влияет на его состояние и использование, будет описывать информационную ситуацию. С понятием информационной ситуации связывают управление объекта в ситуации
или ситуационное управление. Объектом исследования может быть объект управления. В этом случае окружение объекта, которое влияет на его состояние, поведение и препятствует или помогает продвижению к цели управления, будет описывать информационную ситуацию. Объектом исследования может быть субъект (учащийся). В этом случае окружение и состояние субъекта, которое меняется по мере его развития и взаимодействия с другими субъектами, будет описывать его информационную ситуацию
Информационная ситуация может рассматриваться как самостоятельный объект исследования, характеризирующий некую тенденцию явление или процесс внешнего мира. С понятием такой информационной ситуации связана совокупность объектов. Объектом исследования в этом случае является система взаимодействующих объектов. Содержание информационной ситуации будет определяться характером взаимодействия между объектами. Многообразие информационных ситуаций требует обобщения и систематики этого понятия.
Аналоги модели информационной ситуации
Рассмотрим четыре аналога и, соответственно, четыре метода построения информационной ситуации.
1. Аналогом информационной ситуации может быть фрагмент семантической сети. Фрагмент семантической сети представляет собой сосредоточение на узком круге ассоциаций, что является аналогом информационной ситуации.
Семантическая сеть представляет собой сеть, которая образована семантическими отношениями между понятиями. Она часто используется как форма представления знаний. Графически семантическая сеть моделируется как неориентированный граф, состоящий из вершин, представляющих понятия и ребер, которые представляют собой семантические отношения между понятиями [7].
Семантическая сеть создается, когда человек имеет знание, как совокупность понятий связана друг с другом. Точно также информационная ситуация создается когда человек располагает знаниями о связи параметров, характеризующих данную ситуацию. Компьютерные реализации семантических сетей были впервые разработаны для искусственного интеллекта и машинного перевода, но более ранние версии уже давно используются в философии, психологии и лингвистике.
Следует подчеркнуть, что информационная ситуация представляет собой аналог части такой сети. Однако представляет интерес рассмотрения типов семантических сетей, которые могут служить основой построения информационных ситуаций по схожим принципам.
Определяющие семантические сети [7] под-
черкивают подтип и используют отношения между типом концепции и вновь определенным подтипом. Полученная сеть, также называемая иерархией обобщения или подчинения. Она поддерживает правило наследования для копирования свойств, определенных для супертипа ко всем его подтипам. Поскольку определения по определению верны, информация в этих сетях часто считается обязательно истинной. Информационные ситуации, создаваемые по этим принципам, используют в управлении.
Импликационные сети [7] используют отношения импликации (следования) в качестве основного отношения для подключения узлов. Они могут использоваться для представления моделей убеждений, причинности или выводов. Они могут применяться в информационных ситуациях, описывающих взаимодействия и последствия информационного взаимодействия.
Исполняемые сети [7] включают в себя некоторый механизм, такой как передача маркера или присоединенные процедуры, которые могут выполнять выводы, передавать сообщения или искать шаблоны и ассоциации. Примером являются известные сети Петри. Информационные ситуации, создаваемые по этим признакам, используют для исследования системы объектов и динамики ситуации как объекта исследований, а не для исследования отдельных объектов.
Обучающие сети строят на основе расширения представлений, приобретая знания из примеров. Новые знания могут изменить структуру старой сеть, добавив и удалив узлы и дуги или при сохранении структуры изменить характер отношений или весов дуг. Информационные ситуации, построенные по этим принципам, используют для моделирования тестирования и сценариев обучения.
Ассертивные (Assertional) сети [7] предназначены для утверждения предложений. В отличие от сетей с определенными значениями информация в такой сети считается условно истинной, если только она явно не обозначена модальным оператором. Некоторые утверждающие сети были предложены в качестве моделей концептуальных структур, лежащих в основе семантики естественного языка. Информационные ситуации, построенные по этим принципам, используют для построения логических цепочек и алгоритмов решения задач, включая задачи второго рода.
Гибридные сети сочетают в себе любые из предыдущих методов построения, как в одной сети, так и в отдельных, но тесно взаимодействующих сетях. Информационные ситуации чаще всего строят именно на гибридных принципах.
2. Другим подходом и аналогом построением информационной ситуации являются методы репрезентации. Построение модели репрезентации проблемной ситуации [8] является аналогом построения информационной ситуации в инфор-
мационном поле. Информационная ситуация может быть рассмотрена как модель репрезентации фрагмента информационного поля.
3. Еще одним аналогом построения и применения информационной ситуации является креативный метод [9], используемый при решении сложных задач. Формально эти методы конструируют, опираясь на психологические механизмы решения задач и проблем. Интерес представляет понятийно-кластерный метод. Идея метода основана на применении некой модели - понятийный кластер [9]. Разные авторы определяют понятийный кластер как графическое отображение ментальной структуры (ассоциативно и семантически связанной системы понятий) индивида. Эта модель полностью вписывается в модель информационной ситуации. Кроме того данный подход связан с понятием семантического окружения [10] объекта исследования. Семантическое окружение может быть рассмотрено как понятийный кластер.
4. Кластерный анализ (cluster analysis) или кластеризация (data clustering) могут быть использованы как методика построения информационной ситуации. Различие между этими методами в том, что кластеризация состоит разбиении уже заданной выборки объектов на непересекающиеся подмножества, называемые кластерами, так, чтобы каждый кластер состоял из схожих объектов, а объекты разных кластеров существенно отличались.
Кластерный анализ представляет собой более широкий набор процедур, включающий процедуру кластеризации как одну из многих. Кластерный анализ - совокупность статистических процедур, включающая: сбор данных, содержащих информацию о выборке объектов, выделение фактических признаков объектов, выбор критерия группировки объектов, группировку объектов в сравнительно однородные группы по заданным критериям и фактическим признакам [11-14].
Следует отметить, что современный кластерный анализ применяют в латентном анализе [12]. В биоинформатике кластерный анализ рассматривают как способ выделения микромассива [14]. Микромассив полностью коррелирует с понятием информационной ситуации как микроокружения объекта.
При проведении кластерного анализа выдвигаются требования, которые не выполняются при построении некоторых типов информационных ситуаций. Первое требование состоит в определении метрики (семантической метрики) в пространстве параметров. Согласно этому требованию каждый объект описывается «расстояниями параметров» до всех остальных объектов выбранного пространства (метрического или параметрического).
Второе требование состоит в задании матрицы сходства (близости) между объектами [13] в
пространстве параметров. В этой матрице учитывается степень сходства объекта с другими объектами выборки в метрическом пространстве. Сходство дополняет различие (удаленность) между объектами до 1.
При использовании кластерного анализа возникают проблемы: отсутствия однозначных критериев выделения кластеров и проблема неоднозначной интерпретации результатов кластеризации. Эти проблемы приводят к проблеме устойчивости принятого решения на основе результатов кластерного анализа. Проверка устойчивости решения сводится к проверке достоверности кластеризации статистическими методами.
Методики 1 и 4 дают множественное решение, из которого необходимо выделить один фрагмент сети или один кластер, описывающий искомую информационную ситуацию. Они используют статистические методы. Преимущества этих методик в строгости решения. Эти методики в информационном поле и пространстве информационно-определяемых параметров приводят к построению информационной ситуации.
Методики 2 и 3 дают один кластер или прямое построение информационной ситуации. Однако они опираются на когнитивные методы анализа, то есть в большей степени являются экспертными методами.
Таким образом, де факто модель информационной ситуации неявно и давно используется в семантических сетях, методах репрезентации, при решении проблемных задач и в кластерном анализе. Отсутствие информационного подхода [15, 16] в этих направления не привело исследователей к обобщающему понятию информационная ситуация.
_Модель информационной ситуации
В области управления, среди различных школ управления, развивается ситуационное управление [17]. Развитие идей ситуационного управления совместно с информационным подходом привело к понятию информационной ситуации как новой информационной модели. Модель информационной ситуации является развитием понятия информационная модель [18]. В развитии понятия [18] модель информационной ситуации это - целенаправленное формализованное отображение существующей ситуации, в которой находится объект или система исследования, с помощью системы взаимосвязанных, идентифицируемых, информативно определяемых параметров. При параметрическом описании под информационной ситуацией понимают совокупность характеристик, связанных между собой или участвующих в информационных взаимодействиях.
Информационная ситуация оценивается исходя из выбранного критерия. Информацион-
ную ситуацию можно рассматривать как модель реальной ситуации, отражающую информационную деятельность в информационном поле. Содержание информационной ситуации может включать разные критерии и параметры:
- описание целей и задач, решаемых объектом исследования;
- описание характеристик информационного взаимодействия;
- описание информационных ресурсов объекта исследования;
- описание процессов информационного взаимодействия;
- описание внешних информационных воздействий на объект исследования или систему объектов.
Все это дает основание рассматривать информационную ситуацию как сложную или составную информационную модель, включающую более простые информационные модели (объектов), параметры и связи между ними. Выше отмечалось два типа информационной ситуации: информационная ситуация как объект исследования; информационная ситуация как вспомогательный объект - окружение объекта исследования.
На рис. 1 приведена информационная ситуация как объект исследования. Как показано выше, информационная ситуация может быть рассмотрена как кластер в информационном поле. На рис.1 границы этого кластера (информационной ситуации) выделены крупным пунктиром. Различие между кластерным анализом и построением информационной ситуации в том, что в кластерном анализе используют метрики расстояний, а при формировании информационной ситуации оценивают интенсивность информационного взаимодействия [19].
ПфО
Рис.1. Информационная ситуация как объект исследования
Как принято в кластерном анализе, объекты, входящие в кластер, на графическом отображе-
нии выделяют либо одинаковым цветом, либо одинаковой штриховкой. На рис.1 объекты, входящие в кластер, выделены одинаковой штриховкой и имеют обозначение О^ i=1..6. Объекты, не входящие в информационную ситуацию, не заштрихованы и обозначены как «Периферические объекты» (ПфО). Ключевым при формировании информационной ситуации являются существенные (сильные) информационные взаимодействия, которые обозначены сплошными линиями. Слабые информационные взаимодействия обозначены мелким пунктиром. Объекты О^ входят в информационную ситуацию, периферические объекты ПфО не входят в информационную ситуацию. Между периферическими объектами могут быть сильные и слабые взаимодействия. Однако взаимодействия между ними не влияют на информационную ситуацию. Объекты информационной ситуации (рис.1) имеют равные значения.
Схема на рис.1 может быть использована для отображения структуры некой системы, взаимодействующей с внешней средой. В этом случае объекты О^ обозначают части системы объектов. Если схема на рис.1 используется для описания системы взаимодействующих объектов, то такая информационная ситуация называется внешней [1]. Объект (О) в этой схеме выполняет роль элемента или информационной единицы. Модель внешней информационной ситуации описывает ситуацию вне отдельного объекта безотносительно к его внутреннему состоянию. Она служит для анализа взаимодействия системы объектов с внешней средой, ее внешней устойчивости, управляемости.
Если схема на рис.1 используется для описания структуры отдельного объекта, то такая информационная ситуация называется внутренней [1]. Часть объекта выполняет роль информационной единицы. Таким образом, структура объекта или системы может быть рассмотрена как информационная ситуация при наличии ситуативных параметров. При наличии только структурных параметров такая схема описывает только структуру.
На рис.2 приведен второй вариант информационной ситуации, в которой информационная ситуация определяется как среда окружения выделенного объекта исследований (Оис). По этой причине такая информационная ситуация называется объектной.
Рис.2 выполнен аналогично рис.1 для подчеркивания сходства и различий. На схеме рис.2, в отличие от схемы на рис.1, имеется три категории объектов, а не две. Особой штриховкой (заполнением) выделен главный объект исследования (Оис). Другие объекты, входящие в информационную ситуацию (кластер) также выделены более слабой штриховкой и имеют обозначение ОЬ 1=1..5. Объекты, не входящие в информационную ситуацию, не заштрихованы и обозначены как
«Периферические объекты» (ПфО). Ключевым при формировании информационной ситуации являются существенные (сильные) информационные взаимодействия, которые обозначены сплошными линиями. Однако, в отличие от схемы на рис.1, на рис.2 главную роль играют сильные взаимодействия только между объектами ситуации с объектом исследования. Это делает объектную информационную ситуацию более радиальной, в сравнении с ситуацией на рис.1.
ПфО
ПфО
ПфО
ПфО !
Ос5
ПфО
ПфО
ПфО
:>
ПфО
ПфО
Рис.2. Объектная информационная ситуация Модель информационной позиции системы
Оценка объектной информационной ситуации позволяет сопоставить объект исследования с взаимодействующими и не взаимодействующими с ним объектами. Такое сопоставление позволяет определить информационную позицию объекта исследований в информационной ситуации.
В развитии понятия [18] модель информационной позиции, или информационная позиция это - целенаправленное формализованное отображение сравнительной оценки состояния объекта исследования (Оис) с другими объектами (Ос) в данной ситуации, с помощью системы взаимосвязанных, идентифицируемых, информативно определяемых параметров.
Информационная позиция отображается только сравнительными характеристиками. Это делает привлекательным использование методов теории предпочтений [20]. Информационная позиция определяется последовательно путем сравнения объекта исследования с другими объектами в данной информационной ситуации (рис.2). Информационную позицию Р (О0 i -ого объекта Оi на времени й определим как кортеж вида.
Р (ОО = < ДК11, ДК12, ...КП......ДК1п> (1)
В выражении (1) ДКП сравнительная оценка иго ключевого показателя (К1) объекта исследования в сравнении с аналогичным ключевым по-
казателем объекта сравнения. Совокупность К1 образует компоненты вектора состояния GS объекта исследования. Совокупность ДК1 образует компоненты сравнительного вектора ситуации DS. На рис.3 приведены вектора сравнительной оценки информационной позиции DS и информационной ситуации GS в пространстве параметров (ключевых показателей) К1 .
К1
вБ
йБ
ваБ
Рис.3. Векторный метод оценки информационной позиции
Для сравнения выбран вектор состояния объекта сравнения GaS. Выражение (1) требует применения либо методов много критериального анализа, либо сравнительного метода типа матриц парных сравнений, либо метода предпочтений. Информационная позиция отражает сравнительную оценку состояния объекта исследования (Оис) по отношению к другим объектами в данной информационной ситуации (Ос). Выражению (1) соответствует информационный ряд вероятностей.
Р1,Р2,.....Р^ Рп
РЬ вероятность достоверности данных. Если вероятности отличны от единицы, то это на приводит к тому, что вектор состояния GS расположен в некоторой области пространства. Это создает вариативность определения вектора DS как по качеству (конкурентоспособность или неконкурентоспособность), так и по направлению (слабая или сильная позиция).
_Выводы
С позиций семантики информационная ситуация является аналогом фрагмента семантической сети в информационном поле. В этом случае информационная ситуация может быть рассмотрена как фрагмент сети, который отражает семантические отношения и информационные взаимодействия между объектами информационной ситуации. Многообразие видов семантических сетей создает многообразие ви-
дов информационных ситуаций и многообразие видов семантического и когнитивного анализа с помощью модели информационной ситуации. Различие здесь состоит в масштабе. Семантическая сеть имеет большой масштаб, а информационная ситуация отражает некую микросреду, семантическое окружение, локальную область сети. Общим для семантической сети и информационной ситуации является топологическое отражение модели. Различием является еще то, что в семантической сети используют отношения, а в модели информационной ситуации для построения кластера используют информационные отношения и информационные взаимодействия.
Семантическая сеть представляет собой графическую структуру для представления знаний в системе взаимосвязанных узлов и дуг. Информационная ситуация представляет собой графическую структуру для описания информационных взаимодействий и отношений в системе взаимодействующих объектов.
Применение информационной ситуации имеет много целей. О ситуационном управлении много говорилось, поэтому опустим это применение. Одним из назначений информационной ситуации является анализ ситуаций путём выявления кластерной структуры. Разбиение фрагмента информационного поля на группы схожих объектов позволяет упростить дальнейшую обработку данных и принятия решений, применяя к каждой информационной ситуации свой метод анализа (стратегия «разделяй и властвуй»).
Применение информационной ситуации решает задачи сжатия данных и частично проблему больших данных [21]. Если исходная выборка избыточно большая, то можно сократить её, оставив по одному наиболее типичному представителю от каждого кластера. Когнитивная карта [22] может быть рассмотрена как модель информационной когнитивной ситуации. Применение информационной ситуации решает задачи обнаружения новизны и выявление скрытых зависимостей (novelty detection). При построении информационной ситуации могут быть выделены нетипичные объекты, которые ранее не входили в библиотеку стереотипов.
Информационная ситуация служит для описания результатов информационного поиска и используется для «интеллектуальной» группировки результатов при поиске файлов. Информационная ситуация служит основой анализа изображений. В сочетании с кластеризацией ее используют для разбиения цифрового изображения на отдельные области с целью обнаружения границ или распознавания объектов. Информационная ситуация служит основой для интеллектуального анализа данных. Она выступает механизмом построения законченного аналитического решения. Аналитику часто легче выделить группы схожих объектов, изучить их особенности и построить для каждой группы отдельную модель, чем создавать одну общую модель для всех данных. В целом применение модели информационной ситуации расширяет возможности анализа и управления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Tsvetkov V. Ya. Information Situation and Information Position as a Management Tool // European Researcher. Series A. 2012, Vol.(36), № 12-1, p.2166- 2170.
2. Ожерельева Т.А. Информационная ситуация как инструмент управления // Славянский форум, 2016. -4(14).
- с.176-181.
3. Павлов А.И. Пространственная информационная ситуация // Славянский форум, 2016. -4(14). - с.198-203.
4. 4.Потапов А. С. Информационная ситуация и информационная позиция в информационном поле // Славянский форум. - 2017. - 1(15). - с.283-289.
5. Лустина Е. А. Преодоление ситуации неопределенности в процессах мышления и воображения //Вопросы психологии. - 1982. - №. 5. - С. 122-125.
6. Tsvetkov V. Yа. Dichotomic Assessment of Information Situations and Information Superiority // European researcher. Series A. 2014, Vol.(86), № 11-1, pp.1901-1909. DOI: 10.13187/er.2014.86.1901.
7. John F. Sowa (1987). Semantic Networks. In Stuart C Shapiro. Encyclopedia of Artificial Intelligence. http://www. jfsowa.com/pubs/semnet.htm дата доступа 30.03.2017.
8. Богоявленская Д. Б. О модели проблемной ситуации //Научное творчество. М. - 1969. - С. 381-387.
9. Дегтярев С. Н. Креативные методы решения сложных задач // Образование и наука. - 2010. - 6(74). - С.67-75.
10. Ожерельева Т.А. Об отношении понятий информационное пространство, информационное поле, информационная среда и семантическое окружение // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - № 10 - с. 21-24.
11. Мандель И. Д. Кластерный анализ. — М.: Финансы и статистика, 1988. — 176 с.
12. Vermunt J. K., Magidson J. Latent class cluster analysis //Applied latent class analysis. - 2002. - V. 11. - p.89-106.
13. Kaufman L., Rousseeuw P. J. Finding groups in data: an introduction to cluster analysis. - John Wiley & Sons, 2009.
- 344р.
14. Sturn A., Quackenbush J., Trajanoski Z. Genesis: cluster analysis of microarray data //Bioinformatics. - 2002. - V. 18. - №. 1. - p.207-208.
15. Пеньков В. Е. Информационный подход: философские и методологические основания //Гуманитарные и социально-экономические науки. - 2008. - №. 5. - С. 25-27.
16. Цветков В.Я. Информационный подход в научных исследованиях. - М.: МАКС Пресс, 2016. - 92с.
17. Цветков В.Я. Развитие технологий управления // Государственный советник. - 2015. - №4. - с.5-10.
18. Цветков В.Я. Модели в информационных технологиях. - М.: Макс Пресс, 2006 - 104с.
19. Мулюха В.А., Заборовский В.С, Ильяшенко А.С, Лукашин А.А. Сетецентрический метод организации
информационного взаимодействия киберфизических объектов в среде облачных вычислений // Робототехника и техническая кибернетика. -2014. - 3(4). - с.43-47.
20. Цветков В.Я. Основы теории предпочтений.- М.: Макс Пресс, 2004. - 48с.
21. Чехарин Е.Е. Большие данные: большие проблемы // Перспективы науки и образования. - 2016. - №3. -с.7-11.
22. Eden C. Analyzing cognitive maps to help structure issues or problems //European Journal of Operational Research. - 2004. - V. 159. - №. 3. - p. 673-686.
Информация об авторе Цветков Виктор Яковлевич
(Россия, Москва) Профессор, доктор технических наук Заместитель руководителя центра перспективных фундаментальных и прикладных исследований ОАО«НИИАС» E-mail: [email protected]
Information about the author
Tsvetkov Viktor Yakovlevich
(Russia, Moscow) Professor Doctor of technical Sciences Deputy head of the center for advanced fundamental and applied research of JSC "NIIAS" E-mail: [email protected]
