Математична модель психосоціальної сфери людини для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПСИХОСОЦІАЛЬНОЇ СФЕРИ ЛЮДИНИ ДЛЯ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ ПСИХОДІАГНОСТИЧНИХ РІШЕНЬ

01.05.02 - математичне моделювання та обчислювальні методи

ПЕТРОВСЬКА ІНГА РОСТИСЛАВІВНА

Львів-2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному університеті "Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник : доктор біологічних наук, кандидат технічних наук, професор Кизименко Леонід Дмитрович, Національний університет "Львівська політехніка", завідувач кафедри інженерно-педагогічної підготовки

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Матвійчук Ярослав Миколайович, Національний університет "Львівська політехніка", професор кафедри теоретичної радіотехніки та радіовимірювання

доктор фізико-математичних наук, професор Сявавко Мар'ян Степанович, Львівський національний університет ім. І.Франка, професор кафедри інформаційних систем в менеджменті

Провідна установа: Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури Державного комітету зв'язку та інформатизації НАН України, відділ інформаційних технологій і систем, м. Львів

Захист відбудеться „29” грудня 2005 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.05 у Національному університеті "Львівська політехніка" (79013, Львів-13, вул. С.Бандери,12).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету "Львівська політехніка" (79013, Львів, вул.Професорська,1).

Автореферат розісланий „ 28 ” листопада 2005 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор технічних наук, професор Р.А. Бунь

АНОТАЦІЯ

Петровська І.Р. Математична модель психосоціальної сфери людини для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 - математичне моделювання та обчислювальні методи. - Національний університет „Львівська політехніка”, Львів, 2005.

Дисертаційна робота присвячена розв'язанню наукової задачі побудови математичної моделі психосоціальної сфери людини для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень на засадах нечіткої логіки для покращення функціонування соціотехнічних систем (CТC).

У роботі розроблено математичну модель, алгоритм та програму діагностики психосоціальної сфери (ПСС) та соціально-психологічної зрілості людини (СПЗ) на основі лінгвістичної апроксимації із застосуванням композиційного правила нечіткого логічного виводу. Це дозволило формалізувати процедуру прийняття діагностичного рішення про СПЗ людини за якісних параметрів ПСС та отримати ефективний iнструмент прогнозування поведiнки людини для розв'язання найрiзноманітніших практичних задач СТС.

Ключові слова: соціотехнічна система, математичне моделювання, психодіагностика, нечіткий логічний вивід, психосоціальна сфера.

AHHОТАЦИЯ

Петровская И.Р. Математическая модель психосоциальной сферы человека для системы поддержки принятия психодиагностических решений. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.05.02 - математическое моделирование и численные методы. - Национальный университет “Львовская политехника”, Львов, 2005.

Диссертационная работа посвящена решению научной задачи построения математической модели психосоциальной сферы человека для системы поддержки принятия психодиагностических решений на основе нечеткой логики для улучшения функционирования социотехнических систем.

Научная новизна исследования состоит в построении математической модели и алгоритма диагностики психосоциальной сферы (ПСС) и социально-психологической зрелости (СПЗ) человека на основе нечеткой логики; определении параметров ПСС и СПЗ; определении взаимосвязей между параметрами ПСС, что, в свою очередь, дает возможность минимизировать количество диагностированных параметров человека; описании причинно-следственных связей “параметры ПСС - уровень СПЗ” при помощи нечетких логических уравнений, а также усовершенствовании систематизации проблемных аспектов математического моделирования “живой” компоненты СТС.

Разработанная компьютерная экспресс-диагностическая программа позволяет получать объективную характеристику психического и социального статусов человека (в количественной и качественной форме), что, без сомнения, может служить эффективным инструментом для прогнозирования поведения человека и иметь широкое использование для решения разных практических задач.

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы.

В первой главе исследованы особенности математического моделирования при исследовании СТС, а также методологические аспекты использования теории нечетких множеств в моделях СТС. В работе выделены основные проблемные аспекты применения математических методов при моделировании СТС, связанные с целостностью, многомерностью, динамичностью и многосвязной иерархической структурой исследуемых явлений в такого рода системах. Детально рассмотрены основные направления разработки методов построения нечетких моделей и обоснована эффективность использования теории нечетких множеств для моделирования компонентов СТС с целью диагностики их параметров, так как, она позволяет учитывать сложные внутренние взаимосвязи в исследуемых объектах.

Показано, что для любой технической конструкции на сегодняшний день можна построить удовотворительные по точности математические модели, чего нельзя утверждать касательно “живой” компоненты СТС. Поэтому возникает необходимость в специальных исследованиях проблемы диагностики характеристик человека и построения адекватной математической модели его структуры.

Во втором разделе раскрыты общие аспекты проблемы моделирования “живой” компоненты СТС, а именно, представлены некоторые подходы к пониманию структуры личности, разные варианты психодиагностических подходов, выделены основные задачи системного подхода в области прикладной психодиагностики. Проанализированы математические модели типологического и субъективного пространства личности, которые являются попыткой новых интегральных подходов к проблеме учета психологических свойств человека в СТС.

Предложен алгоритм диагностики параметров ПСС, которая учитывает психический статус человека (интеллект, эмоциональную сферу, характер) и социальный статус (ситуационные характеристики, моральность, социальную адаптацию), а также возможность через значимые кореляционные связи между ее параметрами, перейти к диагностике уровня СПЗ человека, которая является важной характеристикой при оценивании человеческого фактора (ЧФ) в СТС.

В третьем разделе разработана математическая модель процесса диагностики СПЗ, которая сводится к задаче идентификации нелинейных объектов с одним выходом и многими входами. Особенность этой задачи в том, что взаимосвязь “вход - выход” задается в виде экспертных высказываниях: ЕСЛИ <входы>, ТО <выход>, которые являются нечеткими базами знаний. Идея предложенного алгоритма, который разрешает фиксированному множеству качественных оценок параметров ПСС конкретного индивида поставить в соответствие решение про уровень развития его СПЗ, состоит в использовании композиционного правила вывода Л.Заде, обобщенного на случай одного выхода и многих входов. Учитывая достаточно большое количество входных переменных (параметры ПСС), что усложняет построение нечеткой базы знаний, была проведена классификация (иерархия) входных переменных и построено обобщенное дерево логического вывода. Для качественных параметров модели построены функции принадлежности лингвистических термов методом статистических данных и при помощи треугольных функций.

В этом разделе представлены также методика и основные этапы проведения экспериментального исследования параметров ПСС, исследованы стойкие взаимосвязи между ее параметрами, и, на основе предложенной математической модели, осуществлена идентификация уровня СПЗ человека. Раздел завершает описание способа оценки ЧФ в СТС. Центральным элементом этого способа есть алгоритм принятия решения про уровень СПЗ человека на базе нечетких логических уравнений и матриц знаний, учитывая параметры ПСС.

В выводах дается анализ теоретических и экспериментальных результатов, подводятся основные итоги работы.

Ключевые слова: социотехническая система, математическое моделирование, психодиагностика, нечеткий логический вывод, психосоциальная сфера.

ABSTRACT

Petrovska I.R. Mathematic model of an individual psychosocial sphere for the psychodiagnostic decision-making support system. - Manuscript.

The thesis for Ph.D. degree on the specialty 01.05.02 - mathematical modeling and calculation methods. - Lviv Polytechnic National University, 2005.

The thesis is devoted to scientific problem solving of a mathematic model construction for the psychodiagnostic decision-making support system of the individual psychosocial sphere on the fuzzy logic basis, aiming at improving the socio-technical systems' (STS) functionality.

The mathematic model and algorythm, implemented in the work, has dwelled upon the psychosocial sphere (PSS) diagnostics and the individual socio-psychological maturity (SPM) on the linguistic approximation basis, using the composition rule of a fuzzy logic deduction. Accordingly, it enabled the diagnostical decision-making procedure formalizing in regard to an individual SPM upon the favourable PSS parameters, as well as getting an effective means of human behaviour forecasting for various practical STS tasks solutions.

Key words: sociotechnical system, mathematical modelling, psychodiagnostics, fuzzy logic deduction, psychosicial sphere.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дослідження та моделювання соціотехнічних систем (СТС), тобто систем, що включають техніку і колективи людей, інтереси яких суттєво пов'язані з функціонуванням системи, є складною комплексною проблемою. Саме тому, ведуться розробки технічних, інформаційних, алгоритмічних, психологічних та інших аспектів цієї проблеми. Дослідження СТС передбачають співпрацю кібернетиків, математиків, психологів, фізіологів, інженерів та представників багатьох інших наукових галузей.

Вітчизняні та зарубіжні вчені проводять всебічні дослідження окремих аспектів формування, функціонування і покращання промислових систем з людиною і технікою. Значний внесок у цьому напрямку зроблений багатьма дослідниками, зокрема, Н.М. Амосовим, Ю.Г. Антомоновим, В.М. Ахутіним, Б.Н. Величковським, Б.Ф. Ломовим, В.М. Глушковим, Н.Н. Мойсеєвим, В.Д. Небиліциним, В.Д. Шадриковим, А.А. Криловим, А.Н. Леонтьєвим, Ю.М. Забродіним, Л.Д. Кизименко, В.В. Павловим, Ф.Г. Ващуком та іншими.

З розробкою високоефективних технологій, нових систем комунікацій та управління, змінюються функції та місце людини у виробництві, відбувається інтелектуалізація фізичної та автоматизація розумової праці людини в СТС. Набувають актуальності питання, пов'язані з психологічним дослідженням діяльності людини. Особливо це важливо для складних людино-машинних систем, де ненадійність „живої” компоненти може спричинити важкі наслідки (Чорнобильська катастрофа). Результати психодіагностичних досліджень є необхідними для керівників, всіх тих, хто займається питаннями підбору кадрів, розподілу функцій між працівниками на виробництві, проблемами соціально-психологічного клімату і групової діяльності. Основні труднощі розв'язання задач психодіагностики обумовлені необхідністю врахування великої кількості якісних параметрів людини. Переважно ці проблеми розв'язують методом експертних оцінок, недоліком яких є суб'єктивність результатів. У зв'язку з цим виникає необхідність побудови математичної моделі психосоціальної сфери (ПСС) людини для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень як можливий варіант забезпечення прийняття більш об'єктивного та швидкого рішення про відповідність психосоціальних параметрів конкретної людини вимогам (еталонним параметрам) певних типів професійної діяльності.

В зв'язку із існуючою проблемою багатовимірної класифікації властивостей людини (до сих пір не розв'язаною), існують труднощі математичного моделювання параметрів “живої” компоненти СТС. Обмеження традиційних математичних методів полягає в тому, що вони не дозволяють описувати причинно-наслідкові зв'язки між параметрами ПСС людини і рішенням про рівень її соціально-психологічної зрілості (СПЗ) природною мовою, яка моделює логіку міркувань психодіагноста із залученням нечислової та нечіткої інформації. В роботі обгрунтовано доцільність застосування теорії нечітких множин для розв'язку задач психодіагностики, яке повинно здійснюватися на основі принципів лінгвістичності та ієрархічності знань.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана автором, старшим викладачем кафедри інженерно-педагогічної підготовки Національного університету "Львівська політехніка", науковим співробітником Дослідницького Центру Міністерства освіти і науки України, в рамках реалізації програм, планів та тем названих установ. В цих дослідженнях розв'язувалися питання:

· професійної орієнтації згідно Угоди про Співпрацю між Дослідницьким Центром Міністерства освіти і науки України та International S.L.E. Centre “TORONTO” (Канада) від 15.09.1998 р.;

· організації наукових досліджень у галузі освіти згідно Угоди про Співпрацю між кафедрою інженерно-педагогічної підготовки Національного університету „Львівська політехніка”, Дослідницьким Центром Міністерства освіти і науки України та Вищою Гуманітарно-Економічної Школою ім. Яна Замойського в Замості (Польща) від 23.02.2004 р.;

· дослідження проблеми експрес-діагностики якостей викладачів та студентів з використанням обчислювальної техніки згідно Угоди про Співпрацю між Дослідницьким Центром Міністерства освіти і науки України та Дослідницьким Центром Міністерства освіти Російської Федерації від 21.06.1999 р.

Об'єктом дослідження є соціотехнічна система, яка об'єднує технічні засоби та колективи людей, інтереси яких суттєво пов'язані з функціонуванням системи.

Предметом дослідження є методологія та інструментарій математичного моделювання психосоціальної сфери людини для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень.

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційного дослідження полягає у побудові математичної моделі психосоціальної сфери людини, зокрема, її соціально-психологічної зрілості, на засадах нечіткої логіки.

У відповідності до сформульованої мети в роботі розв'язуються такі основні завдання:

· аналіз функціонального призначення та особливостей використання систем підтримки прийняття рішень (СППР), існуючих підходів до математичного моделювання компонентів СТС (технічної та “живої”) та обґрунтування методологічних аспектів застосування теорії нечітких множин в моделях СТС;

· визначення переліку базових ознак, які описують психічний та соціальний статуси людини, тобто знаходження параметрів ПСС, розробка алгоритму діагностики ПСС та створення комп'ютерної експрес-діагностичної програми ПСС людини;

· виявлення та інтерпретація взаємозв'язків між параметрами ПСС для мінімізації кількості діагностованих даних;

· побудова математичної моделі діагностики СПЗ людини на засадах нечіткої логіки, виявлення причинно-наслідкових зв'язків „параметри ПСС - рівень СПЗ” (побудова експертних баз знань моделі) та дослідження можливості використання розробленої моделі для опису людського фактору (ЛФ) в СТС.

Методи дослідження. У проведеному дослідженні застосовувалися такі методи:

· системно-структурний метод (теоретичний аналіз, синтез, систематизація, узагальнення і класифікація літературних першоджерел з досліджуваної проблеми);

· методи формалізації нечіткості (обумовлюють різні варіанти математичного опису нечіткої інформації в СТС); методи побудови нечіткого рівняння множинної регресії та нечіткого логічного виводу (для ідентифікації та діагностики ПСС та СПЗ);

· методи класифікаційної діагностики (аналіз проблеми діагностики людських якостей); метод семантичних диференціалів (для діагностики самооцінки, спрямованості, особливостей міжособистісного спілкування людини); емпіричні методи діагностування (метод кольорових виборів, психогеометричний метод, метод на асиметрію півкуль головного мозку - покладені в основу комп'ютерної діагностичної програми);

· статистичні методи (для виявлення кореляційних взаємозв'язків між параметрами ПСС та побудови функцій належності для якісних параметрів моделі).

Наукова новизна отриманих результатів. Проведене дослідження дало змогу створити інструментарій визначення характерологічних та поведінкових властивостей людини через моделювання її психосоціальної сфери на засадах нечіткої логіки. При цьому отримано такі нові наукові результати:

Вперше:

· визначено параметри ПСС та СПЗ людини, що дозволяє адекватно описати її психічний та соціальний статуси та знайдено взаємозв'язки між параметрами ПСС для мінімізації кількості діагностованих параметрів;

· розроблено і формалізовано експертні бази знань моделі діагностики СПЗ, тобто описано причинно-наслідкові зв'язки „параметри ПСС - рівень СПЗ” на природній мові за допомогою нечітких логічних висловлювань;

· розроблено математичну модель та алгоритм діагностики ПСС та СПЗ людини на засадах нечіткої логіки для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень в СТС.

Набули подальшого розвитку:

· систематизація проблемних аспектів математичного моделювання “живої” компоненти СТС;

· методи психологічної діагностики людини.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблена система підтримки прийняття психодіагностичних рішень допомагає приймати ефективні управлінські рішення в роботі з персоналом, при підборі та просуванні кадрів, розподілі функцій та обов'язків, розв'язуванні проблеми статусу кожного працівника та багато інших виробничих задач.

Результати досліджень впроваджено у Львівській науковій бібліотеці ім. В.Стефаника Національної академії наук України для покращення кадрового забезпечення, зокрема, у процедурі підбору та просуванні кадрів (довідка № 43 від 01.07.2005 р.), Львівському коледжі Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій (довідка № 328 від 19.09.2005 р.) та Дослідницькому центрі Міністерства освіти і науки України при Національному університеті „Львівська політехніка” при створенні технологій експрес-діагностики, профпридатності, профвідбору та систем управління, а також в навчальному процесі Національного університету „Львівська політехніка” при викладанні дисциплін „Діагностика характеристик людини” для магістрів спеціальності 8.000009 „Управління навчальним закладом” та „Психодіагностика” для студентів спеціальності 0402 „Соціологія” (довідка № 62-18-21 від 03.11.2005 р.).

Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати, подані у дисертації, одержані автором особисто. У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, особистий внесок здобувача такий: [2] - визначення основних етапів концептуального моделювання та методологічних аспектів застосування нечітких множин в моделях біотехнічних систем, [3] - аналіз різних варіантів психодіагностичних підходів, окреслення основних задач системного підходу в галузі прикладної психодіагностики, [9] - аналіз комп'ютерних діагностичних систем для визначення професійної спрямованості, [10] - математична модель діагностики психосоціальної сфери людини, опис розробленої комп'ютерної діагностичної програми, [11] - математичні моделі типологічного простору та суб'єктивного простору особистості як можливість нового інтегрального підходу до проблеми врахування властивостей людини в СТС.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дослідження доповідались і обговорювались на 12 міжнародних науково-практичних конференціях та нарадах, зокрема: Міжнародній науковій конференції "Математичне моделювання у психологічних та педагогічних дослідженнях" (Дніпропетровськ, 1996 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Маркетинг та логістика в системі менеджменту” (Львів, 1998 р.); І-V, VIII Міжнародних науково-технічних конференціях "Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів - "ЛЕОТЕСТ" (м. Славське Львівської обл., 1996 - 2000, 2003 рр.); Міжнародній науково-методичній конференції "Сучасні технології навчання у навчальному процесі вищих освітніх закладів" (Рівне, 1999р.); І та ІІ Міжнародних науково-практичних конференціях „Управління в освіті” (Львів, 2003 р., 2005 р.); VІІ Міжнародній науково-технічній конференції „Системний аналіз та інформаційні технології” (Київ, 2005 р.)

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи висвітлено в 14 публікаціях, із них 7 - у фахових виданнях ВАК України, 7 - у матеріалах науково-технічних конференцій. З них 9 праць одноосібні.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків до кожного розділу, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертації - 225 сторінок. Основний текст викладено на 148 сторінках. Робота містить 19 таблиць, 17 рисунків, 9 додатків. Список використаних джерел включає 197 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

математичний соціальний психологічний лінгвістичний

У вступі обґрунтовано актуальність і ступінь дослідженості теми, визначено об'єкт, предмет, мету, завдання, методи дослідження, наукову новизну, теоретичне і практичне значення, висновки про апробацію і впровадження результатів дослідження.

У першому розділі - „Моделювання компонентів соціотехнічних систем для діагностики їх параметрів” - проаналізовано особливості математичного моделювання при дослідженні СТС, функціональне призначення та особливості використання систем підтримки прийняття рішень (СППР), а також методологічні аспекти застосування теорії нечітких множин в моделях СТС.

Показано, що математичне моделювання використовується в СТС для дослідження широкого кола процесів. Будуючи такі моделі послуговуються такими математичними поняттями та ученнями: теорією імовірностей, вимірювань, інформації, кодування, скінчених автоматів, розкладів, ігор, нечітких множин тощо.

Установлено, що у зв'язку з цілісністю, багатомірністю, динамічністю та багатозв'язковістю іерархічної структури досліджуваних явищ у СТС, виникають певні труднощі в процесі застосування математичних методів, які можна об'єднати в наступні групи: методологічні проблеми застосування математичних методів; структурне планування досліджень та обробка даних; проблеми шкалювання та вимірювання; математичне моделювання компонентів СТС і проектування діяльності "людина - технічна система"; застосування електронно-обчислювальної техніки.

Зазначено, що для успішного застосування математичних методів, як потужного інструмента аналізу все більш складних систем, необхідно в математичних моделях створення засобів більш точного врахування нечітких уявлень і суджень людей про реальний світ. Дуже часто, особливо при дослідженні СТС, значну кількість інформації про систему можна отримати від людей, які мають досвід роботи з даною системою і які знають особливості її функціонування. Ця інформація носить суб`єктивний характер, її вираження природньою мовою, звичайно, носить велику кількість невизначеностей типу “багато”, “мало”, “сильно збільшити”, “високий”, “дуже ефективний” тощо, які не мають аналогів в мові традиційної математики. Така невизначеність має не імовірнісний характер, а інший, якісний, “розпливчастий” характер, тому і опис подібної інформації мовою традиційної математики збіднює математичну модель досліджуваної реальної системи і робить її неточною та неоднозначною. Навіть імовірнісні моделі виявляються занадто “точними” для об'єктів СТС і не завжди можуть бути використані через відсутність необхідної статистичної інформації. До того ж, вони дороговартісні та вимагають великого об'єму статистичних даних. Звідси жваві пошуки нових підходів і нових математичних засобів.

Великим кроком у цьому напрямку виявився підхід, побудований на використанні поняття нечіткої множини Л.Заде. Поняття нечіткої множини знайшло своє застосування в теорії скінченних автоматів, формальних граматик, мовах, теорії алгоритмів, оптимального управління, прийняття рішень, логіці, розпізнавання образів; отримало відлуння в таких чисто математичних галузях, як загальна алгебра, теорія груп, топологія, а також виявилося дуже корисним для систем, пов'язаних з людською діяльністю, особливо в галузях штучного інтелекту, лінгвістики, процесах прийняття рішень людиною, медичній діагностиці, економіці тощо.

Детально розглянувши основні напрямки розробки методів побудови нечітких моделей (Д.А.Поспелов, А.Кофман, А.П.Ротштейн, М.С.Сявавко, А.В.Скофенко, Н.Г.Малишев, Л.С.Берштейн, Р.А.Алієв, А.Е.Церковний, Г.А.Мамедова, А.Н.Борисов, О.А.Крумберг, І.П.Федоров, С.А.Орловський та інші), можна виділити два основних методи. Перший грунтується на побудові нечіткого рівняння множинної регресії. Другий, більш ефективний, використовує при моделюванні складних об'єктів правила нечіткого умовного виводу виду: ЯКЩО … ТО … ІНАКШЕ … Перевагою другого підходу є можливість його використання при моделюванні систем, для яких збір статистичної інформації ускладнений або повністю виключений. У цьому випадку отримана модель є продуктом експертного опитування, яке оперує, як правило, інформацією якісного характеру (свого роду концентрований досвід), що дозволяє в отриманій моделі врахувати складні внутрішні взаємозв'язки. Згадані методи побудови нечітких моделей можна вважати найбільш ефективними і перспективними на сьогодення.

Таким чином, дослідивши проблему моделювання компонентів СТС для діагностики їх параметрів виявилося, що для будь-якої технічної конструкції (технічного об'єкту) в наш час можна побудувати задовільні за точністю математичні моделі та алгоритм пошуку оптимуму із заданим критерієм.

Щодо особливостей математичного моделювання параметрів людини - „живої” компоненти СТС та взаємодії „людина - техніка”, то тут переважно йдеться про врахування та моделювання суто фізіологічних або психофізичних параметрів людини-оператора та операторської діяльності в цілому. Слід зазначити, що операторськими функціями не обмежується людська діяльність в СТС. На роботу людини в СТС впливають не тільки властивості нервової системи, особливості її психічних процесів (відчуттів, сприймання, пам'яті, уваги, емоційної напруженості тощо), але й властивості її особистості, її психологічні та соціальні якості.

Однак, при математичному моделюванні процесу прийняття психодіагностичних рішень необхідно враховувати велику кількість якісних параметрів людини. Свого часу широке практичне використання для розв'язку таких задач знайшли експертні системи (ЕС). Проте, практичне їх використання дозволило виявити ряд суттєвих недоліків: за своєю природою вони не призначені для аналітичної обробки великих об'ємів інформації; використання ЕС для вирішення слабоструктурованих задач вимагає наявності інженерів знань з предметної області, що ускладнює роботу кінцевого користувача; розробники ЕС зіткнулися з проблемою отримання знань від експертів, оскільки виявилося, що вони часто не можуть виразити всі свої знання, накопичені в результаті своєї практичної діяльності і які складають внутрішню інтуїцію фахівця.

У зв'язку з цим, необхідно створити систему підтримки прийняття психодіагностичних рішень в СТС, як систему підготовки даних для прийняття ефективних управлінських рішень про відповідність параметрів психосоціальної сфери конкретної людини вимогам певних типів діяльності. Це, в свою чергу, обумовлює потребу у спеціальних дослідженнях проблеми діагностики психосоціальних характеристик людини та побудови математичної моделі ПСС на засадах нечіткої логіки.

У другому розділі „Дослідження загальних аспектів проблеми моделювання “живої” компоненти соціотехнічної системи” проаналізовано різні варіанти психодіагностичних підходів, виділено основні задачі системного підходу в галузі прикладної психодіагностики. Наведено математичні моделі типологічного простору та суб'єктивного простору особистості, які є спробою нових інтегральних підходів до проблеми врахування властивостей людини в СТС. Запропоновано алгоритм, який дозволяє фіксованій множині якісних оцінок параметрів психосоціальної сфери конкретної людини поставити у відповідність рішення про рівень розвитку її соціально-психологічної зрілості, що є інтегральною характеристикою для оцінки ЛФ в СТС.

Сучасна науково-технічна революція привела до суттєвих змін умов, засобів і характеру трудової діяльності, у зв'язку з чим, психологічна проблематика набула актуального значення. Постала необхідність вивчення тих властивостей людини, яких зазвичай характеризують як психологічні. Розуміючи важливість проблеми особистості, в дисертаційній роботі приділяється велика увага її вивченню.

Установлено, що проблема багатовимірної класифікації властивостей людини складає одне з найактуальніших завдань усієї психологічної науки і до сих пір немає єдиного підходу до його розв'язання.

Запропоновано систему підтримки прийняття психодіагностичного рішення (СПППР) (рис. 1) щодо параметрів ПСС, яка враховує психічний статус людини (інтелект, емоційну сферу, характер) та соціальний статус (ситуаційні характеристики, моральність, соціальну адаптацію). СПППР є інструментарієм підготовки даних для особи, що приймає рішення (ОПР).

Результати проективних методик обробляються за допомогою комп'ютерної програми, яка видає у кількісній та якісних формах інформацію про рівень параметрів ПСС. Слід зазначити, що поняття ПСС людини є досить об'ємним і виникає потреба у його конкретизації, наприклад, через поняття соціально-психологічної зрілості, яка проявляється у самосвідомості (системі внутрішніх відношень людини до себе), активності життєвої позиції (цілеспрямованості, соціальній адаптованості, загальному рівню обізнаності та культури) та потребі в самореалізації. Поняття СПЗ характеризує тенденцію особистісного розвитку в цілому, його можна вважати інтегральною характеристикою для оцінки людини в СТС.

Для прийняття рішення про рівень розвитку СПЗ людини в роботі пропонується побудувати відповідну математичну модель на основі лінгвістичної апроксимації із застосування композиційного правила нечіткого логічного виводу.

Функціональну залежність СПЗ від вхідних параметрів ПСС представимо у вигляді:

Вважаємо відомими:

· множину рішень (терм-множину змінної ) в предметній області, яку розглядають (про рівень розвитку СПЗ);

· функції належності, які дозволяють представити кожний клас у вигляді нечіткої множини; - ступінь належності елемента терму-рішенню , ; ; () - бальна оцінка, що відповідає найменшому (найбільшому) значенню вихідної змінної ; - потужність множини, причому у загальному випадку .

· множину параметрів ПСС людини , які впливають на рішення про рівень розвитку СПЗ;

· множини лінгвістичних термів для якісної оцінки параметрів ПСС ;

· функції належності, які дозволяють представляти якісні терми параметрів ПСС у вигляді нечітких множин;

· матрицю знань, у яку заносяться результати так званого віртуального (уявного) експерименту, в процесі якого експерт відповідає на запитання: якою буде лінгвістична оцінка вихідного показника при заданому сполученні лінгвістичних оцінок факторів.

Потрібно розробити алгоритм прийняття рішення, який дозволяє фіксованій множині, якісних оцінок параметрів ПСС конкретної людини поставити у відповідність рішення про рівень розвитку її СПЗ. Ідея алгоритму полягає у використанні композиційного правила виводу, яке узагальнюється на випадок одного виходу та входів, що відповідає матриці знань.

У відповідності до композиційного правила, рішенням є нечітка множина , яка обчислюється за формулою:

Для інтерпретації нечіткої множини , необхідно знайти нечітку множину , яка є найближчою до нечіткої множини . Для розв'язання цієї задачі використовується алгоритм, заснований на мінімізації узагальненої відстані за Хеммінгом, що обумовлено міркуваннями простоти обчислювальної процедури.

У третьому розділі „Розроблення та дослідження математичної моделі діагностики психосоціальної сфери та соціально-психологічної зрілості людини на засадах нечіткої логіки” представлено методику та основні етапи проведення експериментального дослідження параметрів ПСС, аналіз результатів кореляційного дослідження, а також на основі розробленої математичної моделі здійснено ідентифікацію рівня СПЗ людини в СТС.

Зокрема, визначено перелік базових ознак, які описують психічний та соціальний статуси людини (в роботі їх запропоновано 64); обґрунтовано доцільність вибору діагностичних методик, які покладені в основу комп'ютерної експрес-діагностичної програми (лаконічність, простота, цікавість, оригінальність вибору стимульного матеріалу, який впливає одночасно на різні сторони людської психіки і т.п.); розроблено анкету, яка містить всю необхідну для експерименту інформацію про респондента; створено комп'ютерну експрес-діагностичну програму, яка визначає в кількісній та якісній формах ступінь прояву iснуючих характерологiчних та поведiнкових властивостей особистостi (її ПСС); виявлено стійкі взаємозв'язки між параметрами ПСС (в результаті проведеного кореляційного аналізу), що дозволило мінімізувати кількість параметрів (з 64 до 29); побудовано математичну модель діагностики СПЗ.

Математична модель процесу діагностики соціально-психологічної зрілості людини зводиться до задачі ідентифікації нелінійних об'єктів з одним виходом і багатьма входами. Особливість цієї задачі в тому, що взаємозв'язок „вхід - вихід” задається у вигляді експертних висловлювань: ЯКЩО <входи>, ТО <вихід>, які є нечіткими базами знань.

Але враховуючи досить велику кількість вхідних даних (параметри ПСС), що ускладнює побудову нечіткої бази знань, виявилося доцільним провести класифікацію (ієрархію) вхідних змінних і побудувати узагальнене дерево логічного виводу, яке визначає систему вкладених одна в одну нечітких баз знань меншої розмірності.

Мінімізація кількості параметрів ПСС за допомогою встановлених значущих кореляційних зв'язків призвела до можливості згрупувати їх у блоки за психологічним змістом. Сформувалася певна структура (ієрархія), яка може бути умовно позначена єдиним поняттям соціально-психологічної зрілості, що у значній мірі відповідає поняттю соціально-психологічної зрілості, відомому у психологічній науці. Змістове наповнення блоків підтверджено за допомогою експертної оцінки.

Ієрархічний взаємозв'язок між вхідними змінними, класами вхідних змінних і вихідною змінною (інтегральним показником) подано у вигляді дерева.

Проілюстрована структурна модель діагностики рівня соціально-психологічної зрілості людини фактично містить сім моделей: 1) модель рівня самосвідомості людини; 2) модель рівня активності життєвої позиції; 3) модель рівня потреби в самореалізації; 4) модель рівня цілеспрямованості індивіда; 5) модель рівня соціальної адаптованості; 6) модель загального рівня обізнаності та культури; 7) модель рівня комунікативних вмінь.

Дереву логічного виводу відповідає така система співвідношень: (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8).

В загальному випадку вважаємо, що всі змінні, які стоять у вершинах дерева, є лінгвістичними змінними з наступними термами: - множина термів для оцінки змінної R; - множина термів для оцінки змінної ; - множина термів для оцінки змінної ; - множина термів для оцінки змінної ; - множина термів для оцінки змінної x_i, ; - множина термів для оцінки змінної z_j, ; - множина термів для оцінки змінної . Потужності всіх множин, тобто кількості термів, які використовуються для оцінки лінгвістичних змінних, в загальному випадку можуть бути різними.

Інформацію про співвідношення (1)-(8) представимо у вигляді нечітких баз знань, які містять логічні висловлювання про взаємозв'язки вхідних та вихідних змінних. Із застосуванням операцій перетину () та об'єднання () множин нечіткі бази знань можна подати у такій формі: (9), (10), (11), (12), (13), (14), (15), (16).

Визначена система нечітких логічних висловлювань (9)-(16) описує експертну інформацію про співвідношення (1)-(8), що відповідає узагальненому дереву взаємозв'язку „вхідні змінні - вихідна змінна”. Поставимо у відповідність співвідношенням (1)-(8) нечіткі логічні рівняння, які зв'язують функції належності нечітких термів вхідних та вихідних змінних. Згідно підходу О.П. Ротштейна, щоб отримати ці рівняння потрібно замінити нечіткі множини в лівих та правих частинах висловлювань (9)-(16), на відповідні функції належності, а операції І та АБО над нечіткими множинами замінити операціями (min) та (max) над відповідними функціями належності: (17), (18), (19), (20), (21), (22), (23), (24).

Отримана система співвідношень (17)-(24) повністю відповідає узагальненому дереву логічного виводу.

Відповідно, алгоритм нечіткого логічного виводу, що використовує узагальнене дерево виводу, є таким:

1) зафіксувати вектор значень вхідних змінних параметрів ПСС - ;

2) визначити значення функцій належності термів-оцінок вхідних змінних , ;

3) використовуючи співвідношення (17)-(24) обчислити функції належності термів-оцінок вихідної величини , яка відповідає вектору значень вхідних змінних ;

4) визначити оцінку , функція належності якої є максимальною: (25).

Для застосування алгоритму, розробленого в цьому розділі, необхідно мати функції належностей, які дозволяють представляти параметри ПСС та СПЗ індивіда у вигляді нечітких множин.

Враховуючи, що в результаті тестування та комп'ютерної діагностики одержані дані про рівень розвитку параметрів ПСС в переважній більшості випадків інтерпретуються у трьох термах: Н = низький, С = середній, В = високий, в моделі діагностики СПЗ, яка описується залежностями (1)-(8), запропоновано лінгвістичні змінні оцінювати трьома нечіткими термами, які визначені за допомогою трикутних функцій належності (рис. 3). Для прийняття більш точного діагностичного рішення про рівень СПЗ, експертами-психологами рекомендовано лінгвістичні змінні оцінювати п'ятьма нечіткими термами: Н = низький, нС = нижче середнього, С = середній, вС = вище середнього, В = високий, що визначені за допомогою кусково-лінійних функцій належності (рис. 4).

Вибір саме цих функцій належностей обумовлений тим, що вони добре описують реальні функції належності, які отримані в роботі методом обробки статистичних даних.

На основі бази знань і функцій належності термів складаються нечіткі логічні рівняння, що формують модель діагностики СПЗ.

У побудованій моделі лінгвістичним висловлюванням баз знань та їх логічним висловлюванням відповідають 38 нечітких логічних рівнянь.

Відповідність результатів нечіткого логічного виводу і реального параметра моделювання, тобто адекватність моделі, визначається двома основними параметрами - якістю функції належності та якістю бази знань. Якістю функції належності є ступінь її відповідності реальним значенням належності змінної нечіткому логічному терму. Якість бази знань визначається відповідністю та коректністю самих правил. Порівняння експериментальних даних (рішення експертів-психологів про рівень СПЗ) та теоретичних (за допомогою розробленої моделі) для 156 респондентів свідчить про високу, з точки зору практичного застосування, якість побудованої математичної моделі.

Розділ завершує опис способу оцінки ЛФ в СТС. Центральним елементом цього способу є алгоритм та програма прийняття рішення про рівень СПЗ людини на базі нечітких логічних рівнянь та матриць знань, враховуючи параметри ПСС.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано наукове завдання побудови математичної моделі психосоціальної сфери людини для системи підтримки прийняття психодіагностичних рішень на засадах нечіткої логіки з метою покращання функціонування соціотехнічних систем. Результати проведеного дослідження дозволяють стверджувати:

1. Найбільш ефективними і перспективними на сьогодні методами дослідження та моделювання компонентів СТС можна вважати методи побудови нечітких моделей, оскільки вони дозволяють враховувати складні внутрішні взаємозв'язки в досліджуваних об'єктах.

2. Основні труднощі розв'язання задач психодіагностики (оцінки ЛФ в СТС) обумовлені необхідністю врахування великої кількості якісних параметрів людини, а також відсутністю аналітичних залежностей, які б зв'язували параметри ПСС людини і діагностичне рішення про рівень СПЗ. Застосування апарату нечітких множин для розв'язання задач психодіагностики повинно здійснюватися на основі принципів лінгвістичності параметрів ПСС людини і діагностичного рішення про рівень СПЗ, а також лінгвістичності та ієрархічності діагностичних знань.

3. Визначені параметри ПСС та СПЗ дозволяють описати психічний та соціальний статуси людини, в результаті проведеного кореляційного аналізу вдалося мінімізувати кількість діагностованих параметрів з 64 до 29.

4. Розроблена математична модель ідентифікації рівня СПЗ дозволяє формалізувати процедуру прийняття діагностичного рішення на базі нечіткої логіки для якісних параметрів ПСС людини. Встановлені причинно-наслідкові зв'язки „параметри психосоціальної сфери - рівень соціально-психологічної зрілості” використані у процедурі підбору та просуванні кадрів, розподілі функцій та обов'язків між працівниками ЛНБ ім. В.Стефаника НАН України, Львівського коледжу Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій, Дослідницького Центру Міністерства освіти і науки України та у навчально-виховному процесі Національного університету „Львівська політехніка”.

5. Створена система підтримки прийняття психодіагностичних рішень допомагає приймати ефективні управлінські рішення для покращання кадрового забезпечення СТС, розв'язку проблем профпридатності та профвідбору.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Петровська І.Р. Математичне моделювання процесу діагностики соціально-психологічної зрілості людини як компонента соціотехнічної системи // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Вип. 3. - Тернопіль, 2005. - С. 175-181.

2. Ієвлєв О.М., Петровська І.Р. Актуальні аспекти моделювання відгуку людини та її психосоціальної сфери у біотехнічній системі // Вісник Державного університету "Львівська політехніка": "Комп'ютерна інженерія та інформаційні технології". - № 322. - Львів, 1997. - С. 45-50.

3. Петровська І.Р., Ієвлєв О.М. Аналіз професійно-важливих якостей особистості в комунікаційній сфері. Невербальний аспект // Науковий вісник Українського державного лісотехнічного університету. - Вип. 9.4. - Львів, 1998. -С. 183-189.

4. Петровська І.Р. Використання математичної моделі психосоціальної сфери для ефективного управління людським фактором у сучасних умовах // Bісник Державного університету "Львівська політехніка": "Проблеми економіки та управління". - № 338. - Львів, 1998. - С. 48-54.

5. Петровська І.Р. Математична модель діагностики параметрів оператора ергатичної системи // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. - Вип. 8: Неруйнівний контроль та діагностика неоднорідних об'єктів. - Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка, 2003. - С. 244-250.

6. Петровська І.Р. Моделювання компонентів людино-машинних систем для діагностики їх параметрів // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. - Вип. 5. - Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка, 2000. - С. 212-218.

7. Петровська І.Р. Особливості математичного моделювання експрес-діагностичної системи контролю властивостей людини // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. - Вип. 4. - Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка, 1999. - С. 200-204.

8. Петровська І.Р. Про деякі аспекти вимірювання індивідуально-психологічних особливостей операторів // Матер. наук.-техн. конф. „Фізичні методи та засоби контролю матеріалів та виробів - „ЛЕОТЕСТ - 98”. - Київ-Львів: Вид-во ДЦ Міносвіти України, 1998. - С. 177-182.

9. Романець З.О., Петровська І.Р. Психолого-педагогічні аспекти формування професійної Я-концепції випускників вищих освітніх закладів // Матер. міжнар. наук.-метод. конф. „Сучасні технології навчання у навчальному процесі вищих освітніх закладів”. - Ч.1. - Рівне: РТДУ, 1999. - С. 106-110.

10. Кизименко Л.Д., Петровcька І.Р., Ієвлєв О.М. Математична модель психосоціальної сфери особистості та її використання при дослідженні відгуку людини у соціотехнічній системі (СТС) // Матер. міжнар. наук. конф. "Математичне моделювання в психологічних та педагогічних дослідженнях". - Дніпропетровськ, 1996. - С. 38-39.

11. Кизименко Л.Д., Петровська І.Р. Типологічний простір особистості як інструмент опису та контролю параметрів людини // Матер. наук.-техн. конф. "Фізичні методи та засоби контролю матеріалів та виробів "ЛЕОТЕСТ - 97", Славське Львівської обл., 1997. - С. 77-78.

12. Петровська І.Р. Комп'ютерна психодіагностика як один із способів підвищення ефективності управління навчальними закладами // Матер. Всеукраїнської наук.-практ. конф. “Управління в освіті”. - Львів, 2003.- С. 38.

13. Петровська І.Р. Діагностика соціально-психологічної зрілості для оцінки потенційних можливостей людини // Матер. ІІ-ї Міжнар. наук.-практ. конф. „Управління в освіті”. - Львів, 2005. - С. 51-52.

14. Петровська І.Р. Математичне моделювання процесу діагностики соціально-психологічної зрілості людини на засадах нечіткої логіки // Матер. VІІ-ї Міжнар. наук.-техн. конф. „Системний аналіз та інформаційні технології”. - Київ, 2005. - С. 66.

Размещено на Allbest.ru

...