Графическое представление сложной технической информации

1
Графическое представление сложной технической информации
(визуальное моделирование)
(графика креативности)
Полиэкранное мышление
Талантливое воображение одновременно зажигает три экрана (рис.1):
видны надсистема (группа деревьев), система (дерево), подсистема (лист).
Это минимальная схема. При необходимости включаются и другие
экраны: наднадсистема (лес) и подподсистема (клетка листа).
Главный смысл экранов заключается в том, что все это видно в
развитии, потому, что работают боковые экраны, показывающие прошлое и
будущее на каждом уровне. Девять (минимум девять) экранов системно и
динамично отражают системный и динамичный мир (рис. 2).
Гениальное мышление заставляет работать большое количество
экранов: вверх и вниз по иерархии систем, левее экрана 4 (в глубь прошлого)
и правее экрана 7 (в глубь будущего).
Сложно устроены и сами экраны. Во-первых, они двойные: на каждом
экране
одновременно
изображение
и
антиизображение
(объект
и
антиобъект). Во-вторых, меняются размеры изображений – то резко
увеличиваются, то столь же резко уменьшаются.
2 экран
1 экран
3 экран
Рис. 1
Цель ТРИЗ: опираясь на изучение объективных закономерностей
развития технических систем, дать правила организации мышления по
2
многоэкранной схеме.
Девятиэкранное мышление в вопросах
(Шустерман З.Г., Шустерман М.Н.)
Вопросы
Прошлое
Частью чего (какой
надсистемы)
является
рассматриваемый
объект?
Что
из
себя
представляет
сам
объект (система)?
Из
каких
компонентов
(частей, подсистем)
состоит объект?
Каково
прошлое Какова
этой надсистемы?
надсистема
настоящем?
Настоящее
Будущее
эта Как изменится эта
в надсистема
в
будущем?
Каково
прошлое Какова эта система Как изменится эта
этой системы?
в настоящем?
система в будущем?
Из чего (из каких Из
каких
подсистем) состоял компонентов
объект (система) в (подсистем) состоит
прошлом?
объект в настоящее
время?
ПРОШЛОЕ
НАСТОЯЩЕЕ
Какими
будут
компоненты
системы
в
будущем?
БУДУЩЕЕ
Надсистема
Надсистема
Надсистема
Система
Система
Система
Подсистема
Подсистема
Подсистема
рис.2.
3
Иерархические схемы
Рис. 3.
Иерархическая схема – это упрощенная ментальная карта, отражающая
левополушарное логическое мышление. Здесь не предполагается образная
формулировка мыслей и решений, не применяются рисунки и символы.
Тема дробится на части, каждая часть дробится на элементы и так
далее.
Зато здесь можно представлять информацию, связанную как с
функциями системы, так и с особенностями ее структуры.
Благодаря применению иерархических схем, можно проследить
развитие одной из идей на значительную глубину и во всех подробностях
Две задачи:
Экспертная – на основании данных настоящего описать прошлое и
предсказать будущее. Решение этой задачи – сценарий.
Конструкторская – создать нечто с заранее заданными свойствами (или
не допустить возникновения чего-то с заданными свойствами). Решение этой
задачи – проект.
Система
–
это
совокупность,
обладающая
интегративным
(эмерджентным) свойством. Это свойство не равно сумме свойств отдельных
компонентов.
Схемы можно строить средствами M.Word/
4
Рис. 4 . Организационная диаграмма. Отображает структуры отношений
Свойства системы:
 Отграниченность (только конкретная совокуптость, дающая
эмерджентность)
 Открытость (связи с внешней средой)
 Множественность (наличие составляющих частей)
 Взаимосвязанность компонентов (системные связи)
МАЙНД-МЭП, КАК СРЕДСТВО ГРАФИКИ КРЕАТИВНОСТИ
Мeтoд мeнтaльнoй (мыcлитeльнoй) кapты или Maйнд-Mэп, paзpaбoтaн
извecтным aнглийcким пcиxoлoгом Toни Бyзaнoм.
Мeтoд oпиpaeтcя нa
нayчныe знaния o зaкoнax paбoты мoзгa.
Как отмечат сам автор, «cтpyктypa Maйнд-Mэп yникaльным oбpaзoм
вocпpoизвoдит мexaнизмы нaшeй пaмяти. Oтxoдящиe oт цeнтpa Maйнд-Mэп
oтвeтвлeния мoжнo cpaвнить c нeйpoнными дopoжкaми (или "дopoжкaми
пaмяти"), кoтopыe oбpaзyютcя нepвными клeткaми пpи пepeдaчe ими
инфopмaции дpyг дpyгу. Coвoкyпнocть этиx дopoжeк и пpeдcтaвляeт coбoй
мeнтaльныe кapты. И чeм чaщe мы в ниx зaглядывaeм— пoвтopяeм, тeм нижe
биoэлeктpичecкoe coпpoтивлeниe, вoзникaющee нa пyти их пpoxoждeния, тeм
пpoдyктивнee нaшa пaмять, a чeм бoльшe тaкиx дopoжeк мы coздaeм и
иcпoльзyeм, тeм бoльшe cooбpaзитeльнocть, тeм эффeктивнee пpoцecc
5
мышлeния, ycпeшнee чeлoвeк».
Бyзaн oпpeдeляeт Maйнд-Mэп кaк «мoщнyю гpaфичecкyю тexникy», в
ocнoвe кoтopoй лeжaт cлeдyющиe пpинципы:
1 Пpeдмeт изyчeния пpeдcтaвлeн кapтинкoй, котopaя pacпoлaгaeтcя в
цeнтpe лиcтa.
2. Ocнoвныe идeи изoбpaжaютcя oтвeтвлeниями, иcxoдящими из
цeнтpaльнoй кapтинки.
3. Mыcли нaд oтвeтвлeниями oбoзнaчaютcя ключeвoй кapтинoй или
ключeвым cлoвoм, нaпиcaнным пeчaтными бyквaми.
4.
Meнee
вaжныe
accoциaции
зaнимaют
мecто
нaд
линиями,
пpимыкaющими к ocнoвным отвeтвлeниям.
Как отмечают психологи, / /, однa eдиницa инфopмaции мoжeт cтaть
иcтoчником oгpoмнoгo кoличecтвa accoциaций, кoтopыe, в cвoю oчepeдь,
дeлaют толчoк к пoявлeнию мнoжecтвa нoвыx. «Лyчиcтoe мышлeниe», тaким
oбpaзoм, — ecтecтвeнный пpoцecc, oтpaжaющий paбoтy мoзгa на тонкoм
ypoвнe, a Maйнд-Mэп являeтcя внeшним гpaфичecким пpoявлeниeм этой
кoнцeпции.
Составление Майнд-мэп и их последующее уточнение и дополнение –
это и есть когнитивный процесс освоения проблемы.
Исследования
гемисферологии
показали,
что
главные
ресурсы
интеллекта связаны с организацией активного взаимодействия правого и
левого
полушария
мозга.
Преподавание
инженерных
дисциплин,
опирающееся на отработку этого взаимодействия, обеспечивает новое, более
высокое качество технического образования.
Карты Майнд мэп или ментальные (либо когнитивные) карты могут
быть разных видов. При отработке технологических тем подходят
операционные (функциональные) карты. Для задач изучения конструкций
используются предметные карты.
6
Ментальные
карты
могут
быть
рациональные
и
образные
(иррациональные). В первом случае они представляют некое иерархическое
дерево, или набор экранов, построенных по определенному алгоритму и
выраженных словесными терминами и определениями, в том числе
техническими.
Во втором случае это организованная композиция семантических
знаков, символов, картин. Слова используются как метафоры, несущие
правополушарные стимулы.
Можно с успехом использовать и ментальные карты смешанного типа.
Слова,
технические
термины,
поясняющие
проблему,
усиливаются
картинкой или словесной метафорой, соответствующей смыслу изучаемой
темы.
Представляется, что есть некоторая аналогия между Майнд мэп и
функционированием межполушарной спайки – в обоих случаях происходит
синтез логической и образной компонент информации.
Важно,
что
центральная
метафора
карты,
минуя
сложные
теоретические построения и объяснения, программирует сознание на
правильнуюрасчетную стратегию. В настоящее время эта стратегия
заключается в расчете платы в момент, максимально опасный для
конструкции
–
максимального
виброускорения,
вибронапряжения,
виброперемещения (стрелы прогиба).
Благодаря такому подходу указанные карты являются средством
визуализации сложного технического объекта или явления (технологии,
конструкции и даже их концепций, вариантов и т.д.).
Для построения Майнд мэп можно использовать цветные карандаши,
фломастеры, а можно использовать компьютерные программы
7
Рис. 5. Постоение карты в программе Mind Manager
«Рыбий скелет»
Идеи
Тема
Идеи
Рис. 6.
8
Этот вид диаграмм позволяет эффективно находить решения в
сложных ситуациях и вырабатывать новые идеи.
Главная проблема записывается в «голове» рыбы. Далее каждая
возникающая идея записывается у «боковых косточек», которые отходят от
«хребта» с каждой стороны. «Ребра» можно дополнять дополнительными
идеями в виде мелких косточек.
Рис. 7. Построение карты в программе M.Vizio
Длина рыбы зависит от сложности проблемы и изобретательности
автора.
Рекомендуется у головы помещать самые очевидные и легко
реализуемые идеи, а у хвоста – наиболее сложные и требующие детальной
проработки. Рассмотрение и анализ построенной схемы надо также начинать
с головы, перемещаясь к костлявому хвосту рыбы. Если поступить наоборот,
то можно погрязнуть в запутанных и сложных идеях и не добиться решения
задачи.
9
Пирамиды
Цели
Стратегии
Список конкретных дел
Пирамида
–
очень
Рис. 8.
удачный визуальный
образ.
Она
всегда
символизирует нечто очень основательное. У нее широкое основание при
остроконечной вершине. Такая фигура как нельзя лучше отображает многие
бизнес-модели.
Например, пирамидой можно представить иерархическую организацию
предприятия с одним директором, небольшим количеством менеджеров
среднего звена и множеством рядовых работников.
Ступенчатая пирамида дает представление о системе, которая
развивается пошагово.
Перевернутая пирамида становится крайне нестабильной. Она похожа
на компанию, у которой слишком много начальников и мало работников.
С помощью пирамиды можно акцентировать важность той или иной
прослойки системы (например, клиентов).
10
Сетевой график
Задача
Событие
(задача выполнена)
Рис. 9.
В основе построения сетевого графика лежит сетевое планирование и
анализ. Впервые он был использован в вооруженных силах США.
Его
использовали и продолжают использовать во время работы над крупными
проектами.
С помощью этой системы можно спланировать самый сложный проект
так, чтобы успеть завершить работы в срок и с минимальными затратами.
Для построения такого графика необходимо составить полный
перечень задач (крупных и мелких) и выстроить последовательность их
выполнения, так, чтобы по времени они были увязаны (не было простоев).
11
Рис. 10.
На графике хорошо видно, как можно различные задачи решать
параллельно, что экономит время и средства.
Главное – можно выбрать (построить) наиболее короткий путь
решения проблемы.
Диаграмма Ганта
Диаграмма Ганта (также называемая «ленточной»), содержит набор
интервалов, расположенных на оси времени и отражает использование
объектами (точками) ресурсов (серий). Этот вид диаграммы широко
используется для визуализации хода выполнения задач, планирования
ресурсов,
графика
рабочего
времени
и
других
данных,
которые
представляются не конкретными числовыми значениями, а набором
временных интервалов:
12
Рис. 11.
В типичной диаграмме Ганта отдельные задачи и операции проекта
перечислены с левой стороны диаграммы, шкала времени отображается
сверху,
а
длительности
каждой
задачи
и
операции
показаны
горизонтальными полосками (лентами) от даты начала до даты завершения.
Цветущий лотос
Цветущий
лотос
позволяет
эффективно
членить
проблему
на
подпроблемы и рассматривать каждую из подпроблем, как самостоятельную
задачу. В результате можно выявить и отсортировать наиболее важные
аспекты решения проблемы и отбросить не слишком важные.
Если деление на подпроблемы производить по одному и тому же
основанию, то цветущий лотос превращается в наглядую морфологическую
схему.
Важно также, что схема цветущего лотоса соответствует так
называемому «магическому числу Миллера». Число Миллера – это предел
пропускной способности кратковременной памяти (7±2) единиц (чанков).
Чанк – это запоминаемый отрезок информации.
Свойство человеческой психики – одновременно обрабатывать 7±2
(золотое число Миллера) независимых понятия, учитывать системные
эффекты,
возникающие
при
одновременной
реализации
нескольких
13
независимых факторов – обеспечивает высокий креативный результат от
использования цветущего лотоса.
А
Б
А
Г
В
Б
В
Г
Д
Д
Тема
Е
Е
Ж
З
Ж
З
Рис. 12.
1.Записать свою проблему или задачу в центральном квадрате.
2. В восемь остальных квадратов записать другие пришедшие на ум
идеи.
3. Перенести каждую из восьми идей в центр восьми больших
квадратов, расположенных вокруг центрального. Теперь каждая из них будет
рассмотрена как отдельная проблема.
Дендрограмма
Дендрограмма представляет собой специализированный вид диаграмм,
используемый, чаще всего, для визуализации результатов кластерного
14
анализа. В общем случае дендрограмма показывает, насколько одни объекты
похожи на другие объекты, или на группы объектов (корреляция).
Сравниваемые объекты располагаются на одной оси дендрограммы, а другая
ось содержит значения расстояния между объектами. Чем меньше расстояние
- тем больше объекты похожи друг на друга:
Дендрограммы отражают специфику иерархического группирования.
Кластерный анализ позволяет разделить исходный набор исследуемых
объектов на группы объектов, таким образом, чтобы каждый объект был
более схож с объектами из своей группы, чем с объектами других групп.
Анализируя в дальнейшем полученные группы, называемые кластерами,
можно определить, чем характеризуется та или иная группа, принять
решение о методах работы с объектами различных групп. Например, при
помощи кластерного анализа можно разделить клиентов, с которыми
работает компания, на группы, для того, чтобы применять различные
стратегии при работе с ними:
Методы кластерного анализа
Методы кластерного анализа можно разделить на две группы:


иерархические;
неиерархические.
Каждая из групп включает множество подходов и алгоритмов.
Используя различные методы кластерного анализа, аналитик может получить
различные решения для одних и тех же данных. Это считается нормальным
явлением.
Иерархические методы кластерного анализа
Суть иерархической кластеризации состоит в последовательном объединении
меньших кластеров в большие или разделении больших кластеров на
меньшие.
Иерархические агломеративные методы (Agglomerative Nesting, AGNES)
Эта группа методов характеризуется последовательным объединением
исходных элементов и соответствующим уменьшением числа кластеров.
В начале работы алгоритма все объекты являются отдельными кластерами.
На первом шаге наиболее похожие объекты объединяются в кластер. На
последующих шагах объединение продолжается до тех пор, пока все объекты
не будут составлять один кластер.
15
Дендрограмма описывает близость отдельных точек и кластеров друг к
другу, представляет в графическом виде последовательность объединения
(разделения) кластеров.
Дендрограмма (dendrogram) - древовидная диаграмма, содержащая n
уровней, каждый из которых соответствует одному из шагов процесса
последовательного укрупнения кластеров.
Дендрограмму также называют древовидной схемой, деревом объединения
кластеров, деревом иерархической структуры.
Дендрограмма представляет собой вложенную группировку объектов,
которая изменяется на различных уровнях иерархии.
Существует много способов построения дендограмм. В дендограмме объекты
могут располагаться вертикально или горизонтально. Пример вертикальной
дендрограммы приведен на рис. 13.4.
Пример вертикальной дендрограммы
Пример горизонтальной дендрограммы