Морфологический анализ

0
123

Метод многомерных матриц или  метод «морфологического ящика»

Этимология

Морфология (от гр. morphe — форма и logos — учение) —наука изучающая формы и строение неодушевленных и живых объектов (кристаллов, слов, артефактов, организмов)  без рассмотрения их функционирования.

1. Автор

 Фриц Цвикки (14 февраля 1898, Варна, Болгария —8 февраля 1974, Пасадена, США) — американский астроном швейцарского происхождения. Фю Цвикки работал в Швейцарском федеральном политехническом университете, расположенном в Цюрихе.  В 1925 году он эмигрировал в Соединенные Штаты, где  он продолжил свои исследования в Калифорнийском технологическом институте.

2. История 

В 30-е годы Ф. Цвикки впервые применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и предсказал благодаря этому существование нейтронных звезд.
Для решения технических задач морфологический анализ впервые был использован в 1942 г., когда Ф. Цвикки начал разрабатывать ракетные двигатели в фирме «Аэроджемн инжиниринг корпорейшн». Именно в это время данный подход получил наиболее полное обоснование и практическое применение.
В 1940-х и 50-х годах двадцатого столетия Цвикки впервые применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и разработке реактивных ракетных двигателей. Фриц Цвикки (1967, 1969) разработал обобщенную форму морфологического анализа (МА), которая представляет собой метод систематического структурирования и исследования возможных взаимосвязей внутри сложных объектов. Этот метод может быть распространен практически на любую проблемную область, которая может быть подвержена структурированию. В 1969 году он издал книгу, посвященную разработке морфологического анализа, в которой  отмечал, что многие свои открытия, он совершил, используя этот метод. Позднее подробное исследование морфологического моделирования было осуществлено Т. Ричи (1998, 2002, 2006, 2011).
Zwicky F. The morphological method of analysis and construction, Сourant, Anniversary Volume, 1948.
Zwicky, Fritz (1969), Discovery, Invention, Research — Through the Morphological Approach, Toronto: The Macmillian Company.
Ritchey, T. (1998). General Morphological Analysis: A general method for non-quantified modeling.
Ritchey, T. (2011) Wicked Problems/Social Messes: Decision support Modelling with Morphological Analysis. Berlin: Springer.

3. Описание метода

Морфологический анализ (MA) или общий морфологический анализ (GMA) — это метод творческого решения многомерных, сложных проблем путем их системного структурирования и изучения пространства всех возможных решений, а также эффективный инструмент создания креативных идей и разработки новых продуктов, технологий и услуг.
Морфологический анализ относится к хорошо структурированным эвристическим методам,  является расширением метода Списка атрибутов и имеет общие черты с  техникой Принудительных отношений.
Метод основывается на анализе атрибутов и параметров системы, генерировании альтернативных вариантов их представления, а также создании и выборе их новых комбинаций.

4. Сущность метода

Сущность морфологического анализа заключается в нахождении всех возможных вариантов реализации объекта или решения поставленной проблемы путём  построения многомерных матриц и комбинирования их элементов.
Данный метод основан на построении матрицы, в которой по вертикальной оси перечисляются все основные параметры объекта, а по горизонтальной — указывается возможно большее число вариантов их реализации. Комбинирование  полученных вариантов элементов объекта ведет к генерированию творческих идей и  решений.
Цель метода: Расширить  область поиска новых идей, путем систематического создания и исследования  как можно большего числа комбинаций  признаков объекта и альтернативных решений проблемы.
Механизм: Составление наиболее полного списка возможных вариантов представления параметров системы,  создание и выбор их оптимальных комбинаций.

5. Основные функции

1. Морфологический анализ используется для анализа  и решения сложных, практических проблем и нахождения наилучших решений среди самых разнообразных  возможностей.
2. Данный метод наиболее эффективен при решении  прикладных проблем и конструкторских разработок,  проектировании новых продуктов,  товаров и услуг.

6. Методологические и теоретические основания

1. Общий морфологический анализ (GMA) – представляет собой  методологический подход, обобщенное отношение к реальности, особый способ видения и стиль мышления.
«Морфологический анализ — это просто упорядоченный способ видения вещей» (Фриц Цвикки).
Морфологический анализ создает основу для системного мышления, направленного на выявление ключевых структурных параметров и всего разнообразия   вариантов их представленности, а также выбора их наиболее полезных комбинаций или узоров признаков.
 2. Морфологический анализ основывается на концепции универсальной связи между всеми объектами, событиями и сферами реальности. «… в конечной и истинной картине мира все связано со всем, и ничто не может быть отброшено априори как несущественное» (Фриц Цвикки).
 3. Морфологический анализ основан на комбинаторной природе творчества, которая была раскрыта и сформулирована в ряде концепций. В комбинаторных теориях творчество понимается как: Создание новых комбинаций элементов, взятых из отдаленных областей и выбор наиболее полезных из них (А. Пуанкаре, 1913) , «биссоциативные матрицы »представляющие собой смешение элементов, взятых из двух ранее несвязанных матриц мысли, в новую матрицу смысла (A. Костлер, 1964), реорганизация существующего опыта и создание на его основе новых комбинаций (А. Матейко, 1970), способность представлять комбинации двух или более концепций и образов (А. Ротенберг, 1980), комбинирование двух или более концепций внутри смыслового пространства с целью создания новой концепции (М. А. Боден, 1990), концептуальное сочетание и концептуальное смешение G. Fauconnier и M. Turner (2002), концептуальное комбинирование альтернативных структур знаний (G.M. Scott, D.C. Lonergan, M.D. Mumford, 2005).

7. Основные принципы

1. Единство анализа и синтеза
Морфологический анализ основан на универсальном методе анализа и синтеза, в котором противоположные компоненты взаимопроникают  и дополняет друг друга (Т. Ричи). Принцип единства анализа и синтеза действует во всех сферах жизнедеятельности человека.
метод многомерных матриц базируется на принципе анализа и создания и новых связей и отношений
1. Анализ –декомпозиция.
Разложение на компоненты. В проблеме выделяются ключевые параметры и их возможные альтернативы.
2. Синтез –композиция.
Установление принудительных отношений. Реализация этого  принципа  ведет к созданию  множества комбинаций альтернатив представления различных  параметров.
2. Структурно-параметрический принцип.  Реализация данного принципа позволяет представить каждый объект как систему взаимосвязанных структурных компонентов, существенных параметров, а также актуальных и потенциальных связей между ними. Этот метод связан с раскрытием и моделированием структурных отношений между различными аспектами объекта или проблемы. Это инструмент для выявления и исследования наборов возможных комбинаций, конфигураций и отношений между элементами.
3. Принцип комбинирования — основан на совокупности двух принципов: сочетания и совместимости, первый из которых позволяет сводить вместе несколько различных элементов, а второй  определяет возможность создания их оптимальных паттернов и идеальных узоров.
Морфологический анализ основан на комбинировании выделенных элементов или их признаков в процессе поиска решения проблем. Данный метод помогает создавать и выбирать новые полезные или потенциальные комбинации атрибутов, которые могут представлять собой будущие новые продукты и услуги.
4. Принцип упорядочивания и систематического перебора вариантов.  
Целью морфологического анализа является упорядочение процесса выдвижения и рассмотрения различных вариантов решения данной проблемы.
Упорядочивание способа исследования структуры и параметров объекта и систематизация перебора вариантов их представления позволяет расширить поле всех возможных решений и найти новые, неожиданные варианты, которые ранее не рассматривались. Систематическое исследование всех мыслимых комбинаций и альтернатив, порождает новую ценную информацию о способах совершенствования объектов и эффективном решении поставленных проблем.

Морфологическая матрица

Новые творческие идеи возникают в процессе комбинирования  известных элементов,  а применение морфологических матриц позволяет генерировать новизну целенаправленно и системно.
Морфологический анализ основан на построении матрицы, в которой определяются ключевые параметры объекта, указывается возможно большее число известных вариантов реализации этих параметров и  определяются  все возможные сочетания параметров по одному из каждого столбца.
Комбинирование выделенных вариантов реализации или представления элементов, ведет к нахождению самых неожиданных и сильных решений.

8. Процедура и этапы

В наиболее общем виде морфологический анализ представлен тремя основными этапами:
1. Создание матрицы и пространства решений.
2. Определение  возможных конфигураций и ограничений согласованности.
3. Оценка и выбор наиболее продуктивных идей и решений.
Важной процедурой в процессе анализа-анализа является сокращение общей совокупности возможных комбинаций до меньшего набора внутренне согласованных конфигураций, представляющих «пространство решений». Том Ричи (Tom Ritchey, 1998) назвал этот процесс «оценкой взаимной согласованности» (CCA).
Метод создания и совершенствования нового объекта включает следующие шаги:
1. Выбирается объект или продукт.
2. Составляется список основных параметров или частей объекта,
совокупность которых обеспечивает его функционирование  и на основе анализа и оценки выбираются самые значимые из них.
3. Для каждого параметра  или части перечисляются их возможные варианты исполнения или представления.
4. Выбираются оптимальные сочетания и комбинации возможных реализаций всех параметров или частей объекта.

5. На основе лучшей комбинации формируется творческая идея нового объекта.

Процедура решения проблем с помощью морфологического анализа. 
Определяются все возможные элементы, от которых может зависеть решение проблемы, перечисляются возможные значения этих элементов, а затем генерируются  альтернативные решения путем перебора всех возможных сочетаний этих значений.
1. Дать короткую и точную формулировку решаемой проблемы.
2. Выявить наиболее  важные характеристики и параметры решения проблемы и разместить их в вертикальной колонке матрицы.
3. Раскрыть и  внести в горизонтальные ячейки возможные варианты реализации каждого параметра и наиболее продуктивные альтернативы. Наибольшую ценность представляют новые и даже фантастические  варианты решений.
Совокупность всех внесенных вариантов и составляет содержание  морфологической матрицы, в которой возможны и пустые клетки.
4. Найти как можно больше комбинаций альтернативных вариантов решений и определить их функциональную ценность с точки зрения эффективности, новизны и осуществимости.
5.Выбрать и реализовать  наиболее продуктивные, желательные  и выполнимые решения проблемы.

9. Достоинства

1. Это хорошо структурированный метод, позволяющий существенно расширить область поиска решения и ввести в поле зрения варианты, которые при обычном рассмотрении проблемы могут быть упущены.
2. Применение морфологического анализа позволяет глубже понять сущность и структуру исследуемой проблемы или объекта.
3. Метод носит системный и целенаправленный характер, что позволяет упорядочивать имеющуюся информацию и генерировать новые творческие идеи решения проблем.
4. Морфологический анализ позволяет развивать уже имеющиеся идеи и совершенствовать объекты, а также генерировать новизну и создавать новые технологии, объекты и услуги.
5. Принцип морфологического анализа легко реализуется с помощью компьютерных средств и может быть использован в вычислительном творчестве (computational creativity), моделях искусственного интеллекта, струкутрно-параметрического синтеза, параметрической архитектуры и дизайна.

10. Недостатки и ограничения

1. Механический подход к анализу объекта ведет к генерированию большого количества вариантов, многие из которых оказываются лишены практического смысла.
2. При выборе ключевых параметров объекта могут быть упущены значимые факторы, что может существенно понижать эффективность полученных решений.
3. Пространство решений задач определяется границами построенной матрицы, а процесс создания нового происходит внутри морфологического ящика.
4. Современные проблемы реального мира крайне динамичны, неопределенны и неоднозначны, а их сценарии развития часто непредсказуемы и лежат за пределами заданных границ морфологического пространства.
5. Успех метода напрямую зависит от субъективных процессов оценки и выбора, а отсутствие критериев отбора полезных комбинаций и вариантов решений делает возможным утраты полезных и значимых альтернатив.
6. Морфологический анализ увеличивает вероятность получения интересного решения, но не гарантирует его.
7. Комбинирование как инструмент генерации новизны, является только одним  из целого спектра механизмов творческой деятельности. В связи с этим, в этом методе конвергентного мышление преобладает над дивергентным, а рациональный анализ над интуитивным решением проблем и преобразующим воображением.
Навигация по теме<< Предыдущая записьСледующая запись >>