مبانی نظری و پیشینه تحقیق تئوری خاکستری

تئوری خاکستری

۲-۲-۱- مقدمه

تئوری سیستم­های خاکستری اولین بار در سال ۱۹۸۲ توسط دنگ مطرح شد. سیستم­های خاکستری به سیستم­هایی گفته می­شود که حاوی اطلاعات ناقص شناخته شده و شناخته نشده باشند. این تئوری در مواردی مثل تجزيه و تحليل، مدل‌سازی، پيش‌بيني، تصميم‌گيري و کنترل می­تواند مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به جذابیت­های این تئوری و ناآشنا بودن این تئوری در کشور ما تا اندازه ای سعی شده است که در این مقاله به معرفی اين تئوري پرداخته شود.

۲-۲-۲- تعریف تئوری خاکستری

در دنیاي اطراف ما سیستم­هاي گوناگون و فراوانی وجود دارد که هر روزه با آن­ها مواجه می­باشیم  و مجبور به تصمیم­گیري­هاي مناسب در مورد آن­ها هستیم. این سیستم­ها داراي اجزا و زیرسیستم­هاي خاص خود می­باشند که براي شناخت آن­ها بایستی علاوه بر شناخت این اجزا، روابط بین آن­ها و هم­چنین ساختار  سیستم نیز معلوم گردد. اما اتخاذ تصمیمات درست نیازمند وجود اطلاعات کافی می­باشد که  درعمل کمتر سیستمی را می­توان یافت که تمام اطلاعات آن شناخته شده باشند. چرا که تعیین تمام اجزا و روابط بین آن­ها در بیشتر سیستم­ها یا غیرممکن بوده و یا بسیار پرهزینه و غیراقتصادي می­باشد. سیستم­هاي اجتماعی، سیستم­هاي زیست محیطی، سیستم­هاي اقتصادي، سیستم آناتومی انسان از جمله این موارد می­باشند. در حال حاضر و با توجه به دانش فعلی بشر، براي مواجهه با این سیستم­هاي پیچیده، مجبورهستیم که بسیاري از ابعاد این سیستم­ها را ساده­سازي کرده و در طی این فرآیند، شاخ و برگ اطلاعات را حذف کنیم که گاهی در پایان، سیستم مدلسازی شده به یک «شیر بی یال و دم» شبیه خواهد شد و در بهترین حالت  تصویر مبهمی از سیستم اصلی را به­دست می­دهد که آن نیز فقط بخشی از اطلاعات را در اختیار ما قرار می­دهد. از آنجا که همواره اطلاعاتی که از سیستم­هاي دردست بررسی، حاصل می­شود ناکامل هستند لذا عدم اطمینان نیز به عنوان جزء لاینفک این سیستم­ها همواره خودنمایی می­کند که این امر به نوبه خود مواجهه و تصمیم­گیري در مورد این سیستم­ها را با مشکل بزرگتري روبرو می­نماید. اگر اطلاعات واضح و شفاف یک سیستم را بارنگ سفید و اطلاعات کاملآ ناشناخته یک سیستم را با رنگ سیاه تجسم کنیم در این صورت خواهیم دید که اطلاعات مربوط به بیشتر سیستم­هاي موجود در طبیعت اطلاعات سفید(کاملآ شناخته شده) و یا سیاه( کاملآ ناشناخته) نیستند، بلکه مخلوطی از آن دو یعنی به رنگ خاکستري می­باشند. بنابراین خاکستري بودن یک سیستم، امري مطلق و سیاه و سفید بودن آن، امري نسبی است. این گونه سیستم­ها را سیستم خاکستري می­نامند. از آنجا که اصلی­ترین مشخصه­ي یک سیستم خاکستري، کامل نبودن اطلاعات مربوط به آن سیستم است لذا این موضوع، نقطه اساسی براي شروع بررسی این گونه سیستم­ها می­باشد و هدف اصلی، بر کشف خصوصیات واقعی این سیستم ها در شرایط کمبود اطلاعات متمرکز شده است. (دیوید[۱] ، ۱۹۹۴)

علاوه بر اینکه طبیعت پیرامونی ما سفید (پر از اطلاعات واضح) نیست و از طرفی سیاه (کاملا خالی از اطلاعات) هم نیست، بلکه بیشتر خاکستري (مخلوطی از سیاه و سفید) است، تفکرات و اعمال ما نیز مستقل از مقدار تحلیل­گرایی و عملی بودن آن­ها، خاکستري هستند و در حقیقت، بشر از ابتداي خلقت تاکنون همواره با یک فضاي رابطه­اي اطلاعات خاکستري با ابعاد چند گانه، مواجه بوده است. هدف تئوري سیستم­هاي خاکستري و کاربرد­هاي آن ایجاد پلی بین علوم اجتماعی و علوم طبیعی است که در آن خاکستري به مفهوم فقر اطلاعات، نقص اطلاعات و عدم اطمینان می باشد. (دنگ، ۱۹۸۸)

۲-۲-۳- تئوري سیستم هاي خاکستري

۲-۲-۳-۱- مفاهیم اساسی سیستم هاي خاکستري

بیشتر سیستم­ها از جمله سیستم­هاي اجتماعی، اقتصادي، کشاورزي، صنعتی، زیست محیطی و بیولوژیک بر مبناي زمینه و دامنه موضوع مورد مطالعه آن­ها نام­گذاري شده­اند. اما نام سیستم­هاي خاکستري بر اساس رنگ موضوع مورد مطالعه، انتخاب شده است. یکی از معروفترین اصطلاحات در این زمینه، عبارت جعبه سیاه[۲] است که درباره موضوعی به کار می­رود که روابط و ساختار داخلی آن براي بررسی­کننده کاملآ ناشناخته است. در این تئوري، کلمه سیاه بیانگر اطلاعات ناشناخته، کلمه سفید بیانگر اطلاعات کاملا شناخته شده و کلمه خاکستري بیانگر اطلاعاتی است که بخشی از آن شناخته شده و بخشی از آن ناشناخته باشند. سیستم­هاي سیاه، سفید و خاکستري نیز به همین روال تعریف می شوند(لیو، ۲۰۰۶)

به طور کلی در تئوري سیستم هاي خاکستري ، تمام سیستم­ها به سه دسته سفید، سیاه و خاکستري تقسیم­بندي می­شوند که قسمت­هاي سفید نشان­دهنده پیام­هاي واضح در یک سیستم می­باشند و قسمت­هاي سیاه شامل پیام­هاي کاملا ناشناخته هستند. ناکامل بودن اطلاعات و یا عدم اطیمنان در مورد اطلاعات بیانگر رنگ خاکستري براي سیستم می­باشد. به عبارت دیگر عدم اطمینان خاکستري هم پیام­هاي شناخته شده و هم پیام­هاي شناخته نشده را در بر می گیرد. (دنگ، ۱۹۸۸)

شکل زیر مفهوم یک سیستم خاکستري را به نمایش می گذارد.

          شکل (۲-۳) سیستم خاکستری (دانگ[۳]، ۲۰۰۶)

در پژوهش­هاي علمی، اقتصادي واجتماعی به طورمداوم با موقعیت­هایی روبرو می­شویم که اطلاعات موجود ناقص می­باشند. مثلا در سیستم­هاي الکتریکی به دلیل وجود پارامترهاي تصادفی جریان و ولتاژ، مشکل کنترل سیستم وجود دارد. یا در یک سیستم عمومی اقتصادي یا اجتماعی آنالیز تاثیر ورودي­ها بر خروجی­ها بسیار مشکل است که این امر از شفاف نبودن تفاوت بین محیط  داخلی و محیط  خارجی و مشکلات موجود در تعیین دقیق مرز سیستم، ناشی می­گردد. تعدد و گستردگی دامنه این گونه موارد به دلایل مختلفی از جمله، کمبود اطلاعات مدل سازي، عدم وجود یک مدل سیستمی مناسب، انجام نادرست مشاهدات ویا انتخاب و به کارگیري متغیرهاي کنترلی نامناسب می­باشد. چهار امکان مختلف که می­توانند منجر به ناقص بودن اطلاعات شوند عبارتند از: (لیو، ۲۰۰۶)

1. اطلاعات مربوط به عناصر و یا پارامترهاي سیستم ناقص است.
2. اطلاعات مربوط به ساختار سیستم ناقص است.
3. اطلاعات مربوط به مرزهاي سیستم ناقص است.
4. اطلاعات مربوط به رفتارحرکتی سیستم ناقص است.

معنی و مفهوم اساسی و بنیادین خاکستري بودن، در ناقص بودن اطلاعات تجلی می­یابد. از منظر اطلاعات، هر سیستمی که داراي کمبود اطلاعات مثلا درباره ساختار ارتباطی، مکانیزم عملکرد، خصوصیات رفتاري و … باشد به عنوان یک سیستم خاکستري دیده می­شود. (دنگ، ۱۹۸۸)

البته مفهوم خاکستري بودن را می­توان در شرایط مختلف و از زوایای گوناگونی تعمیم داد. جدول زیر جزییات این امر رانشان می­دهد. (لیو، ۲۰۰۶)

جدول (۲-۱): مقایسه بین سیستم­های سیاه، سفید و خاکستری

مشکل اصلی فراروي تحلیلگران در مواجهه با سیستم­هاي خاکستري واقعی آن است که بایستی با وجود محدودیت داده­ها، بتوانند ساختار ذاتی سیستم و روابط بین اجزاي سیستم را تعیین نمایند. بدین منظور تدوین یک متدولوژي براي رسیدن به درکی صریح از اینگونه سیستم­ها، ضروري است. از طرفی اطلاعات خاکستري چنین سیستم­هایی ممکن است با همدیگر ناسازگار بوده و یا داراي وابستگی درونی بسیار زیاد باشند. لذا روابط بین اطلاعات خاکستري یک محور مطالعاتی دیگر را در زمینه سیستم خاکستري بنیان می گذارد. جداي از اینکه یک سیستم چقدر پیچیده باشد، درهرصورت اطلاعات رکن اساسی آن را تشکیل می­دهد. در عالم واقعی، وقتی با یک سیستم مواجه می­شویم فقط قسمتی از عناصر کیفی اطلاعات مربوط به آن براي ما شناخته شده است و حتی ممکن است که فقط به دامنه تغییرات معینی از این عناصر پی بیریم. لذا با توجه به این ابهام اطلاعات و کیفی بودن آن دانشمندان رویکردهاي جدیدي را مورد استفاده قرار داده اند که تئوري مشهور منطق فازي (مجموعه فازي) که در سال ۱۹۶۵ توسط “زاده[۴]” ارائه شد و باعث خلق سیستم­هاي فازي گردید از مهمترین آن نمونه هاست. (دیوید، ۱۹۹۴) در مواجه با مشکلات مذکور و همچنین این واقعیت که منطق فازي، علیرغم لحاظ کردن ابهام سیستم­ها، اما همچنان ناکامل بودن اطلاعات را پوشش نمی­دهد، در سال۱۹۸۲، دنگ از دانشگاه علوم و تکنولوژي هازمونگ[۵] چین اولین مقاله را در زمینه تئوري سیستم خاکستري تحت عنوان مسئله کنترل سیستم­هاي خاکستري ارائه کرد و از آن پس تئوري سیستم خاکستري متولد شد. (دیوید ، ۱۹۹۴) تاکنون تئوري سیستم­هاي خاکستري در زمینه.­هاي بسیاري از جمله کشاورزی، اکولوژي، اقتصاد، زمین شناسی، هیدرولوژي، ورزش، ترافیک، مدیریت، محیط زیست، و بیولوژي استفاده شده است.

به طور خلاصه ایده اساسی تئوري خاکستري را می­توان این گونه بیان کرد که با تمرکز بر اطلاعات جزئی یا محدود موجود از سیستم، تلاش می­شود که تصویر کلی سیستم تجسم شود.

۲-۲-۳-۲- اصول بنیادی سیستم­های خاکستری

در طی مراحل ایجاد و گسترش تئوري خاکستري اصول بدیهی و بنیادي زیر توسط دانشمندان مختلف ازجمله دنگ به عنوان زیر بناي این تئوري ارائه شده است.

اصل بدیهی۱) اصل تمایز اطلاعاتی[۶]: تمایز و اختلاف نشانگر وجود اطلاعات است. یعنی هر قطعه از اطلاعات بایستی حامل نوعی اختلاف باشد. تمام تفاوت­هاي موجود بین موضوعات و وقایع طبیعی اطلاعاتی را براي ما فراهم کرده است که بتوانیم طبیعت آن­ها را بشناسیم. چنانچه قطعه اطلاعات I درك و فهم ما را درباره موضوعی تغییر دهد در آن صورت مسلما قطعه اطلاعات I متفاوت از آن چیزی است که در درك اولیه ما از آن موضوع وجود داشته است. هرچه قدر محتواي یک قطعه اطلاعات I زیادتر باشد، تفاوت موضوع با حالت اولیه آن بیشتر خواهد بود. (لیو، ۲۰۰۶)

اصل بدیهی ۲) اصل عدم یکتایی[۷]: هر مسئله­اي که داراي اطلاعات ناقص و یا نامعین باشد، پاسخ یکتا ندارد. به دلیل این اصل که از قواعد اساسی کاربرد تئوري سیستم­هاي خاکستري است، هرکس می­تواند با انعطاف­پذیري به مسئله نگاه کند و نتیجتآ به طور موثرتري به اهدافش برسد. اصل عدم یکتایی به­گونه­اي راهبردي از طریق مفهوم اهداف خاکستري[۸] جنبه واقعی به خود می­گیرد. این مفهوم در اصل تجمیعی از مفاهیم عدم یکتایی و حدود­ناپذیري[۹] اهداف می­باشد. مثلا اگر یک دانش آموز دبیرستانی خود را فقط به قبولی در یک دانشگاه به­خصوص مقید نماید، در آن صورت شانس قبولی او در دانشگاه، بطور قابل ملاحظه اي، نسبت به­حالتی که چندین انتخاب براي خود قائل شود، کاهش می­یابد. زیرا در حالت اخیر، وي داراي چند هدف می­باشد که طبعا شانس رسیدن به یکی از آنها بیشتر است. اصل عدم یکتایی بعنوان یک درك جامع دیده می­شود که در آن هر هدفی قابل پیگیري، هر اطلاعاتی قابل تکمیل، هر طرح ازپیش تعیین شده­اي قابل بهبود می­باشد، هر ارتباطی می­تواند هماهنگ شود، هر منطق فکري می تواند جهات چند گانه داشته باشد، هر درکی می­تواند عمق یابد و هر مسیري می تواند بهینه شود. وقتی که امکان پاسخ­هاي چندگانه وجود داشته باشد یک فرد می­تواند از طریق تجزیه و تحلیل قطعی و تکمیل نمودن اطلاعات به یک یا چند راه­حل رضایت­بخش دست یابد. لذا روش یافتن پاسخ بر مبناي اصل عدم یکتایی، روشی است که تجزیه و تحلیل کمی و کیفی را ترکیب می­کند.

اصل بدیهی ۳) اصل حداقل اطلاعات[۱۰]: یکی از خصوصیات و ویژگی­هاي تئوري سیستم­هاي خاکستري این است که بیشترین و بهترین استفاده را از حداقل مقدار اطلاعات موجود، به عمل می­آورد. اصل حداقل اطلاعات می­تواند بعنوان یک تجمیع منطقی از کم و زیاد تعبیر شود. تئوري خاکستري می­تواند حتی با استفاده از نمونه­هاي کوچک و یا اطلاعات ضعیف (ناچیز) مسائل داراي عدم اطمینان را بررسی نماید. بنیان این مطالعات برمفهوم فضاي اطلاعات کراندار (محدود شده)[۱۱] بنا شده است. این اصل قلمرو اساسی تئوري سیستم خاکستري براي نمایش توانایی­هاي آن می­باشد. مقدار اطلاعات قابل دسترسی، مرز جدا­کننده خاکستري و غیر خاکستري را تعیین می­کند لذا کشف و استفاده از حداقل مقدار اطلاعات موجود، پایه منطق فکري درحل مسائل مربوط به تئوري سیستم­هاي خاکستري را تشکیل می­دهد.

اصل بدیهی ۴) اصل بنیان تشخیص[۱۲]: اطلاعات، پایه و بنیان هرچیزي است که مردم می­فهمند و تشخیص می­دهند. این اصل چنین بیان می­کند که هرگونه تشخیص، بر پایه اطلاعات بنا شده است و با اطلاعات کامل و معین، امکان تشخیص قاطع براي مردم وجود دارد و براساس اطلاعات ناقص و نامعین فقط امکان تشخیص خاکستری، ناقص و نامعین براي آنها فراهم است .

اصل بدیهی ۵) اصل اولویت اطلاعات جدید :کارکرد یک قطعه اطلاعات جدید (تازه) از کارکرد یک قطعه اطلاعات قدیمی، بالاتر است. این اصل نکته کلیدي درباره اطلاعات به کار گرفته شده در تئوري سیستم­هاي خاکستري را بیان می­کند. در مدل­سازي خاکستری پیش­بینی خاکستری، تحلیل خاکستري، ارزیابی خاکستري و تصمیم­گیري خاکستري می­توان با اعمال وزن بیشتر به اطلاعات جدیدتر، اثرات بهتري را به دست آورد. مدل جایگزینی “نو” به جاي “کهنه” ما را به این مهم می­رساند که وقتی اطلاعات جدیدي فراهم می­شود، تمایل به سفیدسازي عناصر خاکستري تقویت می­شود. این اصل تجسمی از این حقیقت است که بطورکلی اطلاعات نسبت به زمان حساس هستند………………………..

……………………………..

……………………………