Причинная петлевая диаграмма

Причинная петлевая диаграмма (CLD ) является причинной диаграммой, которая помогает визуализировать, как различные переменные в системе взаимосвязаны. Диаграмма состоит из набора узлов и ребер. Узлы представляют переменные, а ребра-связи, представляющие связь или отношение между двумя переменными. Ссылка отмечена положительно указывает положительное отношение, а ссылка, отмеченная отрицательным, указывает отрицательное отношение. Положительная причинная связь означает, что два узла изменяются в одном направлении, т. е. если узел, в котором начинается связь, уменьшается, другой узел также уменьшается. Аналогично, если узел, в котором начинается связь, увеличивается, увеличивается и другой узел. Отрицательная причинная связь означает, что два узла изменяются в противоположных направлениях, т. е. если узел, в котором начинается связь, увеличивается, другой узел уменьшается и наоборот. Замкнутые циклы на диаграмме являются очень важными особенностями CLDs. Замкнутый цикл определяется как усиливающая или балансирующая обратная связь петля. Усиливающая петля-цикл, в котором эффект изменения в любой переменной распространяется через петлю и возвращается к переменной, усиливающей начальное отклонение, т. е. если переменная увеличивается в усиливающей петле, эффект через цикл возвратит увеличение той же самой переменной и наоборот. Уравновешивающий цикл-цикл, в котором эффект изменения в любой переменной распространяется через цикл и возвращает переменной отклонение, противоположное начальному т. е. если переменная увеличивается в цикле балансировки, эффект в цикле возвращает уменьшение той же переменной и наоборот.

Если переменная изменяется в усиливающей петле, эффект изменения усиливает начальное изменение. В результате изменения будет создан еще один усиливающий эффект. Без разрыва петли система будет поймана в порочный круг круг круг круговых цепных реакций. По этой причине замкнутые циклы являются критическими элементами в среде CLDs.

Пример положительной усиливая петли:

Сумма банковского баланса будет влиять на сумму заработанных процентов, как представлено верхней синей стрелкой, указывающей от банковского баланса к заработанным процентам .
Поскольку увеличение банковского баланса приводит к увеличению заработанных процентов , эта связь положительна, что обозначается знаком "+".
Заработанные проценты добавляются к банковскому балансу, также положительная ссылка, представленная нижней синей стрелкой.
Причинный эффект между этими узлами образует положительную усиливающую петлю, представленную зеленой стрелкой, которая обозначается символом "R".

Пример положительного цикла укрепления: банковский баланс и заработанные проценты

История[править]

Главная статья: динамика системы

Использование узлов и стрелок для построения направленных графовых моделей причинно-следственной связи восходит к изобретению Сьюоллом Райтом анализа путей в 1918 году, задолго до системной динамики. Из — за ограничений генетических данных, однако, эти ранние причинные графы не содержали петель-они были направлены ациклическими графами . Первое формальное использование диаграмм цикла причинности было объяснено доктором Деннисом Медоусом на конференции для педагогов (Systems Thinking & Dynamic Modeling Conference for K-12 Education in New Hampshire, спонсируемой Creative Learning Exchange ).

Медоуз объяснил, что, когда он и другие работали над моделью World3 (около 1970-72), они поняли, что они не смогут использовать компьютерный выход, чтобы объяснить, как петли обратной связи работают в их модели, представляя свои результаты другим. Они решили показать петли обратной связи (без запасов, потоков и каждой переменной), используя стрелки, соединяющие названия основных компонентов модели в петлях обратной связи. Это, возможно, было первым формальным использованием диаграмм причинных циклов.

Положительные и отрицательные причинные связи[править]

Положительная причинная связь означает, что два узла изменяются в одном направлении, т. е. если узел, в котором начинается связь, уменьшается, другой узел также уменьшается. Аналогично, если узел, в котором начинается связь, увеличивается, увеличивается и другой узел.
Отрицательная причинная связь означает, что два узла изменяются в противоположных направлениях, т. е. если узел, в котором начинается связь, увеличивается, то другой узел уменьшается, и наоборот.

Пример[править]

Усиление и балансировка петель[править]

Чтобы определить, усиливает ли причинная петля или балансирует, можно начать с предположения, например, "узел 1 увеличивается" и следовать за петлей вокруг. Петля:

усиление, если, пройдя по петле, вы получите тот же результат, что и первоначальное предположение.
балансировка, если результат противоречит исходному предположению.

Или другими словами:

усиливающие петли имеют четное число отрицательных связей (ноль также четный, см. пример ниже)
балансировочные петли имеют нечетное число отрицательных связей.

Определение усиливающих и балансирующих циклов является важным шагом для определения эталонных моделей поведения, т. е. возможных динамических моделей поведения системы.