Диаграммы причинно-следственных связей: визуализация взаимосвязей в системах

Введение

Причинная диаграмма, помогающая визуализировать взаимосвязь различных переменных в системе.

Диаграмма причинно-следственных циклов (ДПС) – это причинная диаграмма, помогающая визуализировать, как различные переменные в системе причинно-следственно взаимосвязаны. Диаграмма состоит из набора слов и стрелок. Диаграммы причинно-следственных циклов сопровождаются описанием, представляющим собой причинно-следственную ситуацию, описываемую ДПС. Закрытые петли, или петли обратной связи, в диаграмме являются важными элементами ДПС, поскольку они могут помочь выявить неочевидные порочные и добродетельные круги. Слова со входящими и исходящими стрелками представляют переменные или величины, значение которых изменяется со временем, а связи – причинно-следственную взаимосвязь между двумя переменными (то есть они не представляют собой материальный поток). Связь, обозначенная "+", указывает на положительную взаимосвязь, когда увеличение причинной переменной приводит, при прочих равных условиях, к увеличению переменной-следствия, или уменьшение причинной переменной приводит, при прочих равных условиях, к уменьшению переменной-следствия. Связь, обозначенная "-", указывает на отрицательную взаимосвязь, когда увеличение причинной переменной приводит, при прочих равных условиях, к уменьшению переменной-следствия, или уменьшение причинной переменной приводит, при прочих равных условиях, к увеличению переменной-следствия. Положительную причинную связь можно рассматривать как приводящую к изменению в одном направлении, а обратную связь – как приводящую к изменению в противоположном направлении, то есть, если переменная, с которой начинается связь, увеличивается, другая переменная уменьшается и наоборот. Слова без стрелок – это метки циклов. Как и связи, петли обратной связи имеют либо положительную (то есть усиливающую), либо отрицательную (то есть балансирующую) полярность. ДПС содержат метки для этих процессов, часто используя нумерацию (например, B1 для первого описываемого в тексте балансирующего цикла, B2 для второго и т.д.) и фразы, описывающие функцию цикла (например, "спешка приводит к ошибкам"). Усиливающий цикл – это цикл, в котором эффект изменения любой переменной распространяется по циклу и возвращается, чтобы усилить первоначальное отклонение (то есть, если переменная увеличивается в усиливающем цикле, эффект по циклу возвращает увеличение той же переменной и наоборот). Балансирующий цикл – это цикл, в котором эффект изменения любой переменной распространяется по циклу и возвращает переменной отклонение, противоположное начальному (то есть, если переменная увеличивается в балансирующем цикле, эффект по циклу возвращает уменьшение той же переменной и наоборот). Балансирующие циклы обычно ориентированы на достижение цели или чувствительны к ошибкам и представлены с переменной, указывающей цель цикла. Усиливающие циклы обычно являются порочными или добродетельными кругами. Пример положительного усиливающего цикла, показанный на иллюстрации: величина будет влиять на величину , как представлено верхней синей стрелкой, направленной от ' к . Поскольку увеличение приводит к увеличению , эта связь положительна, что обозначается символом "+". добавляется к , также положительная связь, представленная нижней синей стрелкой. Причинно-следственный эффект между этими переменными образует положительный усиливающий цикл, представленный зеленой стрелкой, который обозначается символом "R". (Термины "положительный" и "отрицательный" означают "стремление к увеличению" и "стремление к уменьшению", а не субъективные оценки.)

A causal loop diagram (CLD) is a causal diagram that aids in visualizing how different variables in a system are causally interrelated. The diagram consists of a set of words and arrows. Causal loop diagrams are accompanied by a narrative which describes the causally closed situation the CLD describes. Closed loops, or causal feedback loops, in the diagram are very important features of CLDs because they may help identify non obvious vicious circles and virtuous circles. The words with arrows coming in and out represent variables, or quantities whose value changes over time and the links represent a causal relationship between the two variables (i. e., they do not represent a material flow). A link marked indicates a positive relation where an increase in the causal variable leads, all else equal, to an increase in the effect variable, or a decrease in the causal variable leads, all else equal, to a decrease in the effect variable. A link marked indicates a negative relation where an increase in the causal variable leads, all else equal, to a decrease in the effect variable, or a decrease in the causal variable leads, all else equal, to an increase in the effect variable. A positive causal link can be said to lead to a change in the same direction, and an opposite link can be said to lead to change in the opposite direction, i. e. if the variable in which the link starts increases, the other variable decreases and vice versa. The words without arrows are loop labels. As with the links, feedback loops have either positive (i. e., reinforcing) or negative (i. e., balancing) polarity. CLDs contain labels for these processes, often using numbering (e. g., B1 for the first balancing loop being described in a narrative, B2 for the second one, etc. ), and phrases that describe the function of the loop (i. e., "haste makes waste"). A reinforcing loop is a cycle in which the effect of a variation in any variable propagates through the loop and returns to reinforce the initial deviation (i. e. if a variable increases in a reinforcing loop the effect through the cycle will return an increase to the same variable and vice versa). A balancing loop is the cycle in which the effect of a variation in any variable propagates through the loop and returns to the variable a deviation opposite to the initial one (i. e. if a variable increases in a balancing loop the effect through the cycle will return a decrease to the same variable and vice versa). Balancing loops are typically goal seeking, or error sensitive, processes and are presented with the variable indicating the goal of the loop. Reinforcing loops are typically vicious or virtuous cycles. Example of positive reinforcing loop shown in the illustration:
The amount of the will affect the amount of the , as represented by the top blue arrow, pointing from ' to Since an increase in results in an increase in , this link is positive, which is denoted with a The gets added to the , also a positive link, represented by the bottom blue arrow. The causal effect between these variables forms a positive reinforcing loop, represented by the green arrow, which is denoted with an R. (The terms positive and negative mean "tends to increase" and "tend to reduce", not subjective value judgements.)

История

Использование слов и стрелок (известных в теории сетей как узлы и рёбра) для построения ориентированных графов, моделирующих причинно-следственные связи, восходит, по крайней мере, к использованию анализа путей, предложенному Сеуоллом Райтом в 1918 году. Согласно книге Джорджа Ричардсона "Обратная связь в социальных науках и теории систем", первым опубликованным и формальным применением диаграммы причинных петель для описания системы обратной связи стала статья Магоро Маруямы 1963 года "Вторая кибернетика: процессы взаимного причинного усиления отклонений".

Положительные и отрицательные причинно-следственные связи

Положительная причинная связь означает, что две переменные изменяются в одном направлении, то есть, если переменная, от которой исходит связь, уменьшается, то и другая переменная также уменьшается. Аналогично, если переменная, от которой исходит связь, увеличивается, то и другая переменная увеличивается. Отрицательная причинная связь означает, что две переменные изменяются в противоположных направлениях, то есть, если переменная, от которой исходит связь, увеличивается, то другая переменная уменьшается, и наоборот.