Detailing fuzzy cognitive map models through clustering and nesting for complex concepts

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Analyzing complex information models, constructed from any collected data, is a challenging task. In recent years, new methodologies have emerged and been proposed to address various problems in this field. However, there is still a need for new, efficient, and user-friendly methods for data presentation and information modeling. This paper proposes a method for creating a nested structure based on fuzzy cognitive maps. In this method, each concept can be represented as another fuzzy cognitive map through clustering, which provides a more detailed and accurate representation of complex data and increases the convenience and efficiency of analyzing such information models. This nested structure is then optimized by applying evolutionary learning algorithms. Through a dynamic optimization process, the entire nested structure based on fuzzy cognitive maps is restructured to obtain important relationships between map elements at each level of nesting, as well as to determine the weight coefficients of these relationships based on available time series. This process allows for the discovery of hidden relationships between important map elements. The article proposes the application of this nested approach using the example of a fuzzy cognitive map of the influence of various social factors on becoming homeless.

About the authors

Maxim A. Saenko

MIREA – Russian Technological University

Author for correspondence.
Email: xerokan@mail.ru
SPIN-code: 2783-1881

postgraduate student

Russian Federation, Moscow

Viktor Ya. Tsvetkov

MIREA – Russian Technological University

Email: cvj7@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1359-9799
SPIN-code: 3430-2415
Scopus Author ID: 000313599799
ResearcherId: J-5446-2013

Dr. Sci. (Eng.), Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. Mago V.K., Morden H.K., Fritz Ch. et al. Analyzing the impact of social factors on homelessness: a fuzzy cognitive map approach. BMC Medical Informatics and Decision Making. 2013. Vol. 13. No 94. Pp. 1–19. (In Rus.). doi: 10.1186/1472-6947-13-94
  2. Rothstein A.P. Fuzzy cognitive maps in the analysis of system reliability. 2019. Vol. 19. No. 4. Pp. 24–31. (In Rus.)
  3. Strokova L.A. The use of fuzzy cognitive maps in the development of computational models of foundations. Proceedings of Tomsk Polytechnic University. 2009. Vol. 314. No. 5. Pp. 95–100. (In Rus.)
  4. Shmyrov S.A. Fuzzy cognitive maps as a means of modeling complex systems. In: Scientific community of students of the XXI century. Technical sciences. Electronic collection of articles based on the materials of the LIII student international scientific and practical conference. 2017. Pp. 210–214.
  5. Balashov O.V., Bukachev D.S. An approach to analyzing the bank’s performance using fuzzy cognitive maps. International Journal of Information Technology and Energy Efficiency. 2017. Vol. 2. No. 4 (6). Pp. 47–53. (In Rus.)
  6. Shtepa V.N. Optimization of the functioning of fuzzy cognitive maps using neural networks (using the example of water treatment process management). Bulletin of the Gomel State Technical University named after P.O. Sukhoi. 2016. No. 4 (67). Pp. 97–105. (In Rus.)
  7. Osipova Yu.A., Lavrov D.N. Application of cluster analysis by the k-means method for the classification of scientific texts. Mathematical Structures and Modeling. 2017. No. 3 (43). Pp. 108–121. (In Rus.)
  8. Mochalin A.E. Binary-real encoding of solutions in genetic algorithms. Technological Audit and Production Reserves. 2015. Vol. 3. No. 2 (23). Pp. 41–45. (In Rus.)
  9. Migov D.A., Nechunaeva K.A., Rodionov A.S. A genetic algorithm for structural optimization of networks using the approach of cumulative refinement of reliability boundaries. Bulletin of SibGUTI. 2015. No. 4 (32). Pp. 55–61. (In Rus.)
  10. Loktionova E.A. Cognitive model of the national financial market: features of construction and the possibility of using it to assess the safety of its functioning. Finance: Theory and Practice. 2022. Vol. 26. No. 1. Pp. 126–143. (In Rus.)
  11. Aganin A.A. Fuzzy cognitive maps: theory and application. Moscow: MSTU Publishing House, 2020.
  12. Alekseev I.I. Modeling of fuzzy systems. St. Petersburg: Nauka, 2018.
  13. Baranov S.A. Fuzzy cognitive maps in management. Moscow: Fizmatlit, 2021.
  14. Belov D.E. Fuzzy technologies in decision-making. Yekaterinburg: UrFU, 2019.
  15. Dyakov O.V. The use of fuzzy cognitive maps in economics. Kazan: KNITU, 2022.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The impact of various spheres on national security issues

Download (157KB)
3. Fig. 2. The impact of social factors on homelessness

Download (323KB)
4. Fig. 3. Optimized cognitive map with nesting

Download (328KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».