Каузальная циклическая диаграмма

Каузальная циклическая диаграмма (CLD) — это каузальная диаграмма, которая помогает визуализировать взаимосвязь различных переменных в системе. Схема состоит из множества узлов и ребер. Узлы представляют переменные, а ребра — связи, которые представляют связь или отношение между двумя переменными. Ссылка, отмеченная положительно, указывает на положительное отношение, а ссылка, отмеченная отрицательно, указывает на отрицательное отношение. Положительная причинно-следственная связь означает, что два узла изменяются в одном направлении, то есть если узел, в котором начинается связь, уменьшается, другой узел также уменьшается. Аналогично, если узел, в котором начинается связь, увеличивается, то увеличивается и другой узел. Отрицательная причинно-следственная связь означает, что два узла изменяются в противоположных направлениях, то есть если узел, в котором начинается связь, увеличивается, то другой узел уменьшается и наоборот.

Замкнутые циклы на диаграмме являются очень важными особенностями CLD. Замкнутый цикл определяется как усиливающий или уравновешивающий контур обратной связи. Усиливающая петля — это цикл, в котором эффект изменения любой переменной распространяется через петлю и возвращается к переменной, усиливающей начальное отклонение, то есть если переменная увеличивается в усиливающей петле, то эффект через цикл будет возвращать увеличение той же переменной и наоборот. Уравновешивающий цикл — это цикл, в котором эффект изменения какой-либо переменной распространяется через цикл и возвращает переменной отклонение, противоположное исходному, то есть если переменная увеличивается в уравновешивающем цикле, то эффект через цикл возвращает уменьшение той же переменной и наоборот^[1].

Если переменная изменяется в усиливающем цикле, эффект изменения усиливает первоначальное изменение. Затем он создаст ещё один усиливающий эффект. Не разорвав петлю, система попадет в порочный круг круговых цепных реакций. По этой причине замкнутые контуры являются критическими характеристиками CLD.

Пример положительной обратной связи:

• Сумма на банковском балансе будет влиять на сумму заработанных процентов, представленную на диаграмме верхней синей стрелкой.
• Поскольку увеличение банковского баланса приводит к увеличению заработанных процентов, эта связь положительна и обозначается знаком «+».
• Заработанные проценты добавляются к банковскому балансу, это также положительная ссылка, представленная нижней синей стрелкой.
• Причинно-следственный эффект между этими узлами образует положительную усиливающую циклическую связь, представленную зелёной стрелкой, которая обозначается буквой «R»^[2].

Использование узлов и стрелок для построения ориентированных графовых моделей причинно-следственных связей восходит к изобретению метода анализа путей^[англ.] Сьюаллом Райтом в 1918 году, задолго до системной динамики. Однако из-за ограниченности генетических данных эти ранние причинные графы не содержали петель —они были направленными ациклическими графами. Первое формальное использование диаграмм причинных петель было объяснено доктором Деннисом Медоуз на конференции для педагогов^[3].

Медоуз объяснил, что когда он и другие исследователи работали над моделью World3^[англ.], они поняли, что не смогут использовать компьютерный вывод, чтобы объяснить, как работают петли обратной связи в их модели при представлении своих результатов другим. Они решили показать петли обратной связи, используя стрелки, соединяющие названия основных компонентов модели в петлях обратной связи. Возможно, это было первое формальное использование диаграмм причинно-следственных связей.

Положительная причинно-следственная связь означает, что два узла изменяются в одном направлении, то есть если узел, в котором начинается связь, уменьшается, то уменьшается и другой узел. Аналогично, если узел, в котором начинается связь, увеличивается, то увеличивается и другой узел.

Отрицательная причинно-следственная связь означает, что два узла изменяются в противоположных направлениях, то есть если узел, в котором начинается связь, увеличивается, то другой узел уменьшается, и наоборот.

Чтобы определить, является ли каузальный цикл усиливающим или балансирующим, можно начать с предположения, например, «Узел 1 увеличивается», и следовать вокруг цикла^[4]. Усиливающие циклы имеют четное число отрицательных связей, а балансирующие — нечетное.

Выявление усиливающих и балансирующих циклов является важным шагом для выявления эталонных моделей поведения, то есть возможных динамических моделей поведения системы. Усиливающие петли связаны с экспоненциальным увеличением/уменьшением.

Балансирующие циклы связаны с достижением плато. Если система имеет задержки (часто обозначаемые путем проведения короткой линии через причинно-следственную связь), то она может колебаться.