Модели сложных систем. Этапы построения математической модели - Book-Science - Научная энциклопедия
Профиль
Рейтинги
Новые
Категории
  • Новости
  • Статьи
  • Работы
  • Исследования
  • Заметки
  • Комменты

Модели сложных систем. Этапы построения математической модели

Разместил: Admin, 5 April 2011

Сущность построения математической модели состоит в том, что реальная система упрощается, схематизируется и описывается с помощью того или иного математического аппарата. Можно выделить следующие основные этапы построения моделей.1. Содержательное описание моделируемого объекта. Объекты моделирования описываются с позиций системного подхода. Исходя из цели исследования устанавливаются совокупность элементов, взаимосвязи между элементами, возможные состояния каждого элемента, существенные характеристики состояний и соотношения между ними. Например, фиксируется, что если значение одного параметра возрастает, то значение другого - убывает и т.п. Вопросы, связанные с полнотой и единственностью набора характеристик, не рассматриваются. Естественно, в таком словесном описании возможны логические противоречия, неопределенности. Это исходная естественно-научная концепция исследуемого объекта. Такое предварительное, приближенное представление системы называют концептуальной моделью. Для того чтобы содержательное описание служило хорошей основой для последующей формализации, требуется обстоятельно изучить моделируемый объект. Нередко естественное стремление ускорить разработку модели уводит исследователя от данного этапа непосредственно к решению формальных вопросов. В результате построенная без достаточного содержательного базиса модель оказывается непригодной к использованию.На этом этапе моделирования широко применяются качественные методы описания систем, знаковые и языковые модели.2. Формализация операций. Формализация сводится в общих чертах к следующему. На основе содержательного описания определяется исходное множество характеристик системы. Для выделения существенных характеристик необходим хотя бы приближенный анализ каждой из них. При проведении анализа опираются на постановку задачи и понимание природы исследуемой системы. После исключения несущественных характеристик выделяют управляемые и неуправляемые параметры и производят символизацию. Затем определяется система ограничений на значения управляемых параметров. Если ограничения не носят принципиальный характер, то ими пренебрегают.Дальнейшие действия связаны с формированием целевой функции модели. В соответствии с известными положениями выбираются показатели исхода операции и определяется примерный вид функции полезности на исходах. Если функция полезности близка к пороговой (или монотонной), то оценка эффективности решений возможна непосредственно по показателям исхода операции. В этом случае необходимо выбрать способ свертки показателей (способ перехода от множества показателей к одному обобщенному показателю) и произвести саму свертку. По свертке показателей формируются критерий эффективности и целевая функция.Если при качественном анализе вида функции полезности окажется, что ее нельзя считать пороговой (монотонной), прямая оценка эффективности решений через показатели исхода операции неправомочна. Необходимо определять функцию полезности и уже на ее основе вести формирование критерия эффективности и целевой функции.В целом замена содержательного описания формальным - это итеративный процесс.3. Проверка адекватности модели. Требование адекватности находится в противоречии с требованием простоты, и это нужно учитывать при проверке модели на адекватность. Исходный вариант модели предварительно проверяется по следующим основным аспектам:Все ли существенные параметры включены в модель?Нет ли в модели несущественных параметров?Правильно ли отражены функциональные связи между параметрами?Правильно ли определены ограничения на значения пара метров?Для проверки рекомендуется привлекать специалистов, которые не принимали участия в разработке модели. Они могут более объективно рассмотреть модель и заметить ее слабые стороны, чем ее разработчики. Такая предварительная проверка модели позволяет выявить грубые ошибки. После этого приступают к реализации модели и проведению исследований. Полученные результаты моделирования подвергаются анализу на соответствие известным свойствам исследуемого объекта. Для установления соответствия создаваемой модели оригиналу используются следующие пути:сравнение результатов моделирования с отдельными экспериментальными результатами, полученными при одинаковых условиях;использование других близких моделей;сопоставление структуры и функционирования модели с прототипом.Главным путем проверки адекватности модели исследуемому объекту выступает практика. Однако она требует накопления статистики, которая далеко не всегда бывает достаточной для получения надежных данных. Для многих моделей первые два пути приемлемы в меньшей степени. В этом случае остается один путь: заключение о подобии модели и прототипа делать на основе сопоставления их структур и реализуемых функций. Такие заключения не носят формального характера, поскольку основываются на опыте и интуиции исследователя.По результатам проверки модели на адекватность принимается решение о возможности ее практического использования или о проведении корректировки.Корректировка модели. При корректировке модели могут уточняться существенные параметры, ограничения на значения управляемых параметров, показатели исхода операции, связи показателей исхода операции с существенными параметрами, критерий эффективности. После внесения изменений в модель вновь выполняется оценка адекватности.Оптимизация модели. Сущность оптимизации моделей состоит в их упрощении при заданном уровне адекватности. Основными показателями, по которым возможна оптимизация модели, выступают время и затраты средств для проведения исследований на ней. В основе оптимизации лежит возможность преобразования моделей из одной формы в другую. Преобразование может выполняться либо с использованием математических методов, либо эвристическим путем.

: 3.0/5 (1680 )

Похожие статьи
1: 
Простая модель операции
Для достижения целей планируются и осуществляются самые разнообразные операции. От того, насколько грамотно мы подходим к вопросу проведения этих операций, зависят темпы развития предприятия, а, соответственно, и успех того или иного дела. Основным п...
2: 
Необходимые материалы для вышивания крестиком
Искусство вышивания крестиком как вид рукоделия появилось несколько столетий назад. Это подтверждают дошедшие до наших дней вышивки, датируемые двенадцатым веком. По вышитым сюжетам на ткани и узорам можно было догадаться о p Искусство вышивания крес...
3: 
Мебель для сидячей работы
Основная статья - Мебель. Мебель для сидячей работы - тип мебели (по назначению), основным предназначением которого является обеспечение возможности выполнения каких-либо профессиональных рабочих функций ее пользователя с наибольшей функциональностью...
4: 
Как выбрать мебель для детской комнаты
Помимо того, что изготовители предлагают нам обилие цветовых решений для мебели детской комнаты, они полны дизайнерских мыслей по ее производству. Ведь ни для кого не тайна, что наши мальчишки не белоснежные и пушистые.Их привлекают энергичные игры: ...
5: 
Программное обеспечение
Программное обеспечение является неотъемлемой частью компьютерной вычислительной системы (ВС). Программное обеспечение (ПО) выполняет основные функции управления всеми аппаратными средствами ВС в процессе обработки информации. ПО разделяют на систем....
Пользователей онлайн: 16
Все права защищены. При копировании материалов ссылка на Book-Science обязательна. (c) Book-Science, 2010-2016