Практика 4. Моделирование динамических систем на основе когнитивных карт Введение Динамические системы (системы с явно выраженными изменениями в рассматриваемый период времени) характеризуются «скоростями» изменения своих параметров; функциями изменений, выражающими зависимости одних факторов от других (внутренних и внешних). В Практике 2 (изучение модели взаимодействия двух популяций) система дифференциальных уравнений построена на основе взаимного влияния двух факторов и, соответственно, изменения двух переменных: численности «хищников» и численности «жертв». В общем виде эта система может быть задана: , где уж – численность «жертв», ух – численность «хищников». Знак «-» показывает направление скорости прироста при увеличении значения переменной. В Практике 2 построена когнитивная карта с учетом включения во взаимодействие фактора «Питание для жертв». Объем пищи – ограничен, поэтому его уменьшение ведет к вымиранию «жертв» в результате голода (исчерпания ресурсов). Очевидно, что уменьшение численности жертв должно через некоторое время вызвать прирост объемов пищи (условие упрощения). Задание Построить систему дифференциальных уравнений, включающих в себя зависимость скорости прироста пищи жертв от фактора «Количество жертв». Переменная величина, описывающая объем пищи – yp. Общий вид системы: . По аналогии с системой Вольтерры – Лотке ввести соответствующие коэффициенты, задать начальные условия (для количества хищников, жертв и объема пищи для жертв) и построить режимы: ü устойчивый; ü вымирание жертв вследствие нехватки пищи и взаимодействия с хищниками; ü вымирания хищников вследствие «малочисленности» питания и создание устойчивого режима для системы «жертвы – питание». Праткика 5. Этапы системного исследования Цель: познакомиться с процедурой системного исследования и построением модели системной динамики Этапы системного исследования: 1. Формулировка основных целей и задач исследования. 2. Определение границ системы, отделение ее от внешней среды. 3. Составление списка элементов системы (подсистем, факторов, переменных и т.д.). 4. Выявление сути целостности системы. 5. Анализ взаимосвязей элементов системы. 6. Построение структуры системы. 7. Установление функций системы и ее подсистем. 8. Согласование целей системы и ее подсистем. 9. Уточнение границ системы и каждой подсистемы. 10. Анализ явлений эмерджентности. Задание Для выбранной сложной системы методом коллективной экспертной оценки (можно – «мозговым штурмом») определить: 1. Структуру системы: подсистемы и связи. 2. Описать возможные источники «сложности» и «робастности» в данной системе. 3. Отметить и обосновать возможные источники проблем и проблемных ситуаций. 4. Выделить внешние факторы, оказывающие влияние на «поведение» системы. 5. Построить когнитивную карту для оценки поведения системы. 6. Описать зависимости между факторами в построенной когнитивной карте. 7. Построить модель системы в инструментальном средстве «системная динамика». 8. Сделать выводы о «устойчивости» системы: возможны ли в описанной когнитивной карте усиливающиеся волны, возникшие в результате импульса в одной из подсистем (факторов). Если для анализа выбрана информационная система, то в п. 1 добавить оценки объемов информации, передаваемые в единицу времени между отдельными структурными единицами и центром принятия решений. Работа выполняется группой: 1 – 4 студента. Представляется на защиту в печатном виде. При недостаточности информации (сложности от «некомпетентности») необходимо использовать экспертов и иные источники информации. Объем работы – от 4 стр. (А4, Times New Roman, 12, интервал 1, выравнивание по ширине, абзацный отступ – 1,25). Варианты у групп могут повторяться. Программы для имитации: MapSim 4.0 (free), AnyLogic Tril-версия. Варианты систем для исследования 1. Система образования г. Магнитогорска. 2. Экологическая система г. Магнитогорска. 3. МаГУ – как сложная система. 4. Информационная система факультета информатики. 5. Государство – как сложная система (РФ, например…). 6. Любая система, обладающая системными характеристиками. |