Общие принципы построения моделей в экологии

из "Математическое моделирование в экологии "

Моделирование в научных исследованиях используется практически в любых отраслях национального хозяйства как эффективный инструмент познания того или иного явления, или процесса. [c.8]
Так как реальный процесс представляет собой, как правило, сложную систему взаимодействия внутренних и внешних частей и факторов, для их изучения исследователи абстрагируются от части взаимодействий и их природы и выделяют те из них, которые в настоящий момент их интересуют. В этом случае принято говорить о модели процесса. Кратко назовем модель процесса, явления или объекта — моделью системы. [c.8]
Физические модели — это некоторые реальные системы, в которых реализуются те или иные взаимодействия между элементами и частями изучаемого объекта. Они могут быть полными, частичными и аналоговыми. Полные модели представляют собой объект, измененный в масштабе с возможностью выполнять полностью или частично функции реального объекта. Так, например, при изучении эффективности очистки воды строится опытная очистная станция, ее конструкция представляется в реальном масштабе. Для изучения отдельных частей этой станции могут быть созданы частичные модели, например система обеззараживания воды. [c.8]
Полные и частичные модели строятся на принципе подобия. Аналоговые модели строятся на известных аналогиях протекания тех или иных процессов в гидравлике, электротехнике и т.д., с помощью которых можно изучить некоторые экологические процессы в исследуемых системах, например, с помощью создания электрической схемы и ее изучения, полученные результаты, в свою очередь, можно перенести на экологические системы. [c.8]
Логические модели реальных систем и процессов представляют собой описания типа если. то... , если А, то и 5... , если А и В, то С . Они используются в основном для описания процессов, определяющихся качественными параметрами. [c.8]
Чаще всего в экологических исследованиях применяются смешанные модели, например логика-математические. Модели этих систем имеют целевое назначение, например для исследования структуры, функционирования, расхода и т.д. [c.9]
Модели функционирования предназначены для изучения систем в динамике. Так, модели изменения воздушной среды в течение определенного времени, модели операций при изучении технологических процессов и т.д. Характерным признаком таких моделей в большинстве случаев является изменение параметров системы в функции от времени. [c.9]
Модели расхода или прибыли используются при определении технико-экономических или иных показателей систем, оптимизации процессов по отдельным критериям. [c.9]
При изучении экологических процессов и явлений математические модели рассматриваются в тесной связи с целевыми системами и представляют собой некоторые целостные структуры, которые называют эколого-математическими моделями. [c.9]
Эколого-математические модели — это смешанные модели (логико-математические, математико-иконографические), представляющие определенную совокупность математических зависимостей, логических построений, схем, матриц и т.п., связанных в единую систему, имеющую экологический смысл. [c.9]
Эколого-математическая модель, например, может быть представлена в виде иконографической модели — схемы модели объекта (рис. 1.1) и в виде функциональной зависимости состояния объекта Ф(0 =Л С A, G, Y, Q, f), которая является функцией времени от входных факторов состояния объекта, состояния управления, выходных факторов и факторов внешней среды. При этом все факторы следует рассматривать в данном случае в виде векторных величин, изменяющихся с течением времени. При моделировании подобного объекта могут быть применены различного вида модели для исследования тех или иных его частей с различным целевым назначением. [c.9]
Однако, какие бы модели объектов не строили, в конце концов мы должны сравнивать их с реальными объектами, что чаще всего возможно в процессе проведения эксперимента (натурного испытания). В экологии встречаются большие трудности, так как ее характеризуют в основном процессы, имеющие значительные продолжительность во времени и трудности воспроизводства эксперимента. Поэтому главным направлением в моделировании экологических процессов является информационное моделирование, создание изоморфных абстрактных имитационных моделей (каждому элементу структуры объекта соответствует один элемент структуры модели), построенных на математическом и логическом аппаратах и реализуемых на ЭВМ. [c.10]
При этом обязательна упорядоченность частей, детерминированность их пространственного и функционального взаимоотношений, часть становится компонентом интегрального целого, внутренне объединенного. [c.11]
Строя модель системы, необходимо исходить из простых условий и шаг за шагом подниматься по восходящим ступеням иерархической градации, переходя к всевозрастающим ступеням усложнения модели. Этот принцип пересекается с известным положением У. Эшби, который рассматривает общую теорию систем как общую теорию упрощения. [c.11]
Принцип неопределенности предполагает, что по краям экологические процессы расплывчаты и неопределенны. Протекая во времени, они постоянно изменяются и, если нам даже удастся установить какое-либо свойство или качество процесса, то оно действительно только в рассматриваемый момент времени и в данной ситуации. Иначе говоря, на микроуровне экологические процессы необходимо изучать с учетом случайного изменения факторов. [c.11]
Принцип неопределенности позволяет также утверждать, что существует уровень факторов, когда их малые отклонения не влекут изменений в состоянии системы. Однако чем сложнее модель системы, чем глубже мы пытаемся анализировать ее, тем неопределеннее становится решение задачи, а ее результаты дальше от практического смысла. [c.11]
Принцип инвариантности заключается в том, что модель системы должна быть инвариантна для любых регионов, организационных форм производства и изменение каких-либо условий не должно менять существа модели. [c.11]

Вернуться к основной статье