Билет 1. 1.1 Сущность аналитического и имитационного моделирования

• Реальные сложные системы СС можно исследовать с помощью двух типов математических моделей: аналитических и имитационных.

• В аналитических моделях «поведение СС записывается в виде некоторых функциональных соотношений или логических условий. Наиболее полное исследование удается провести в том случае, когда получены явные зависимости, связывающие искомые величины с параметрами СС и начальными условиями ее изучения.Однако это удается выполнить только для сравнительно простых систем. Для СС исследователю зачастую приходится идти на упрощения представления реальных явлений, дающие возможность описать их поведение и представить взаимодействия между компонентами СС. Это позволяет изучить хотя бы некоторые общие свойства СС, например оценить устойчивость системы и сходимость реального переходного процесса к некоторому значению. Для построения аналитических моделей имеется мощный математический аппарат (алгебра, функциональный анализ, разностные уравнения, теория вероятностей, математическая статистика, теория массового обслуживания и т. д.). Наличие математического аппарата и относительная быстрота и легкость получения информации о поведении СС способствовали повсеместному и успешному распространению аналитических моделей в различных областях науки и техники.

• Когда явления в СС настолько сложны и многообразны, что аналитическая модель становится слишком грубым приближением к действительности, то исследователь вынужден использовать имитационное моделирование. В имитационной модели поведение компонент СС описывается набором алгоритмов, которые затем реализуют ситуации, возникающие в реальной системе. Моделирующие алгоритмы позволяют по исходным данным, содержащим сведения о начальном состоянии СС, и фактическим значениям параметров системы отобразить реальные явления в системе и получить сведения о возможном поведении СС для данной конкретной ситуации. На основании этой информации исследователь может принять соответствующие решения. Отметим при этом, что предсказательные возможности имитационного моделирования значительно меньше, чем у аналитических моделей.

На основании опыта имитационного моделирования можно рекомендовать исследователю использовать имитационную модель сложной системы при решении своих задач в следующих случаях:

1. Если не существует законченной постановки задачи исследования и идет процесс познания объекта моделирования. Имитационная модель служит средством изучения явления.2. Если аналитические методы имеются, но математические процедуры столь сложны и трудоемки, что имитационное моделирование дает более простой способ решения задачи.3. Когда кроме оценки влияния параметров СС желательно осуществить наблюдение за поведением компонент СС в течение определенного периода.4. Когда имитационное моделирование оказывается единственным способом исследования сложной системы из-за невозможности наблюдения явлений в реальных условиях.5. Когда необходимо контролировать протекание процессов в СС путем замедления или ускорения явлений в ходе имитации.6. При подготовке специалистов и освоении новой техники, когда на имитационной модели обеспечивается возможность приобретения необходимых навыков в эксплуатации новой техники.7. Когда изучаются новые ситуации в СС, о которых мало что известно или неизвестно ничего. В этом случае имитация служит для предварительной проверки новых стратегий и правил принятия решений перед проведением экспериментов на реальной системе.8. Когда особое значение имеет последовательность событий в проектируемой СС и модель используется для предсказания узких мест в функционировании системы и других трудностей, появляющихся в поведении СС при введении в нее новых компонент.