интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Проектирование и моделирование интеллектуальных систем

ПРОБЛЕМА КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И КОГНИТИВНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Устойчивое развитие социально-политической и экологической систем, общества, региона, страны, цивилизации - это проблема, которая в настоящее время широко обсуждается не только в среде научной общественности, но и на уровне государств и правительств.

В 1999 г. в России вышла книга Новая парадигма развития России (комплексные исследования проблем устойчивого развития) под редакцией академиков РАН В.А. Коптюга, В.М. Матросова, д.с.н. В.К. Левашова. Человечество выстрадало путь к устойчивому развитию. В последние два десятилетия люди начали осознавать, что в мире, где так много вражды и где производственная среда стремительно ухудшается, невозможны здоровое общество и разумное развитие. Мировое хозяйство не может выйти на безопасную траекторию развития, не сократив социальный диспаритет и не перестав активно разрушать окружающую среду. Задача ближайших лет состоит в том, чтобы перевести это понимание в конкретные дела в каждой стране и совершить, наконец, переход к устойчивым формам развития и рациональному образу жизни [1. С. 7].

В нашей стране продолжается дискуссия по самому термину устойчивое развитие, но к настоящему времени перевешивает мнение, что в русском языке нет более близкого к этому понятию, чем понятие "ноосферное развитие" или ноо-сферогенез (становление ноосферы), введенной академиком В.И. Вернадским. Ноосфера имеет духовно-информационную и национально-нравственную сущность, здесь должны иметь место приоритеты науки и информации, как ресурсов развития, над веществом и энергией, сознания - над социальным бытием, опережающее развитие интеллектуально-духовных процессов по сравнению с материальными, поскольку только с помощью рационально-опережающих механизмов и можно достигнуть целей УР и становления ноосферы [1. С. 13].

Управленческие действия должны строиться на консенсусе между настоящим, прошлым и будущим. Устойчивое развитие - модель движения вперед, при которой достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения людей без лишения такой возможности будущих поколений [1. С. 3] -эволюция общества и природы без катастроф. Исследования и обеспечение устойчивого развития в комплексном его понимании, как междисциплинарной проблемы и многоаспектной стратегии, были определены среди главных задач ЮНЕСКО на 90-е годы [1. С. 7]; был выполнен межсекторный проект Модели, методы и программные средства анализа глобальной и региональной устойчивости развития, но и до настоящего времени исследования в области устойчивого развития безусловно актуальны. В нашей стране они не завершены ни на общегосударственном , ни на региональном уровнях, хотя усилиями ученых и общественности эта проблема неоднократно поднималась и поднимается. Поэтому имеется насущная практическая необходимость проведения исследований и конкретных разработок в этом направлении. Последнее время наблюдается активизация работ в этом направлении в разных точках России, в том числе и в Южном регионе России.

В труде Глобальное моделирование с учетом динамики биомассы и сценарий развития [1], написанном академиком В.М. Матросовым (Центр моделирования устойчивого развития общества ИСПИ РАН, Центр исследования устойчивости и нелинейной динамики при Центре машиноведения РАН) и И.В. Матросовым (МГУ им. М.В. Ломоносова), рассмотрен ряд важнейших вопросов, связанных с понятием глобальной безопасности, предложена динамическая модель мирового развития, представлены результаты первого вычислительного эксперимента, сценарии глобального развития с учетом политической напряженности. Авторы ссылаются на разработанные Дж. Форрестером и группой Д. Медоуза математические и компьютерные модели Мировая динамика (World 2), Динамика роста (World 3) и ее модификацию World 3-91. Далее авторы представляют собственную модель, включающую базовую модель World 3-91.

Глобальная безопасность - это защищенность жизненно важных интересов населения Земли (нынешнего и будущих поколений и природы (биосферы Земли)) от угроз их выживания и устойчивому развитию (от глобальных катастроф) с учетом факторов развития мировой экономики [1. С. 13].

Глобальной безопасностью на заданном промежутке времени [t0, ti] называется такое свойство развития глобального процесса (в рамках данной модели), при котором в каждый момент времени to<t<ti выполняется следующая система неравенств:

L(t)>L; F(t)>F; J(t)>J; S(t)>S; B(t)>B; Z(t)>Z; R(t)>R; V te [t0; tj,                (1)

где L, F, J, S, B, Z, R - показатели оценки глобальной безопасности в модели (1) показателей безопасности мирового развития; L - средняя продолжительность жизни; F - потребление продовольствия на душу населения (пища на человека); J -потребление промышленной продукции на душу населения (промтовары на человека); S - средние затраты на социальную сферу на душу населения (сервис на человека); В - биомасса растительности суши; Z - уровень загрязнения; R - оставшиеся к концу XXI века природные ресурсы (объем традиционных, невозобновимых, и нетрадиционных, регенерированных, природных ресурсов).

Предельно допустимые значения L, F, J, S, В, Z, R выбираются на основе результатов медицинских, социологических и экологических исследований в международных проектах или на основе оценок, даваемых в решениях международных форумов и организаций.

Модель глобальной безопасности содержит большое число показателей, представляющих жизненно важные интересы населения, жизненно важные интересы природы Земли и развития мировой экономики. Так, жизненно важные интересы населения представлены пятью показателями глобальной безопасности: L, F, J, S, R. Жизненно важные интересы природы Земли - это показатели глобальной безопасности В и загрязнения окружающей среды Z. Показатели развития мировой экономики: валовой выпуск промышленной продукции в мире (выпуск продукции), темп спада производства и некоторые другие.

Модель мирового развития содержит около 200 математических зависимостей и около 50 таблично заданных функций, транслированных из World 3-91, а также новых подмоделей и зависимостей, введенных вышеназванными авторами. Это подмодели: Сектор населения, Сектор капитала, Сектор загрязнений, Сектор производных ресурсов, Сектор политической напряженности, Сектор динамики биомассы.

Анализ работ по устойчивому развитию показал, что существует много проблем теоретического и практического характера на пути разрешения задачи устойчивого развития. К этим проблемам относятся важнейшие: что считать признаками устойчивого (неустойчивого) развития? как выявить показатели и факторы устойчивого развития? считать ли развитие, обеспечивающее стабилизацию основных показателей устойчивости и безопасности, а также устойчивости структуры системы хорошим развитием или лучше неуклонный рост показателей и непрерывная адаптация и саморазвитие системы? как моделировать поведение системы под воздействием различных управляющих и возмущающих воздействий? каково количество и качество фактологического материала о реальной системе, которое можно считать достаточным для последующего обоснования выводов и рекомендаций? что такое адекватность модели социально-экономической системы и какими методами это можно проверить? как, в конце концов, практически реализовать многие благие пожелания? Количество подобных философских вопросов можно увеличивать и увеличивать при изучении слабоструктурированных проблем устойчивого развития социально-экономических систем.

Остановимся в данном исследовании только на нескольких моментах и примем нижеследующие условия для разработки методологии исследования устойчивости региональных социально-экономических систем.

Основными показателями устойчивого развития региональной социально-экономической системы будем считать показатели оценки глобальной безопасности, выдвинутые в качестве таковых в модели устойчивого развития цивилизации, предложенной В.М. Матросовым и И.В. Матросовым. Для характеристики устойчивого развития региона примем следующие группы индикаторов: социальные, экономические, экологические, организационные индексы.

Способом моделирование региональной социально-экономической системы выберем когнитивное моделирование, так как оно на современном этапе моделирования слабоструктурированных проблем сложных систем позволяет учитывать не только количественные, но и качественные стороны развития социально-экономических систем, развивая и практически реализуя идеологию системного анализа. Когнитивное моделирование позволяет встраивать различные системные приемы и методы [1. С. 70] в единую программу исследований и тем самым снимать противоречия, обычно возникающие при согласовании и стыковке результатов исследования разных аспектов сложной системы.

В исследование устойчивости развития социально-экономической системы включим решение задач 1) установление соответствия рекомендуемых показателей - индикаторов устойчивого развития фактическим для конкретного региона, 2) анализ структурной устойчивости, 3) анализ устойчивости по возмущению и значению, импульсной устойчивости.

В фактологический материал, необходимый для когнитивного моделирования, включим сведения из литературных источников, данные экономической теории и государственной статистики, экспертные данные.

Установление адекватности разрабатываемых когнитивных моделей основывается на общей рекомендации соблюдения полноты продукций исходных данных и последующей проверки степени расхождения их с фактическими и должно включать частные рекомендации и правила для каждого типа задач, решаемых в процессе моделирования; процесс последовательного решения этих задач является основой взаимопроверки и подтверждения (или нет) результатов, а также основой уточнения моделей.

Разработка сценариев устойчивого развития социально-экономической системы должна основываться на результатах импульсного моделирования; выбор лучшего сценария развития из совокупности сценариев осуществляется экспертно, с учетом его практической реализуемости в настоящий период состояния российской экономики.

Решение комплекса задач когнитивного моделирования требует разработки специальных пакетов прикладных программ наряду с использованием стандартных средств, например, Data mining.

Перед разработкой методологии анализа региональной социально-экономической системы сформулируем ряд требований к ней, необходимых с нашей точки зрения.

Одно из определений понятия методология:

Методология - это логически организованная деятельность человека, состоящая в определении цели и предметов исследования, подходов и ориентиров в проведении исследования, в выборе средств и методов, определяющих наилучший результат.

Можно выдвинуть ряд условий и требований, которым должна удовлетворять разрабатываемая методология. Предлагаются нижеследующие общие требования. Методология должна:

позволить изучать не только слабоструктурированный объект - социально-экономической систему, но и окружающую ее среду, и взаимодействие объекта со средой;

включать методы, позволяющие постепенно формализовать изучаемую проблему - противоречие между требованиями устойчивого развития и реальным положением региона в настоящее время;

позволить вскрывать действие законов и закономерностей, которым следует социально-экономическая система как сложная организационная система для того, чтобы правильно использовать эти законы;

позволить диагностировать и прогнозировать состояние региональной социально-экономической системы;

позволить обосновывать решения по наилучшему управлению системой;

удовлетворять принципам диалектики и системного анализа;

отражать поэтапность и многомерность проводимых исследований;

модель системы, разработанная с помощью предлагаемой методологии, должна быть компактной (так как вербальное описание системы обычно содержит нагромождение нечетких высказываний, затуманивающих суть дела, то математическая модель должна давать компактно аналог реальной системы, раскрывающий ее сущность), ясной (математическая модель должна позволить каждому аспекту изучаемого явления сопоставить символ, делающий наглядной взаимосвязь между различными параметрами и процессами в системе; должна позволить установить, не была ли потеряна существенная взаимосвязь, не упущены ли переменные, не внесены ли дополнительно несущественные сложности описания), давать возможность численного анализа.

Так как постулируется необходимость учета взаимодействия региональной системы с ее внешней социально-экономической, политической, экологической средой, то необходимы методы выявления и обозначения взаимосвязи параметров объекта и среды. Это можно сделать на разных этапах формализации проблемы как с помощью методов, направленных на активизацию использования интуиции и опыта специалистов (например, методы экспертных оценок, методы структуризации, прогнозного графа), так и с помощью методов формализованного представления систем, главным образом теоретико-множественными, графическими, методами ситуационного, графо-семиотического моделирования [7].

Фактологический материал по социально-экономической системе, процессам в ней и окружающей среде в большой степени бывает представлен в форме различной статистической отчетности. Поэтому методология исследований обязательно должна включать статистические методы. Причем главным образом те, которые позволяют отразить взаимосвязь и степень влияния различных факторов (многомерный статистический анализ) и тенденции развития (методы анализа временных рядов).

Для решения задач оптимизации, выбора и обоснования наилучших решений необходимо применять аналитические методы (заметим, что к настоящему времени разработано огромное количество аналитических методов, но в основном для решения хорошо структурированных задач).

Таким образом, разрабатывая методологию исследования региональной социально-экономической системы, необходимо выстроить логическую последовательность обозначенных выше методов. Для этого возьмем за основу когнитивную методологию [1-4, 6], так как ее структура отвечает всем выдвинутым выше общим требованиям и в нее удобно встраивать специфические и новые методы, которые порождаются особенностями социально-экономической системы. Следует отметить, что когнитивная методология еще не применялась к решению проблем региональных социально-экономических систем в полной мере.

Итак, предлагается использовать следующую систему методов, образующих методологию исследования региональной социально-экономической системы и позволяющую взаимосвязано решать основные задачи системного анализа:

методы сбора и первичной обработки фактического материала по системе и окружающей среде;

методы когнитивной структуризации, применяемые поэтапно и позволяющие формализовать знания экспертов в предметной области;

методы статистического анализа динамики социально-экономических явлений, позволяющие в совокупности с экспертными методами решать задачу идентификации объекта;

методы когнитивного моделирования, позволяющие комплексно решать задачи анализа сложности, связности, устойчивости, чувствительности системы, а также задачи построения сценариев ее развития.

Разработанная методология была применена к исследованию устойчивости социально-экономических систем и разработки сценариев устойчивого развития Республики Адыгея. Теоретические исследования послужили основой для создания программной системы когнитивного моделирования [8], отличающейся от похожих вычислительных программ [3, 4], в том числе разнообразием и системностью решаемых задач.