Типова программа дисципліни «Моделювання технологічних процесів і систем» для студентів напряму підготовки 6.090101 “Агрономія” передмова

Для забезпечення розвитку та інтенсифікації сільського господарства необхідно широко впроваджувати сучасні досягнення науки і техніки. З метою обґрунтованого та швидкого прийняття оптимальних рішень, фахівці в галузі сільського господарства мають володіти сучасними методами моделювання технологічних процесів та виконувати достатньо складні розрахункові роботи, які без застосування обчислювальних засобів реалізувати важко.

Метою вивчення навчальної дисципліни є поглиблення теоретичних знань та набуття практичних навичок із моделювання і використання сучасних технологічних процесів і систем у сільському господарстві.

Основні пріоритетні завдання навчальної дисципліни:

- ознайомити студентів з основними ідеями, методами, можливостями й межами сучасного моделювання в широкому діапазоні застосування;

- навчити будувати та розв'язувати математичні моделі з теорії еволюції, екології, генетики, селекції, рослинництва, фізіології і захисту рослин, вірусології, радіології, демографії, економіки сільського господарства.

У результаті вивчення курсу студенти повинні знати:

- предмет і задачі моделювання технологічних процесів у сільському господарстві:

- методологію, методику та інструментарій побудови математичних моделей у сільському господарстві;

- основні шиття, класифікацію моделей і методів моделювання технологічних процесів у сільському господарстві;

- методи розв'язування задач математичного моделювання;

- типи математичних моделей і сферу їх застосування у сільськогосподарському виробництві;

- типи стійкості моделей екосистем;

- основні проблеми оптимізації в умовах невизначеності;

- основні напрями розвитку систем штучного інтелекту та сучасні інтелектуальні Інтернет-технології;

Вміти:

- поставити задачу, формалізувати умови;

- опрацьовувати статистичну інформацію;

- будувати моделі різних типів;

- застосовувати механізм моделювання в задачах еволюції, екології, генетики, селекції і т.ін., розв'язувати їх за допомогою комп'ютера;

- аналізувати одержані результати;

- проточувати за допомогою отриманих моделей можливі стани об'єктів:

- приймати управлінські рішення на основі проведених досліджень;

- формулювати висновки та пропозиції щодо удосконалення сільськогосподарського виробництва з метою підвищення його ефективності.

Згідно з навчальним планом підготовки магістрів спеціальності 8.09010101 "Агрономія" відведено 108 год, з них 18 год - лекції, 18 год – лабораторно-практичні заняття, 72 год - самостійна робота.

Підсумковою формою контролю є залік.

Теоретичні заняття

ВСТУП

Поняття математичної моделі. Основні види математичних моделей, що використовують у сільському господарстві. Поняття системи. Властивості систем. Системний підхід до побудови математичних моделей. Основні етапи побудови моделі. Вибір задачі і її змістове ставлення.

1. МОДЕЛІ ДИНАМІКИ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

Моделювання чисельності взаємодіючих популяцій. Моделей балансу речовини й енергії. Модель епідемії. Моделі типу "хижак-жертва". Біологічний метод боротьби з небажаним видом.

2. ОСНОВНІ ЗАДАЧІ СТАТИСТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Поняття про метод найменших квадратів. Основи аналізу рівнянь регресії. Динамічні статистичні моделі. Регресійні моделі на основі методу групового врахування аргументів (МГВА). Критерії селекції MГВA. Застосування ентропії під час моделювання сільськогосподарських процесів. Прогнозування хвороб та боротьби з ними.

3. ЗАДАЧІ ЛІНІЙНОГО ПРОГРАМУВАННЯ І ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ В УПРАВЛІННІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИМ ВИРОБНИЦТВОМ.

Математичне формування задачі лінійного програмування. Формування системи змінних і обмежень задачі. Обґрунтування критерію оптимальності. Графічна інтерпретація задачі лінійного програмування. Ставлення і розв’язування транспортної задачі та її використання в управлінні сільськогосподарським виробництвом. Модель оптимізації структури посівних площ. Модель, оптимізації використання добрив.

4. ТЕОРІЯ ІГОР ЯК ЗАСІБ ПЛАНУВАННЯ ПОСІВУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ РОСЛИН

Матричні ігри двох гравців із нульовою сумою та з використанням змішаної стратегії. Поняття сідлової точки. Двоїсті задачі лінійного програмування. Імовірнісні .матричні моделі. Ігри з природою.

5. ВИКОРИСТАННЯ ТЕОРІЇ ГРАФІВ У РАЗІ ПОБУДОВИ МОДЕЛЕЙ ГРУНТОВО-ЕКОЛОГІЧНОГО МОНІТОРИНГУ

Моделювання розповсюдження забруднювальних речовин. Моделі агробіоценозу. Використання марковських ланцюгів у генетиці та агроекології. Моделі кругообігу речовин у природі. Аналіз стійкості екосистем методами теорії графів.

6. ПОНЯТТЯ ПРО ЕКСПЕРТНІ СИСТЕМИ

Експертні системи. Класифікація систем, що базуються на знаннях. Проблеми оптимізації в умовах невизначеності. Модель механізму генетичного контролю. Основні напрями розвитку систем штучного інтелекту, стисла характеристика. Інтелектуальні інтернет-технології.

ОРІЄНТОВНА ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

1. Моделі динаміки біологічних систем.

2. Статистичні моделі агрономічних процесів.

3. Пошук розв’язку задач оптимізації агрономічних процесів.

4. Транспортна задача в управлінні сільськогосподарським виробництвом.

5. Теорія ігор у розв’язуванні задач сільськогосподарського господарства.

6. Побудова моделей кругообігу речовин у природі та аналіз їх стійкості методами теорії графів.

7. Побудова та розв’язування задач із нечітким вхідними даними.

ОРІЄНТОВАНИЙ РОЗПОДІЛ АУДИТОРНОГО НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ, %

Назви теми	Лекції	Лабораторно-практичні заняття
1	2	3
Вступ
1. Моделі динаміки біологічних систем	5	5
2. Основні задачі статистичного моделювання	5	10
3. Задачі лінійного програмування і їх застосування в управлінні сільськогосподарським виробництвом	10	10
4. Теорія ігор як засіб планування посіву сільськогосподарських рослин	10	4
5. Використання теорії графів у разі побудови моделей грунтово-екологічного моніторингу	10	10
6. поняття про експертні системи	5	5
Всього	50	50