Контрольные вопросы и задания к главе 9 «Нейронные сети, экспертные системы и генетические алгоритмы»
Начертите схему формальной модели нейрона.
Каким образом представляются знания в нейронных сетях?
Укажите основные отличия между обычным компьютером и нейрокомпьютером.
Какие два этапа выделяют в процессе функционирования нейронной сети?
В чем состоит обучение нейронной сети?
Назовите основные свойства нейронной сети.
Для решения каких задач в экономике применяются нейронные сети?
В чем состоят особенности решения задач прогнозирования с применением нейронных сетей?
Из каких основных блоков состоит экспертная система?
Приведите пример применения экспертной системы в экономике и финансовой сфере.
Какие методы представления знаний используются в экспертных системах?
Приведите пример продукционных правил.
Какие языки программирования используются для реализации экспертных систем?
Начертите принципиальную структурную схему генетического алгоритма.
Для решения каких задач применяются генетические алгоритмы?
Раздел IV
СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
Глава 10. Модели и методы исследования систем массового обслуживания
Основные характеристики и задачи исследования СМО
Основные понятия, связанные с системами массового обслуживания (СМО)
Система массового обслуживания – это система, в которой в некоторые (в основном, случайные) моменты времени поступают так называемые требования, над которыми совершаются однотипные операции.
Такими однотипными операциями в магазине является продажа товара, в аптеке – отпуск лекарств, у стоматолога – лечение зуба и т. п. Требованиями соответственно являются приход покупателей или пациентов.
Исследованием таких систем занимается теория массового обслуживания (ТМО).
Основы ТМО были разработаны датским математиком А. К. Эрлангом в начале ХХ века. В настоящее время методами ТМО исследуются системы во многих областях, основными из которых являются экономика, телефония и военное дело. Ниже задачи массового обслуживания рассматриваются в основном применительно к экономической сфере.
В качестве примеров СМО можно указать следующие:
Сфера обслуживания – магазины, аптеки, парикмахерские, бары, кафе, рестораны, пункты обмена валюты, справочные бюро, кассы вокзалов и театров, автозаправочные станции, мойки, ремонтные мастерские.
Медицинское обслуживание – приём врачами различных специальностей, обследование с применением различного оборудования, массаж, процедуры, лечение в больнице.
Туризм – отели, транспорт, пляжи, экскурсии, развлечения, питание.
Санаторно-курортные комплексы – размещение, лечение, питание, развлечения.
Финансовая сфера – банки, страховые компании, аудиторские службы.
Налоговая инспекция.
Таможня.
Милиция.
Службы контроля потребления электроэнергии, газа, воды.
Транспортные комплексы – морские порты, ж/д вокзалы, аэропорты.
Транспортные системы – автобусные, троллейбусные, трамвайные, маршрутные такси, автомагистрали.
Производственные системы – цехи, склады, бригады по ремонту оборудования, такие механизмы как транспортёры, экскаваторы.
Сельскохозяйственные работы – задачи посева и уборки, погрузки и вывоза урожая и т. п.
Тушение пожаров.
Чрезвычайные ситуации – системы эвакуации, спасательные команды, госпитали, кухни, палаточные городки.
Телефония – системы сотовой связи, АТС и т.п.
Военное дело – системы противовоздушной и противоракетной обороны.
Выборная компания – системы голосования на избирательных участках.
СМО достаточно условно можно разделить на две большие категории
простые;
сложные.
Один из примеров сложных систем – супермаркет. Структурная схема такой системы представлена на рис. 10.1.
Рис. 10.1.Структурная схема сложной многомерной СМО
Характерным для этой системы является большое количество входов и выходов.
Другой пример сложной системы – многофазная система. Модель многофазной системы обслуживания покупателей представлена на рис. 10.2.
Рис. 10.2. Структурная схема многофазной СМО
Практически любые заявки в коммерческой деятельности: товары, посетители, деньги, документы проходят множество фаз обслуживания, следовательно, коммерческие системы в значительной мере являются многофазными.
В качестве примеров простых СМО, относящихся, как правило, к сфере малого бизнеса, можно указать следующие:
магазины;
парикмахерские;
аптеки;
пункты обмена валют;
бары;
ремонтные мастерские;
автозаправочные станции;
автомобильные мойки и т. п.
Модель простой СМО показана на рис.10.3.
Рис. 10.3.Модель простой СМО
Исследование СМО осуществляется на основе применения методов математического моделирования.
Используются следующие методы моделирования:
имитационное;
аналитическое.
Соответствующие модели при этом называются:
имитационными;
аналитическими.
Аналитический метод используется в тех случаях, когда имеется возможность получить решение в формульном, аналитическом виде.
Примерами аналитических решений являются:
1.В алгебре
– формулы определения корней квадратных
уравнений,
;
2.В финансовой математике:
формула сложных процентов;
формула определения будущей стоимости денег при детерминированной величине аннуитета.
3. В СМО – формулы Эрланга.
Имитационное моделирование основано на экспериментировании с моделью реальной системы на «прогонах» этой модели.
Это метод приближенного, численного решения задачи. В алгебре приближенными методами решаются уравнения высоких степеней. В СМО имитационное моделирование используется для исследования сложных систем.
Для понимания отличия имитационного моделирования от аналитического приводится пример исследования немарковской СМО. Исследование выполняется с использованием метода статистических испытаний (метода Монте-Карло).
Большинство простых СМО может быть описано в виде аналитических моделей.
Основополагающую роль среди аналитических моделей играет модель Эрланга. Это модель марковской многоканальной СМО с отказами. Однако многие реальные системы, не являющиеся марковскими и допускающие некоторое ожидание, могут быть в определенной степени представлены с помощью модели Эрланга.
Ниже, в основном, рассматриваются аналитические модели СМО.
Аналитические модели СМО в настоящее время изучаются в большинстве вузов, готовящих специалистов экономического и финансового профиля.
Отметим, что аналитические модели СМО относятся к моделям средней степени сложности.