- •Нелінійні моделі та аналіз складних систем Навчальний посібник
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Передмова
- •Розділ і моделювання та системний аналіз динамічних процесів
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління
- •1.1. Поняття моделей і моделювання
- •1.2. Класифікація засобів моделювання
- •1.3. Поняття економічної системи і принципи її моделювання
- •1.4. Етапи економіко-математичного моделювання
- •1.5. Основні принципи опису виробничо-технологічного рівня економічних систем
- •1.6. Загальний вид математичних моделей та основні напрямки їхнього аналізу
- •1.7. Класифікація економіко-математичних моделей
- •1.8. Моделювання еколого-економічного управління виробничою системою в умовах нестабільності
- •1.9. Деякі принципи моделювання складних систем
- •1.10. Новий підхід до прогнозування поведінки складних систем і катастрофічних процесів (русла і джокери)
- •1.11. Моделювання та управління ризиком
- •Питання для самоперевірки
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід
- •2.1. Історія розвитку теорії систем і системного аналізу
- •2.3. Наукові напрямки системного аналізу
- •2.4. Система, її структура і функціонування
- •Типи системних задач залежно від ситуації
- •2.5. Синергетичний підхід в аналізі складних систем
- •Розділ іі математичні основи нелінійної динаміки і аналізу складних систем
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем
- •3.1. Моделі і аналіз нелінійних динамічних систем
- •3.1.1. Системи звичайних диференційних рівнянь
- •3.1.1.1. Основні визначення і теореми
- •3.1.1.2. Особливі точки та їхнє інваріантне різноманіття
- •Стійкість визначається нелінійними членами
- •3.1.1.3. Періодичні та неперіодичні розв’язки, граничні цикли та інваріантні тори
- •3.1.2. Аналіз нелінійної системи з дискретним часом
- •3.1.3. Використання теорії різницевих рівнянь для моделювання процесу мобілізації
- •3.1.4. Основи теорії диференційних рівнянь
- •3.2. Нелінійні моделі складних систем з хаотичною динамікою (стислий огляд)
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем
- •4.1. Аналіз нелінійних економічних систем, що розвиваються
- •4.1.1. Основні дослідження стійкості нелінійних динамічних систем
- •4.1.2. Якісний аналіз економічної системи, що знаходиться під впливом новітніх інформаційних технологій (ніт)
- •4.2. Елементи теорії структурної динаміки
- •4.2.1. Основи теорії катастроф
- •Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення збурення збурення
- •4.2.2. Біфуркації на фазовій площині
- •4.2.3. Дисипативні структури і. Пригожина
- •Розділ ііі моделі та аналіз складних процесів і систем
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем
- •5.1. Деякі базові математичні моделі та їхнє застосування в дослідженні соціально-економічних процесів
- •5.1.1. Модель Мальтуса
- •5.1.2. Логістична модель
- •5.1.3. Експоненційна модель з відловом
- •5.1.4. Логістична модель з відловом
- •5.1.5. М’яка логістична модель з відловом
- •5.1.6. Модель Лотки–Вольтерра
- •5.2. Приклад моделювання і аналізу соціально-економічних процесів
- •5.2.1. Стійкість ринкових механізмів
- •5.2.2. Народження хаосу
- •5.3. Елементи теорії м’якого моделювання
- •5.3.1. Модель війни або битви
- •5.3.2. Оптимізація як шлях до катастрофи
- •5.3.3. Жорсткі моделі як шлях до помилкових передбачень
- •5.3.4. Небезпека багатоступеневого управління
- •5.3.5. Математичні моделі «перебудови» в срср
- •5.3.6. Математика і математична освіта у сучасному світі
- •5.4. Моделі нелінійної економічної динаміки з урахуванням швидкості встановлення змінних
- •5.4.1. Окремі моделі нелінійної економічної динаміки
- •5.4.2. Узагальнена модель динаміки економіки
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами
- •6.1. М’яке нелінійне управління: синергетичний підхід в управлінні
- •6.2. Глобальне моделювання і аналіз світової динаміки
- •6.2.1. Модель світової динаміки Форрестера
- •6.2.1. Глобальна модель динаміки Месаровіча–Пестеля (м–п-модель)
- •6.2.2. Феноменологічна макромодель світової динаміки і стійкого розвитку
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали
- •7.1. Теорія динамічного хаосу та її застосування
- •7.1.1. Динамічний хаос
- •7.1.2. Економічний хаос у детермінованих системах
- •7.1.2.1. Хаос у детермінованих системах
- •7.1.2.2. Економічний хаос у дискретній системі
- •7.1.2.3. Аперіодичне оптимальне економічне зростання
- •7.1.2.4. Динаміка міст – система Лоренца (приклад застосування)
- •7.1.2.5. Хаос у моделі міжнародної економіки
- •7.1.2.6. Хаос і економічне прогнозування
- •7.1.2.7. Деякі критерії класифікації атракторів
- •7.1.3. Дивні атрактори
- •7.1.4. Динамічний хаос і обмеження області прогнозу
Питання для самоперевірки
Що означають поняття «модель» і «моделювання»?
Практичне значення моделювання.
Основні положення теорії моделювання.
Класифікація за засобами моделювання.
Чим відрізняється матеріальне моделювання від ідеального, формалізоване від неформалізованого?
Сутність економіко-математичного моделювання. Поняття математичної моделі.
В якому випадку об’єкт можна розглядати як систему?
Поняття економічної системи.
Поняття виробничо-технологічного рівня економічних систем.
Основні етапи економіко-математичного моделювання і зміст кожного з них.
Основні напрямки аналізу економіко-математичних моделей.
Моделі опису і моделі прийняття рішень.
Багатокритерійна оптимізація. Основні напрямки дослідження багатокритерійних моделей.
Поняття імітаційної системи.
Основні ознаки класифікації економіко-математичних моделей.
Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід
Перші уявлення про систему як сукупність елементів, що перебувають у структурному взаємозв’язку один з одним і утворюють певну цілісність, виникли в античній філософії (Платон, Аристотель).
Отримані від античності принципи системності розвивалися в концепціях Кузанського, Спінози. В німецькій класичній філософії принципи системної природи знання розроблялися Кантом, Шеллінгом, Гегелем. Принцип системності відігравав значну роль у працях К. Маркса: «Подібно до того, як сила нападу ескадрону кавалерії або сила опору полку піхоти значно відрізняються від суми тих сил нападу й опору, які здатні розвинути окремі кавалеристи та піхотинці, так само й механічна сума сил окремих працівників відмінна від тієї суспільної сили, що розвивається, коли багато рук беруть участь одночасно у виконанні однієї й тієї ж нероздільної операції...».
Ідеї системності природи знаходять ще більше поширення в природознавстві в другій половині XIX ст. Однією з перших праць, присвячених цим питанням, було дослідження Є. С. Федорова (1853–1919), академіка, відомого фахівця в галузі кристалографії. Він показав, що для будь-якої речовини, здатної мати форму кристала, існує визначена, досить невелика кількість геометричних форм, яких можуть набувати виникаючі кристали. Дослідження Федорова довели, що утворення різних організаційних форм улягає певним загальним законам, які керують нашим світом.
Принцип системності, поширення якого було підготовлене історією природознавства і філософії, знаходить у XX ст. все більше прихильників у різних галузях знання. У 30–40-і роки австрійський вчений Людвіг фон Берталанфі успішно застосував системний підхід до вивчення біологічних процесів, а після Другої світової війни він же запропонував концепцію розробки загальної теорії систем.
У програмі створення загальної теорії систем Берталанфі вказував, що її основними задачами є:
виявлення загальних принципів і законів поведінки систем незалежно від природи їхніх складових елементів та відносин між ними;
встановлення в результаті системного підходу до біологічних і соціальних об’єктів законів, аналогічних законам природознавства;
створення синтезу сучасного наукового знання на основі виявлення ізоморфізму законів різних галузей діяльності.
Родоначальником теорії систем прийнято вважати Берталанфі, хоча багато початкових положень цієї теорії є в праці О. О. Богданова, виданій німецькою мовою 1931 р. у Берліні, де тоді працював Берталанфі. Богданов (Маліновський) закінчив 1899 р. медичний факультет Харківського університету і займався медициною, фізіологією, біологією, філософією. Найважливішу свою працю – «Загальна організаційна наука (тектологія)» – він почав публікувати в 1911-му. Другий том виходить у 1925-му, а третій побачив світ у 1929-му, вже після смерті вченого. О. О. Богданов був організатором і директором першого у світі інституту переливання крові, він неодноразово проводив експерименти на самому собі, і в 1928 р. один з таких експериментів закінчився трагічно.
Як відзначає М. М. Моїсеєв, починаючи з другої половини XIX століття, російській науці було притаманне прагнення до створення узагальнюючих теорій і вчень. Такі дослідження відігравали і відіграють важливу роль у науці, тому що дозволяють з єдиних позицій побачити і вивчити широкі класи явищ і в калейдоскопі дослідних факторів побачити стрункі будівлі, в яких кожен з них, як цеглина, лягає на своє місце. Таблиця Д. І. Менделєєва, біогеохімія В. І. Вернадського, біогеоценологія В. М. Сукачова і М. В. Тимофєєва-Ресовського – всі ці універсальні системи є гордістю російської та радянської науки. Теорія організації О. О. Богданова може бути поставлена в один ряд зі схожими вченнями. Всі вони підсумовували і поєднували величезний емпіричний матеріал і створювали те, що В. І. Вернадський називав «емпіричним спілкуванням, тобто системою поглядів, на основі якої могли розвиватися далі прикладні науки».
У «Тектології» Богданова було передбачено ідеї кібернетики (принцип зворотного зв’язку, роль моделювання). Він одним з перших зрозумів, що суспільним і політичним системам властива певна організмічність. О. О. Богданов увів поняття відкритої системи, тобто системи, активно взаємодіючої з навколишнім середовищем, що обмінюється з ним енергією і речовиною. Слід сказати, що введення цього поняття вважається однією з головних заслуг Берталанфі.
Загальна теорія систем, за задумом Берталанфі, який запропонував першу програму створення такої теорії, мала стати певною загальною наукою про системи будь-яких типів. Однак конкретна реалізація цієї та схожих амбіційних програм зіштовхнулися з дуже серйозними труднощами, головною з яких є те, що загальність поняття системи призводить до втрати конкретного змісту. Нині побудовано кілька математичних теорій систем, що застосовують апарат теорій множин, алгебри. Однак прикладні досягнення цих теорій поки що досить скромні. З іншого боку, системне мислення все частіше використовують представники практично всіх наук (географії, політології, психології та ін.). Системний підхід знаходить дедалі ширше застосування і при аналізі соціальних систем.
Застосування понять системного підходу до аналізу конкретних прикладних проблем отримало назву системного аналізу.
