- •А. В. Коросов
- •Введение
- •1. Идеология моделирования: системный подход
- •Принцип системности
- •Принцип целесообразности
- •Принцип структурно-функциональной организации
- •Принцип иерархичности
- •Принцип эмерджентности
- •Принцип развития
- •Системный подход как система
- •2. Процедура моделирования
- •Этапы моделирования
- •Виды моделей
- •Построение блок-схемы
- •Аналитические и имитационные модели
- •Переменные и параметры
- •Математическое описание модели
- •Главное правило моделирования
- •Через неизвестные параметры (аj).
- •Приемы составления формул
- •Табличное программирование
- •Компоненты имитационной модели
- •Имитационная система
- •Адекватность и значимость
- •3. Приемы моделирования
- •Фреймы имитационных систем
- •1. Базовый фрейм имитационной системы
- •2.1. Увеличение числа значений независимой переменной
- •2.2. Отличия шагов: весовые коэффициенты у объектов
- •2.3. Исключение шагов: пробелы в исходных данных
- •2.4. Объединение шагов
- •2.5 Дифференциация шагов
- •3. Увеличение числа независимых переменных
- •4. Увеличение числа зависимых переменных
- •5. Синтез нескольких моделей
- •6.1. Увеличение числа модельных переменных: наведение
- •6.2. Увеличение числа модельных переменных: декомпозиция
- •Аппроксимация кривой
- •Пропуски в данных
- •Усреднение и параметризация
- •Индивидуализация переменных
- •Декомпозиция кривой
- •Анализ распределения
- •Продолжение табл. 3.11
- •Скрытые переменные
- •Экстремумы
- •Сети связей
- •Прогноз как гипотеза
- •4. Теория оптимизации
- •Модель с одним параметром
- •Модель с несколькими параметрами
- •Параметры макроса «Поиск решения»
- •Приемы работы в ms Excel
- •Специальные символы и другие полезные кнопки.
- •Популяции травяной лягушки
Министерство образования Российской Федерации
Петрозаводский государственный университет
А. В. Коросов
Имитационное моделирование
в среде MS Excel
(на примерах из экологии)
Петрозаводск
2002
УДК 28.08:22.172
К686
Рецензенты:
член.-корр. РАН, профессор, доктор биологических наук Э. В. Ивантер;
доцент, кандидат физико-математических наук В. Б. Ефлов;
доцент, кандидат физико-математических наук С. Р. Богданов
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Петрозаводского государственного университета
Коросов А. В.
К686 Имитационное моделирование в среде MS Excel (на примерах из экологии): Монография / ПетрГУ. Петрозаводск, 2002. 212 с. ISBN 5-8021-0168-7
В книге изложены основы общедоступного метода построения арифметических имитационных моделей в среде Excel. Метод позволяет конструировать описательные и динамические модели любой сложности и оценивать их параметры.
Рассмотрены идеология имитационного моделирования (основы системного подхода), процедура построения моделей (табличное программирование), приемы и примеры моделирования реальных биоэкологических объектов, в том числе аппроксимация функций, декомпозиция сложных криволинейных зависимостей на более простые, декомпозиция сложных распределений на серию нормальных, интеграция серии простых моделей в общую более сложную модель, описание динамики многокомпонентных систем с помощью латентных переменных и мн. др.
Книга адресована широкому кругу читателей, использующих компьютер для расчетов, но в первую очередь научным сотрудникам (не только биологических специальностей) и студентам.
УДК 28.08:22.172
ISBN 5-8021-0168-7 © А. В. Коросов, 2002
© Петрозаводский государственный
университет, 2002
Издание осуществлено при финансовой поддержке Института “Открытое общество. Фонд содействия” (Фонд Сороса – Россия)
Краткое содержание
|
Предисловие |
4 |
|
Введение Освоение методики моделирования за 10 мин. |
5 |
|
Постановка проблемы Концепция имитационного моделирования в приложении к экологическим исследовательским задачам: ретроспективная оценка параметров. |
13 |
1 |
Идеология моделирования Основы системного подхода к моделированию биоэкологических явлений: 7 принципов системного мышления, 4 рекурсивных этапа движения системной мысли, 5 этапов моделирования. |
19 |
2 |
Процедура моделирования Практикум построения имитационной системы на листе Excel: техника табличного программирования, настройка имитационной модели, оптимизация функции различий, оценка параметров, расчет статистических ошибок и адекватности модели. |
37 |
3 |
Приемы моделирования Типология задач имитационного моделирования; опыт решения разнообразных задач: аппроксимация, декомпозиция, ...; структурированное описание модельных понятий. |
105 |
4 |
Теория оптимизации Математические основы оптимизации: методы Ньютона, градиентов. |
183 |
|
Литература Список источников по моделированию. |
199 |
|
Основное содержание Дробная рубрикация книги. |
208 |
"…Невозможно написать учебник по построению моделей".
Р. Л. Акоф, М. Сасиени1
Предисловие
Лет 15 тому назад автор сформулировал для себя направление поиска приемов моделирования в виде небольшого эссе "Модели — биологу". Уже тогда было понятно — чтобы войти в широкую биологическую практику, моделирование должно быть максимально простым по использованию (в программировании свои бесконечные проблемы), но абсолютно жестким по логическому оформлению (биологические высказывания должны выверяться числом). Работа в этом направлении (Ивантер, Коросов, 1992; Коросов, 1995; Коросов, 1996) позволила в конце концов наметить контуры простой процедуры построения сложных количественных описаний природных объектов. Когда идеи оформились в метод (Коросов, 1999), он был успешно апробирован при подготовке докторской диссертации по зоолого-экологической тематике (Коросов, 2000). Его следует назвать табличное программирование арифметических имитационных моделей в среде Excel. Об этом методе и пойдет речь дальше.
Трудно точно определить жанр предлагаемой книги. Это и монография, поскольку содержит главы, посвященные методологии общедоступного моделирования, описание новых моделей, оригинальные результаты исследований. Это и учебное пособие, предназначенное для пользователей ЭВМ, желающих освоить новый количественный метод (автор читает учебный курс "Компьютерные методы в экологии"). Это и вариант научно-популярной литературы, вводящей читателя в круг проблем количественной биологии. Книга может быть интересна как научным сотрудникам (биоэкологам), так и студентам (разных специальностей), а также школьникам.
Автор будет признателен всем читателям, которые пришлют свои комментарии и положительные отзывы по адресу: 185640, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33. Петрозаводский госуниверситет. Кафедра зоологии и экологии.
E-mail: korosov@karelia.ru
____________________________________________________________
1Акоф Р. Л., Сасиени М. Основы исследования операций. М.: Мир, 1971, С. 84.
"Честная неудача не позорна; позорен страх перед неудачей".
Г. Форд1