Особенности моделирования социальных процессов

    Особенности моделирования социальных процессов.

 

Моделирование социальных процессов преследует множество различных целей и задач. Моделирование позволяет определить оптимальные размеры, а также предсказать поведение системы (например, системы социальной защиты многодетных семей в условиях рыночных отношений). В процессе моделирования анализируется целый ряд факторов, в результате которых обосновываются разные уровни жизни. В отечественной и зарубежной практике принято различать 4 уровня жизни: прожиточный минимум, достаточный, социально необходимый и социально комфортный. Каждый из уровней жизни содержит в себе ряд показателей, в связи с чем при моделировании рассчитываются возможности их осуществления (экономические, организационные, духовные и т.д.); определяются предполагаемые сроки реализации, их прогнозное видение.

Моделирование в социологии это метод исследования социальных явлений и процессов на их моделях, т. е опосредованное изучение социальных объектов, в процессе которого они воспроизводятся во вспомогательной системе (модели) замещающей в познавательном процессе оригинал и позволяющей получать новое знание о предмете исследования.

Имеется два подхода к построению модели общественных процессов: локальный и глобальный. В локальном случае рассматриваются поведение нескольких индивидов (личностей) или групп и на основе их локального взаимодействия показывается общее развитие общества. Описываются объекты исследования: человек, семья, группа. Задаются возможные состояния объектов, перечислятся факторы внутреннего и внешнего воздействия и определяются правила, по которым объекты моделирования развиваются и взаимодействуют друг с другом и с внешней средой.

При глобальном подходе рассматривается весь социум (этнос, государство, все человечество), исследуются общие для всех характеристики (например политическая система). Как правило, при глобальном подходе исследуются большие промежутки времени (несколько десятков или сотен лет), так как тогда на динамике социума менее сказывается поведение отдельного человека, партии и т.п. Для изучения выбирается объект исследования, выделяется его структура (элементы, функциональные зависимости, определяется интервал времени век, тысячелетие).

Западные исследователи рассматривают данные подходы с точки зрения различных уровней абстракции, говоря о "восходящей" (bottom up) и "нисходящей" (top-down) моделях. В восходящей модели идут от модели индивидуального взаимодействия к модели группового, что в свою очередь ведет к модели общества в целом. А в нисходящем случае, наоборот, от модели общества в целом "спускаются" к моделям группового и индивидуального взаимодействия.

Использование компьютерного моделирования в социальных науках довольно новая идея, хотя первые работы в этом направлении были осуществлены в 1960х, а широкое использование компьютеров началось в 1990-х. Эта идея имеет огромный потенциал потому, что моделирование представляет собой превосходный путь прогнозирования и понимания социальны процессов.

Компьютерное моделирование предоставляет возможность реализовать идею рождения сложного социального поведения из сравнительно простых действий индивидов

Процесс компьютерного моделирования социальных процессов включает в себя следующие этапы:

1. ознакомление  с социологической теорией, на  основе которой строится модель;

2. поиск  основных элементов структуры  объекта, взаимосвязей, управляющих  факторов;

3. построение  информационной модели и аналитических  схем на основе социологической  теории объекта моделирования;

4. теоретическое  изучение готовой информационной  модели и построение математической  модели (выбор математического аппарата, формализация структуры, взаимосвязей  и элементов);

5. Построение  компьютерной реализации математической  модели (выбор метода компьютерного  моделирования и алгоритма моделирования);

6. Практическое  изучение готовой компьютерной  модели (работа с компьютерными  моделями как с объектами исследования: введение начальных данных, получение  результатов в виде графиков  и диаграмм, анализ и интерпретация  полученных данных, изменение начальных  условий на основе имеющихся  результатов для нахождения оптимального  решения).

В результате анализа компьютерной модели приходим к выводу об адекватности построенной модели моделируемому социальному процессу. Далее принимается решение: либо изменить структуру построенной модели с целью ее совершенствования и улучшения, либо произвести дополнительный анализ социологического объекта, либо собрать недостающие сведения об исследуемом социальном процессе.

Одной из особенностей процесса социального моделирования является большее, чем во всех прочих (физическом, биологическом и т. д.) видах моделирования, значение ценностных ориентации моделирующего субъекта, его социальной активности. В силу специфичности самих объективных законов развития общества вопрос адекватности социологических моделей оказывается более сложным, чем в естественных науках, и разрабатывается особо.

 

 

 

Компьютерное (вычислительное) моделирование - производится средствами компьютерных технологий (средствами вычислительной техники.

 

Моделирование рассматривается как имитационное, а соответствующая модель называется имитационной, если она столь сложна, что для получения результатов, касающихся ее поведения, приходится привлекать современные электронно-вычислительные машины (ЭВМ) или, как сейчас чаще говорят, компьютеры. Под имитацией в таком случае понимается проведение на компьютерах различных серий экспериментов с моделями, которые представлены в качестве некоторого набора (комплекса) программ для компьютера. Имитационной является та модель, которая специально предназначена для исследования в режиме имитации, т.е. для сравнения характеристик

Поскольку в действительности невозможно избежать случайных внешний воздействий на изучаемый объект, то при имитационном моделировании (при условии привлечения ЭВМ) особую роль имеет возможность многократного воспроизведения моделируемых процессов с последующей их статистической обработкой. На основе набираемых в ходе компьютерных экспериментов статистик делаются выводы в пользу того или иного варианта функционирования, или, к примеру, конструкции моделируемого реального объекта или сущности явления.

Компьютерное моделирование это метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели. Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественны и качественных результатов на основе имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризующих систему.

Целью компьютерного моделирования является не только описание существующих явлений в поведении объекта, но и предсказание его поведения в нестандартных ситуациях. Одно из основных направлений использования компьютерного моделирования поиск оптимальных вариантов внешнего воздействия на объект с целью получения наивысших показателей его функционирования.

Этапы компьютерного моделирования:

1. выбор  целей моделирования;

2. построение  объектно-ориентированных моделей  на основе использования инструментальных  программных средств;

3. исследование  построенных моделей;

4. интерпретация  результатов исследования в терминах  исходной задачи;

5. анализ  полученных моделей на адекватность  рассматриваемому явлению.

 

Компьютерное моделирование можно рассматривать как: 
• математическое моделирование;  
• имитационное моделирование;  
• стохастическое моделирование.  
 
Под термином “компьютерная модель” понимают условный образ объекта или некоторой системы объектов (или процессов), описанный с помощью уравнений, неравенств, логических соотношений, взаимосвязанных компьютерных таблиц, графов, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекстов и т.д. и отображающих структуру и взаимосвязи между элементами объекта. Компьютерные модели, описанные с помощью уравнений, неравенств, логических соотношений, взаимосвязанных компьютерных таблиц, графов, диаграмм, графиков, будем называть математическими. Компьютерные модели, описанные с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, графов, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекстов и т.д. и отображающих структуру и взаимосвязи между элементами объекта, будем называть структурно-функциональными.  
 
Компьютерные модели (отдельную программу, совокупность программ, программный комплекс), позволяющие, с помощью последовательности вычислений и графического отображения результатов ее работы, воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта (системы объектов) при условии воздействия на объект различных, как правило, случайных факторов, будем называть имитационными.  
 
Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов на имеющейся модели. Качественные результаты анализа обнаруживают неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер анализа существующей СС или прогноза будущих значений некоторых переменных. Возможность получения не только качественных, но и количественных результатов составляет существенное отличие имитационного моделирования от структурно-функционального. Имитационное моделирование имеет целый ряд специфических черт.  
 
Методологией компьютерного моделирования является системный анализ (направление кибернетики, общая теория систем), в котором доминирующая роль отводится системным аналитикам. В отличие от математического моделирования на ЭВМ, где методологической основой являются: исследование операций, теория математических моделей, теория принятия решений, теория игр и др.  
 
Центральной процедурой системного анализа является построение обобщенной модели, отражающей все факторы и взаимосвязи реальной системы. Предметом компьютерного моделирования может быть любая сложная система, любой объект или процесс. Категории целей при этом могут быть самыми различными. Компьютерная модель должна отражать все свойства, основные факторы и взаимосвязи реальной сложной системы, критерии, ограничения.  
 
Компьютерное моделирование предлагает совокупность методологических подходов и технологических средств, используемых для подготовки и принятия решений в различных областях исследования.  
 
Выбор метода моделирования для решения постановленной задачи или исследования системы является актуальной задачей, с которой системный аналитик должен уметь справляться.  
 
С этой целью уточним место имитационных моделей и их специфику среди моделей других классов. Кроме того, уточним некоторые понятия и определения, с которыми имеет дело системный аналитик в процессе моделирования. С этой целью рассмотрим процедурно-технологическую схему построения и исследования моделей сложных систем.  
 
Эта схема включает, характерные для любого метода моделирования, следующие этапы определения: 
 
1. Системы (предметная, проблемная область);  
2. Объекта моделирования;  
3. Целевого назначения моделей;  
4. Требований к моделям;  
5. Формы представления;  
6. Вида описания модели;  
7. Характера реализации модели;  
8. Метода исследования модели.  
 
Первые три этапа характеризуют объект и цель исследования и практически определяют следующие этапы моделирования. При этом большое значение приобретает корректное описание объекта и формулировка цели моделирования из предметной области исследования.  
 
Предметная (проблемная) область. Исследование различных систем: математических, экономических, производственных, социальных, систем массового обслуживания, вычислительных, информационных и многих других.  
 
Модель должна строиться целенаправленно. Целенаправленная модель представляет собой замену действительности с той степенью абстракции, которая необходима для поставленной цели. То есть, модель, прежде всего, должна отражать те существенные свойства и те стороны моделируемого объекта, которые определены задачей. При этом важно правильно обозначить и сформулировать проблему, четко определить цель исследования, проводимого с помощью моделирования.  
 
Требования к моделям. Моделирование связано с решением реальных задач и необходимо быть уверенным, что результаты моделирования с достаточной степенью точности отражают истинное положение вещей, т.е. модель адекватна реальной действительности.  
 
Хорошая модель должна удовлетворять некоторым общепринятым требованиям. Такая модель должна быть: 
 
• адекватной;  
• надежной;  
• простой и понятной пользователю;  
• целенаправленной;  
• удобной в управлении и обращении;  
• функционально полной с точки зрения возможностей решения главных задач;  
• адаптивной, позволяющей легко переходить к другим модификациям или обновлять данные;  
• допускающей изменения (в процессе эксплуатации она может усложняться).  
 
В зависимости от целевой направленности модели, для нее задаются специальные требования. Наиболее характерными являются: целостность, отражение информационных свойств, многоуровневость, множественность (многомодельность), расширяемость, универсальность, осуществимость (реальная возможность построения самой модели и ее исследования), реализуемость (например, на ЭВМ, возможность материализации модели в виде реальной системы в задачах проектирования), эффективность (затраты временных, трудовых, материальных и других видов ресурсов на построение моделей и проведение экспериментов находятся в допустимых пределах или оправданы). Значимость или приоритетность требований к модели непосредственно вытекают из назначения модели. Например, в исследовательских задачах, задачах управления, планирования и описания важным требованием является адекватность модели объективной реальности. В задачах проектирования и синтеза уникальных систем важным требованием является реализуемость модели, например в САПР или систему поддержки принятия решений (СППР).  
 
Цель моделирования и задание требований к модели определяют форму представления модели.  
 
Любая модель (прежде чем стать объективно существующим предметом) должна существовать в мысленной форме, быть конструктивно разработанной, переведена в знаковую форму и материализована.  
 
Таким образом, можно выделить три формы представления моделей: 
 
• мысленные (образы);  
• знаковые (структурные схемы, описания в виде устного и письменного изложения, логические, математические, логико-математические конструкции);  
• материальные (лабораторные и действующие макеты, опытные образцы).  
 
Особое место в моделировании занимают знаковые, в частности логические, математические, логико-математические модели, а также модели, воссозданные на основе описания, составленного экспертами. Знаковые модели используются для моделирования разнообразных систем. Это направление связано с развитием вычислительных систем. Ограничимся ими в дальнейшем рассмотрении.  
 
Следующий этап процедурной схемы – это выбор вида описания и построения модели.  
 
Для знаковых форм такими описаниями могут быть: 
 
• отношение и исчисление предикатов, семантические сети, фреймы, методы искусственного интеллекта и др. - для логических форм.  
• алгебраические, дифференциальные, интегральные, интегрально-дифференциальные уравнения и др. - для математических форм.  
 
Характер реализации знаковых моделей бывает: 
 
• аналитический (например, система дифференциальных уравнений может быть решена математиком на листе бумаги);  
• машинный (аналоговый или цифровой);  
• физический (автоматный).  
 
В каждом из них, в зависимости от сложности модели, цели моделирования, степени неопределенности характеристик модели, могут иметь место различные по характеру способы проведения исследований (экспериментов), т.е., методы исследования. Например, при аналитическом исследовании применяются различные математические методы. При физическом или натурном моделировании применяется экспериментальный метод исследования.  
 
Анализ применяемых и перспективных методов машинного экспериментирования позволяет выделить расчетный, статистический, имитационный и самоорганизующийся методы исследований.  
 
Расчетное (математическое) моделирование применяется при исследовании математических моделей и сводится к их машинной реализации при различных числовых исходных данных. Результаты этих реализаций (расчетов) выдаются в графической или табличной формах. Например, классической схемой является машинная реализация математической модели, представленной в виде системы дифференциальных уравнений, основанная на применении численных методов, с помощью которых математическая модель приводится к алгоритмическому виду, программно реализуется на ЭВМ, для получения результатов проводится расчет.  
 
Имитационное моделирование отличается высокой степенью общности, создает предпосылки к созданию унифицированной модели, легко адаптируемой к широкому классу задач, выступает средством для интеграции моделей различных классов.