Размещено на http://www.allbest.ru/

про синтез моделі сталого розвитку території як елемента експертної системи

Л.В.Фалько, Л.І. Уварова, А.В. Полищук

Інститут проблем природокористування та екології НАН України

У статті коротко викладені загальні принципи і системні положення, на підставі яких пропонується здійснювати синтез моделі сталого і збалансованого з природними можливостями розвитку території. При цьому модель повинна забезпечувати розв'язання задач визначення, прогнозу і підтримки кількісних характеристик об'єкта моделювання.

В статье кратко изложены общие принципы и системные положения, на основании которых предлагается осуществлять синтез модели устойчивого и сбалансированного с природными возможностями развития территории. При этом модель должна обеспечивать решение задач определения, прогноза и поддержки количественных характеристик объекта моделирования.

модель сталий природний територія

Як відомо, існуючий рівень виробництва і споживання, науково-технологічного розвитку, культури і управління обумовлює накопичення складних екологічних проблем. На думку фахівців є підстави очікувати їх переростання у глобальну екологічну катастрофу. Одним із найбільш відомих запобіжних заходів визначається останнім часом ідея суспільного сталого розвитку, збалансованого з природними можливостями (Sustainable Development).

Аналіз концептуальних положень переходу України до сталого розвитку [1, 2], методологічних підходів щодо вибору стратегії сталого розвитку регіонів [3], методології розв'язання системних задач з застосуванням експертних методів і систем [4], а також аналіз досліджень інших джерел [5-21], які здійснювались в рамках держбюджетної теми з метою вивчення можливостей створення і застосування моделі сталого розвитку території, що знаходиться в процесі проектування.

Предметною областю виконуваних досліджень і розробок є властивості та характеристики процесу сталого розвитку території як об'єкта, що проходить життєвий цикл свого створення і використання.

Метою виконуваних досліджень і розробок є вивчення можливостей синтезу моделі процесу сталого розвитку на етапах його проектування та використання як основного методологічного засобу визначення, прогнозу і інформаційної підтримки кількісних характеристик цього процесу.

Загальний підхід до розв'язання складної проблеми полягає в застосуванні проблемно-орієнтованої системної методології розв'язання системних задач соціального типу. Головною ідеєю цієї методології (сукупності узгоджених методів і способів) є послідовна поетапна трансформація інформаційно неповністню визначеної і погано структурованої проблеми в ієрархічно структуровану сукупність системних задач, де на нижньому рівні знаходяться задачі, які можуть бути вирішені, або їх можливі рішення можуть бути оцінені експертами. Ці рішення разом з коефіцієнтами відносної вагомості елементів по ієрархії використовуються як вихідні дані при агрегуванні показників старших рівнів.

Важливою особливістю синтезу моделі процесу сталого розвитку території на етапах передпроектних досліджень і проектування є обмеженні можливості використання натуральних експериментальних даних, що примушує шукати необхідні дані шляхом проведення опитувань експертів та проведення імітаційного моделювання процесу сталого розвитку з використанням побудованої моделі, а також засобів, основаних на комп'ютерних технологіях у вигляді експертних систем [4].

Таким чином, у прийнятій методології моделі процесу сталого розвитку території як об'єкту, що проектується, відводиться ключова роль. В залежності від того, наскільки буде модель адекватною до мети її використання і адекватною до вимог, що пред'являються до властивостей процесу сталого розвитку території, настільки буде успішним і розв'язання означеної проблеми у цілому.

Розглянемо більш детально деякі чинники, що безпосередньо впливають на синтез і використання моделі сталого розвитку території.

На вибір моделі значно впливає прийнята загальна методологія розв'язання визначеної проблеми. Ця методологія характеризується наступними етапами досліджень і розробок.

1. Ситуаційний аналіз характеристик життєдіяльності, ресурсних можливостей і перспектив сталого розвитку території. Результатом виконання цього етапу є глибоке розуміння ситуації, що складається на момент прийняття відповідального рішення та розуміння тенденцій її розвитку. Цей етап уможливлює подальші кроки розв'язання задачі.

2. Розробка проекту концепції розв'язання задачі переходу території до сталого розвитку з наперед заданими властивостями.

3. Визначення нормативного стану території у вигляді норм і стандартів якості процесів життєдіяльності, навколишнього середовища і сталого розвитку території.

4. Розробка сценаріїв забезпечення нормативного стану території і формування характеристик цих сценаріїв.

5. Математична постановка системної задачі визначення, прогнозу та інформаційної підтримки характеристик життєдіяльності і сталого розвитку території заданого типу на основі результатів, одержаних на етапах 1-4.

6. Розробка методології розв'язання поставленої задачі, основаної на моделях функціонування процесів життєвої діяльності, формування показників екологічної якості та сталого розвитку території , а також на моделях прийняття рішень в задачах вибору проектних показників і управлінь.

7. Розробка елементів експертної системи (прототипу експертної системи) як засобу формування, моделювання та інформаційної підтримки характеристик життедіяльності і сталого розвитку території.

8. Моделювання процесів визначення, прогнозу та підтримки характеристик життєдіяльності, сталого розвитку території заданого типу і розробка форм інтерпретації результатів розв'язання задач.

9. Розробка контрольного прикладу розв'язання задачі з застосуванням розробленої методології і прототипу експертної системи.

10. Синтез експертної системи і доведення її до рівня комерційного продукту.

Аналізом проведених вище етапів розробки методології визначення, прогнозу та інформаційної підтримки характеристик життєдіяльності і сталого розвитку території можна виділити кілька фаз синтезу моделі.

Перша фаза синтезу моделі сталого розвитку території (моделі верхнього рівня) здійснюється на етапі розробки проекту концепції. Ця фаза синтезу моделі характеризується змістовним описанням системних властивостей узагальненими показниками і формулюванням загальних вимог до властивостей об'єкта моделювання у вигляді наступних загальнолюдських і системних принципів.

1. Принцип відповідності процесу сталого розвитку законам природи і суспільства, який обмежує неупорядковість і різноманітність варіантів, та дає можливість використання накопиченого досвіду при моделюванні елементів процесу.

2. Принцип гуманізму, який передбачує розуміння тенденцій розвитку території в руслі сучасної цивілізації, коли економіка підноситься на високий рівень, а попит людини і її соціальне життя стають домінуючими, пріоритетними.

3.Принцип збалансованості суспільного розвитку з можливостями природного середовища (Sustainable Levelopment), який означає баланс між потребами людей і постійно виснажуючими природними ресурсами, а також необхідністю захисту і відновлення довкілля.

4.Принцип цілеспрямованності і системності, який передбачає системний аналіз і синтез процесу сталого розвитку території та системне управління територіальною організацією в процесі досягнення нею своєї мети.

5. Принцип мінімуму втрат, який передбачає мінімізацію втрат в цільових властивостях процесу сталого розвитку території та втрат у ресурсах, необхідних для функціонування процесу.

6. Принцип позитивної мотивації росту ефективності прогнозу сталого розвитку території, який забезпечується привабливою метою та здоровим ринковим конкуретним середовищем.

7. Принцип синергізму, який орієнтує на використання при формуванні процесів зміни стану життєдіяльності території на самоорганізацію і саморозвиток.

8. Принцип внутрішньої досконалості процесу сталого розвитку території, який вимагає логічної простоти і красоти внутрішньої структури та форм її представлення.

9. Принцип реалізації, який передбачає постановку таких задач, розв'язання яких можна забезпечити існуючими технологіями і ресурсами.

10. Принцип легитильності процесів реалізації програм переходу території до сталого розвитку.

Друга фаза синтезу моделі сталого розвитку території здійснюється на етапах визначення нормативного стану території та складання сценаріїв забезпечення вимог до характеристик об'єкта моделювання, тобто на етапах створення архітектури об'єкта проектування.

У цій фазі створюється макромодель сталого розвитку території першого наближення на основі використання “дерева” цілей і задач, сформованого шляхом декомпозиції складної властивості - якості життя. Під якістю життя розуміється сукупність властивостей людини та процесу його життєдіяльності, яка обумовлює відповідність стану людини і процесу його житєдіяльності пред'явленим вимогам у вигляді норм і стандартів.

Пропонується у цій і наступній фазах використання двох способів побудови моделі процесу сталого розвитку території.

Перший спосіб. Процес розчіпляється на такі елементи, властивості яких очевидні із раніше накопиченого досвіду. У цьому випадку ми спираємося на закони природи та інші надійні співвідношення, що грунтуються на раніше проведених експериментах. Формальне об'єднання цих елементів стає моделлю усього процесу. Такий підхід до побудови моделей одержав назву моделювання. Експерименти в даному разі не обов'язкові. Конкретний вигляд процесу моделювання дуже залежить від прикладної задачі. Основний прийом - структуризація процесу у вигляді блок-схеми, елементи якої складаються з більш простих елементів, як це показано на приведеному рисунку.

Вплив на середовище

Виробництво Якість природного

Використання середовища

Обміін Якість техногенного

Забезпечення безпеки середовища

Організація і управління Якість соціального

середовища

Рисунок - Склад і структура характеристик процесу сталого розвитку території

Відновлення цілісності процесу на цих елементах виконується за допомогою ЕОМ і часто зводиться не до математичної, а до машинної моделі процесу. Цей спосіб особливо ефективний на фазі синтезу макромоделі першого наближення, коли залучуються знання експертів.

Другий спосіб. Використовуються експериментальні або штучно нагенеровані модельні дані. У цьому випадку ведеться реєстрація вхідних і вихідних сигналів процесу і модель створюється у результаті опрацювання відповідних даних. Цей спосіб називається ідентифікацією. Він є ефективним при синтезі мікромоделей елементів процесу сталого розвитку території.

При синтезі макромоделі другого наближення та математичному моделюванні процесів визначення, прогнозу і підтримки характеристик процесу може бути ефективною комбінація цих двох способів.

Третя фаза синтезу моделі сталого розвитку території здійснюється на етапах математичної постановки, розробки методології і рішення, підбору інформаційних технологій, моделювання і створення експертної системи розв'язання задач визначення, прогнозу та інформаційної підтримки оптимальних характеристик сталого розвитку території та його елементів. В цій фазі створюються математичні моделі мікрорівня, які повинні надавати можливість розв'язання оптимальних задач. Моделі цього рівня повинні відповідати таким загальним вимогам.

1. Модель повинна відображати інформацію про суттєві для визначеного підходу властивості “механізму” функціонування території у процесі досягнення мети розвитку [6, 13, 14, 18], тобто модель повинна бути адекватною властивостям об'єкта моделювання та вимогам до його якості.

2. Модель повинна виконувати роль основного методологічного засобу розв'язання системної задачі визначення, прогнозу і підтримки установлених проектом характеристик сталого розвитку території, як це загальновизначено у системній методології [4, 14, 18].

3. Модель повинна надавати можливість накопичувати, корегувати і об'єднювати різнородну інформацію: теоретичні, нормативні, експериментальні дані, експертні оцінки та інше, надавати можливість використовувати досвід застосування експертних систем [4, 7, 15].

Велика складність, вимога до керованості, соціальна природа процесу сталого розвитку території та його елементів, присутність невизначеностей у властивостях і вимогах до них роблять вибір підходящої математичної моделі досить складною справою. Так, модель керованого об'єкта є набагато складною від моделі некерованого об'єкта і складається з моделі об'єкта управління та моделі системи управління [21].

Для того, щоб визначити процедуру раціонального вибору моделі з множини пропускних варіантів систем управління, повинна бути сформована у кількісному вигляді мета управління і критерій оцінки того, наскільки даний варіант системи відповідає меті управління.

Кількісне представлення мети і критерія оцінки разом з описанням множини можливих варіантів створюють елементи математичної моделі раціонального вибору системи управління. Така модель представляє клас математичних моделей прийняття рішень.

Ясно, що принципи описання тільки явищ природи не можуть дозволити побудувати математичну модель раціонального вибору. Для цього додатково потрібні ще фундаментальні принципи кількісного описання цілеспрямованої поведінки людей, які насьогодні ще не повністю з'ясовані. Справа ускладнюється ще й тим, що для вибору варіанту керованого об'єкта треба мати описання умов, в яких він буде працювати. А ці умови є незалежними ні від творців системи, ні від її роботи. Система повинна працювати відповідно до поставленої мети в даних умовах, які завжди визначаються не точно. В зв'язку з цим керований об'єкт сприймає зовнішні збурення, характер яких заздалегідь точно невідомий. Чим більше ми знаємо про зовнішні збурення, тим краще можемо вибрати систему управління. Тому по можливості найбільш повне описання збурюючих впливів замикає математичну модель раціонального вибору моделі системи управління.

Таким чином, модель складного керованого об'єкта в такому разі доповнюється моделю раціонального вибору варіанта системи управління, яка складається з математичних описань мети управління, критерія оцінки відповідності варіанту цій меті (який ще називають критерієм якості системи), описання множини можливих варіантів системи управління та інформації про множину можливих збурюючих впливів на керовану систему (у нашому випадку на процес сталого розвитку території). У цьому і полягає більша складність математичної моделі керованої системи у порівнянні з моделлю некерованої системи.

Із викладеного вище можна зробити такий висновок.

Успішне розв'язання проблеми переходу окремо визначеної території до сталого і збалансованого з природними можливостями розвитку можливе тільки на основі науково обгрунтованої концепції, застосуванні проблемно орієнтованої системної методології, згідно з якою визначена проблема трансформується в ієрархічну структуру системних задач визначення, прогнозу і підтримки кількісних характеристик процесу сталого розвитку території та його елементів, що можуть бути розв'язані в існуючих умовах. При цьому основним методологічним засобом повинна виступати математична модель сталого розвитку території, адекватна вимогам до властивостей об'єкта моделювання та мети її використання.

Бібліографічні посилання

1. Постанова Уряду України від 30 грудня 1997 р. № 1491 “Про Національну Комисію сталого розвитку України при Кабінеті міністрів України”.

2. Концептуальні положення переходу України до сталого розвитку. - Мінохорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки України. Рада по вивченню продуктивних сил НАН України.

3. Методологические подходы к выбору стратегии устойчивого развития территории / Под науч.ред. проф. Шапаря А.Г. - НАН Украины. Институт проблем природопользования и экологии. - Днепропетровск, 1996. В 2 томах. Т. 1 - 162 с. Т. 2 - 170 с.

4. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. - М.: Радио и связь. 1990. - 580 с.

5. Янг С. Системное управление организацией. Пер. с анлг. Антонова Э.А., Горбунова А.В., Шевелева Г.И. / Под ред. Никанорова С.П. - М. Советское радио, 1972. - 450 с.

6. Форрестер Дж. Мировая динамика. - М.: Наука: Главная редакция физ.-мат. наук, 1978. - 318 с.

7. Котлер Ф. Основы маркетинга. - М. Прогресс. 1992. - 668 с.

8. Тимонина И.Л. Япония. Опыт регионального развития. - М.: Наука: Главная редакция восточной литературы. 1992. - 128 с.

9. Николис Дж. Динамика иерархических систем. Эволюционое представление. - М.: Мир. 1989. - 480 с.

10. Николис Дж., Прогожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. От диспативных структур к упорядоченности через флуктуации. - М.: Мир. 1979.

11. Шнипер Р.И. Уроки программного решения региональных и межрегиональных проблем / Известия СО АН СССР, вып. 2. Серия экономики и прикладной социологии. - Новосибирск. 1989. - С. 3-17 .

12. Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. - М.: Прогресс. 1974. - 586 с.

13. Акофф Р. Планирование в больших экономических системах. Пер. с англ. Под ред. Ушакова И.А. - М.: Сов.радио. 1972. - 220 с.

14. Холл. А.Д. Опыт методологии для системотехники. Пер. с англ. Под ред. Поварова Г.Н. - М.: Сов.радио. 1975. - 448 с.

15. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. Пер. с англ. Под ред. Я.З.Цыпкина. - М.: Наука: Гл.ред. физ.-мат. лит. 1991. - 432 с.

16. Моришима М. Равновесие, устойчивость, рост. Многоотраслевой анализ. Под с англ. Под ред. Макарова В.Л. - М.: Наука. 1972. - 280 с.

17. Кашьяп Р.Л., Рао А.Р. Построение динамических стохастических моделей по экспериментальным данным. -М.: Наука. Гл.ред. физ.-мат. лит. 1983. - 384 с.

18. Сейдж Э.Н., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. Пер. с англ. Е.Б.Левиной и Ю.С.Шинакова. Под ред. проф. Б.Р.Левина. - М.: Радио и связь. 1982. - 392 с.

19. Бешелев С.Д., Гуревич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика. 1980.

20. Экологические основы природопользования. Н.П.Грицан, И.В.Шпак, Г.Г.Шматков, А.Г.Шапарь, А.И.Бабий, Т.И.Долгова, В.Л.Нестеренко, В.В.Федотов. Под ред. Н.П.Грицан. - Днепропетровск. ИППЭ НАН Украины. 1998. - 409 с. УДК 502.7 I S D N 966 - 95048 - 3 - X.

21. Краснощеков П.С., Петров А.А. Принципі построения моделей. - М.: Изд-во МГУ, 1983.

Размещено на Allbest.ru