Динамическая модель. Применение.
Редакция 20-2-2021
Небольшое отвлечение от расчетов эволюции.
Для проверки динамической модели, анализа её возможных применений и ограничений нужно разработать и проанализировать модели нескольких видов систем, например: природно-биологической, человеческого сообщества и технической (к примеру большой энергосистемы).
В области формирования модели человеческого сообщества просматриваются три направления: эволюцию человека как единицы сообщества, эволюцию организации взаимоотношения людей в сообществе и эволюцию инфраструктуры человеческого сообщества.
При создании любой из моделей согласно предлагаемого подхода необходимо определить пять основных типов факторов. Каждому из типов присвоим значение, получаемое как результат произведения количественной характеристики фактора на коэффициент развитости и на коэффициент эффективности:
(11) Кф = N*Kр*Kе.
Анализ влияния одного типа фактора на другие типы рассматривается для этих трех составляющих. Согласно модели изменение каждой из составляющих фактора имеет наибольшее влияние на аналогичные составляющие факторов остальных четырёх типов.
Построим модель инфраструктуры человеческого сообщества. Для неё выделим следующие 5 типов факторов:
1. Пространственные. Факторы связанные с занимаемым пространством и пространственными связями.
В качестве N предлагается брать не всю, а только территорию пригодную для проживания и использования.
Кр определяется отношением размеров освоенной территории к N. Кр тем больше, чем больше приходится на единицу площади элементов инфраструктуры, обеспечивающих жизнедеятельность населения, обеспечение производства, транспортные и энергетические артерии.
Коэффициент эффективности Ке определяется совокупной эффективностью использования строений, транспорта ( количества различных транспортных единиц, количества и загруженности рейсов и т.п), протяжённостью авиарейсов, ж\д и автодорог.
2. Количественные. Население.
Поскольку это факторы характеризуют количество и качество единиц создавших рассматриваемую систему, то в человеческом сообществе к нему относится численность дееспособного населения (N) , принимающего прямо или косвенно участие в создании и поддержании существующей инфраструктуры.
Коэффициент развитости Кр подразумевает степень образованности , опыта умений реализовать и организовать свою деятельность, окружающих людей и систем.
Коэффициент эффективности Ке определяется эффективностью труда и деятельности человека внутри системы.
3. Информационные.
Факторы связанные с информационной организацией пространства, системами сбора и обработки информации, видами и размерами глобальных сетей, развитостью ИИ. Также сюда входит финансовая система, рынки и другие регуляторные механизмы в разрезе их аналогичных качеств.
N определятся количеством используемых коммуникационных средств, компьютеров, величиной информационных потоков, объемами накопленных баз данных, протяженностью линий связи и т.д.
Коэффициент развитости Кр определяется сложностью систем сбора и обработки информации, финансов и т.п..
Коэффициент эффективности Ке определяется степенью управляемости всей инфраструктуры.
Ограничения:
Не принимаются во внимание элементы, лежащие в основе организации государственных и общественных структур.
4. Энергетические. Энерговооружённость.
N определятся количеством доступной для использования (используемой) энергии и энергоносителей.
Коэффициент развитости Кр определяется сложностью использования энергий в технологических процессах и видов энергий.
Коэффициент эффективности Ке определяется затратами на производство единицы энергии.
Сюда же входят результаты деятельности сельского хозяйства в виде той продукции, которая обеспечивает энергией производство и жизнедеятельность людей.
Комментарии:
Рассматриваются: количество произведённой электроэнергии, количество используемой (доступной с учётом различных ограничений (цены, утилизация отходов и т.д.), также удельная величина - энерговооружённость как потенциально возможная доступная энергия для использования её единицей того или иного фактора.
5. Производственные. Объёмы производства. Степень роботизации.
N определятся объемами производимых в контрольной группе товаров и услуг.
Коэффициент развитости Кр определяется сложностью используемых технологических процессов.
Коэффициент эффективности Ке определяется затратами на производство единицы продукции.
Ограничения:
Требуется выделить основные показатели для данного фактора.
Не рассматриваются товары и услуги, которые относятся к общественной организации человеческого сообщества.
Циклическая зависимость между факторами выглядит следующим образом: Пространственные--> Население--> Информационные--> Энергетические--> Производственные--> Пространственные-->…..и т.д.
Использование в расчетах Кф в полном виде препятствует наличие в нем двух качественных коэффициентов, для которых отсутствует объективная система оценок. Поэтому будем использовать количественные характеристики и только там, где без этого не обойтись, применять качественные.
Для расчетов развития системы за один виток используем выражение (10), связывающее количественные характеристики в виде влияния четырёх факторов на пятый через скорости роста R и коэффициенты циклического развития Кц:
R5(T+1) = R5(T) * (1+R4(T) * Кц1)*(1 +R3(T) * Кц2)*(1+R2(T) * Кц3)*(1+ R1(T) * Кц4).
Для малых значений R<<1 можно использовать упрощённую формулу:
R5(T+1) = R5(T) * (1 + R4(T) * Кц1 + R3(T) * Кц2 + R2(T) * Кц3 + R1(T) * Кц4).
Количественные изменения V за единицу времени цикла любого из факторов связаны с со скоростью роста формулой:
(12) Vф(T+1)= Vф(T)/(1- Rф(T)), если Rф(T) = (Vф(T+1)-Vф(T))/ Vф(T+1)..
Ниже приведена таблица с коэффициентами влияния связей.
от \ к Территор Население Информац Энерговоор Производ
Территория 1 +0,23 -0,19 +0,126 -0,058
Численность -0,058 1 +0,23 -0,19 +0,126
Информация +0,126 -0,058 1 +0,23 -0,19
Производство -0,19 +0,126 -0,058 1 +0,23
Энерговооруж +0,23 -0,19 +0,126 -0,058 1
Следует учитывать знаки множителей. Выдвину предположение, требующее проверки: если знак произведения Кц*R положительный, то влияние фактора на рост или распад направлен в сторону их усиления, если отрицательный, рост или распад тормозятся. Для системы не имеющей ограничений и механизмов саморегуляции результаты влияния колебаний факторов во времени будут нарастать и ее состояние будет неустойчиво до той поры, пока она или распадется или выработает (или задействует) адаптационные механизмы.
Чтобы прейти к прогнозу ожидаемых через промежуток Т величин, необходимо определить саму величину длительности цикла Т. Ранее упоминалось, что в силу усреднения по большому множеству параметров в качестве Т можно принять значение, удобное для расчетов. Для земного человеческого сообщества это время кратно одному году.
Также для упрощения прогнозных расчетов можно ограничиться только числовыми показателями. При определении Т исходят из длительности интервалов для которых накапливались фактические данных. Используя этих данные, для каждого из факторов можно определить Rф на текущий момент времени. Например, если имеется ежегодная статистика, значит Т берётся кратным одному году. Если статистика пятилетняя, Т принимается равным 5 лет.
Для нашей модели должны наблюдаться следующие взаимосвязи:
Рост Территории способствует росту Населения, но тормозит рост Информатизации, способствует росту Энерговооружённости, но мешает росту Производству.
Рост Населения способствует росту Информатизации, но тормозит рост Энерговооружённости, стимулирует рост Производства, и тормозит рост и развитие Территории.
Рост Информатизации способствует росту Энерговооружённости и снижает потребности в Производстве, улучшает рост Территории и уменьшает рост Населения.
Рост Энерговооруженности способствует росту Производства, но тормозит рост освоения Территории, стимулирует рост Населения, но тормозит рост Производства.
Рост Производства способствует росту освоения, снижает рост Населения, способствует росту Информатизации, но уменьшает рост Энерговооруженности .