РефератыИнформатика, программированиеКоКомпьютерное моделирование плохо структурируемых экосистем

Компьютерное моделирование плохо структурируемых экосистем

Казиев В.М.


При компьютерном моделировании плохо формализуемых и плохо структурируемых экологических систем необходимо придерживаться следующих простых важных принципов:


прогресс прикладной экологии невозможен без компьютерного моделирования;


классические модели экосистем справедливы и возможны при достаточно общих теоретических гипотезах и чаще можно ограничиться простыми моделями - для отработки эффективных технологий моделирования;


необходимо использовать как классические модели, так и неклассические, позволяющие, например, учесть пространственную структуру экосистемы, структуру её подсистем, опыт и интуицию и др.;


необходимо исходить из общедоступной входной информации, так как часто невозможен (дорог) соответствующий экологический мониторинг;


интерфейсно - ориентированное обеспечение этих моделей должно быть дружественно для пользователя - непрофессионала, например, эколога предприятия;


необходимо учитывать структурную активность и сложность экосистемы, внутрисистемную синергетическую способность экосистемы к саморегулированию, к противостоянию возмущениям среды с целью поиска эффективных обратных связей;


модели должны развивать экологическую, математическую, информационную, технологическую культуру пользователей.


С указанных позиций рассмотрим следующие компьютерные модели экосистем.


Модель (имитационная процедура) оценки загрязнения среды на основе оптимистической, реалистической и пессимистической оценок загрязнения среды и получения априорных оценок загрязнения. Работу этой процедуры продемонстрируем на примере. Рассмотрим экосистему, в которой загрязняющими факторами являются 11 загрязнителей: сероводород, аммиак, двуокись углерода, двуокись азота, серная кислота, ацетон, двуокись серы, стирол, фтористый водород, окись углерода и этилацетат. Производится регрессионный и корреляционный анализ воздействия каждого загрязнителя в отдельности и затем отыскивается нелинейная регрессионная связь по найденной системе базовых функций с использованием той или иной гипотезы распределения загрязнителей. По имитационной процедуре моделирования для слабо загрязняемых участков среды, например, вдали от источника загрязнения, получена оценка влияния концентрации загрязнителей на человека:


y=exp(-1.8+2.9x1
+1733x2
+11002.4x3
+93.7x4
+1980x5
+1.6x6
+26.2x7
+34.7x8
+42x9
+3.5x10
+0.1x11
).


Получены априорные оценки загрязнения: М=0.572,  =0.016.


Модель качественной и когнитивной оценки экологических воздействий, особенно, более существенных и определения, например, связей воздействий человека и вектора состояния экосистемы. Разработана модель позволяющая строить экспертные системы прикладной экологии. Приведем сценарий диалога с такой экспертной системой на основе нечёткой логики и нечётких множеств.


Экспертная система (04.06.96-Вторник,

11:23:37)


Входные данные:


1. Контроль над эрозией: 0.6 2. Сооружения для отдыха: 0.1


3. Ирригация: 0.9 4. Сжигание отходов: 1.0


5. Строительство мостов и дорог: 0.6 6. Искусственные каналы: 0.5


Плотины: 0.3 8. Туннели и подземные сооружения: 0.9


9. Взрывные и буровые работы: 0.45667 10. Открытая разработка: 0.567


11. Вырубка лесов: 0.345 12. Коммерческая охота и рыбная ловля: 0.234


13. Растениеводство: 0.678 14. Разведение и выпас скота: 0.648


15. Химическая промышленность: 0.2456 16. Лесопосадки: 0.54846


17. Удобрения: 0.6 18. Разведение диких животных: IGNORE


Автомобильное движение: 0.6 20. Трубопроводы: 0.0


21. Хранилища отходов: 0.0 22. Использование ядохимикатов: 0.2


Выходные данные (принятие решения - оценка ситуации):


1. Почва: 0.55177 2. Поверхностные воды: 0.52969


3. Состав вод: 0.62299 4. Состав воздуха: 0.61298


5. Температура воздуха: 0.48449 6. Эрозия: 0.59051


7. Деревья и кустарники: 0.54160 8. Травы: 0.59051


9. Сельхозкультуры: 0.51698 10. Микрофлора: 0.48702


11. Животные суши: 0.59804 12. Рыбы и моллюски: 0.51525


13. Насекомые: 0.56000 14. Заболачивание: 0.50000


15. Курорты на суше: 0.52729 16. Парки и заповедники: 0.54668


17. Здоровье: 0.62870 18. Занятость людей: 0.51196


19. Плотность населения: 0.55539 20. Соленость воды: 0.48750


Модель учитывающая поточечную структуру экологической среды, учитывающая сложность структуры среды, её неоднородность, например, фрактальность среды с загрязнителем (действие загрязнителя во фрактальном поле).



4. Модель распространения загрязнения в среде при наличии случайно распределённых загрязнителей, например, гипотетического загрязнения и очистки территории на карте КБР.



Модель динамики земельных ресурсов, например, выбиваемых из разряда плодородных. Моделируется гипотетическая экосистема с эффектом опустынивания земель.




Рассмотрены и другие компьютерные модели. Разработан компьютерный Интернет - учебник по моделированию и системному анализу.


Список литературы


Казиев В.М. Математические и компьютерные модели экологических систем. Тезисы докладов региональной научной конференции “Современные проблемы экологии”, часть 2, Краснодар-Анапа, 1996, с.87.


Казиев В.М. Экологические задачи - использование в обучении информатике. Там же.


Казиев В.М. О некоторых математических и компьютерных моделях загрязнения среды. Тезисы докладов Международной конференции “Нелокальные краевые задачи и родственные проблемы математической биологии, информатики и физики”, Нальчик,1996.


Казиев В.М. Математические и компьютерные имитационные модели экосистем. Известия КБНЦ, N1, 1998.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Компьютерное моделирование плохо структурируемых экосистем

Слов:661
Символов:6152
Размер:12.02 Кб.