Правительство Российской Федерации Государственный университет Высшая школа экономики Санкт-Петербургский филиал Кафедра институциональной экономики программа дисциплины
| Вид материала | Программа дисциплины |
- Правительство Российской Федерации Государственный университет Высшая школа экономики, 182.83kb.
- Правительство Российской Федерации Государственный университет Высшая школа экономики, 289.39kb.
- Российской Федерации Российской Федерации Государственный университет Высшая школа, 558kb.
- Правительство Российской Федерации Государственный университет Высшая школа экономики, 69.94kb.
- Правительство Российской Федерации Государственный Университет Высшая школа экономики, 92.58kb.
- Правительство Российской Федерации Национальный Исследовательский Университет Высшая, 160.83kb.
- Правительство Российской Федерации Национальный исследовательский университет Высшая, 553.46kb.
- Правительство Российской Федерации Национальный исследовательский университет Высшая, 404.97kb.
- Правительство Российской Федерации Государственный университет Высшая школа экономики, 110.67kb.
- Правительство Российской Федерации Государственный университет Высшая школа экономики, 230.77kb.
Правительство Российской Федерации
Государственный университет
Высшая школа экономики
Санкт-Петербургский филиал
Кафедра институциональной экономики
Программа дисциплины
Имитационное моделирование
для направления «Экономика» магистратуры
Курс 2
Автор: профессор, д. биол. наук В.В.Меншуткин
Согласовано УМО Одобрено на заседании
кафедры
_____________________ Зав. кафедрой Заиченко Н.А.
« »____________2010 г. _______________________
«__» _____________ 2010 г.
Утверждено Советом
факультета
____________________________
« »_____________2010 г.
Санкт-Петербург
2010
Лектор: профессор, доктор биол. наук Владимир Васильевич Меншуткин
I. Обязательный минимум содержания дисциплины
Дисциплина соответствует Федеральному вузовскому компоненту.
II. Пояснительная записка
Требования к студентам: студенты должны владеть базовым вузовским курсом математики.
Аннотация:
Цель курса – дать профессиональные знания, умения и навыки в области имитационного моделирования. Базовым учебником по теоретической части курса будет служить широко используемый в мире учебник Р. Шеннона « Имитационное моделирование систем - искусство и наука.»Мир 1987. Привлекаются также материалы из монографий Н.Н.Бусленко «Моделирование сложных систем» 1988. и Н.Н.Снетков «Имитационное моделирование экономических процессов» 2008. После ознакомления с методологическими особенностями метода моделирования и классификации моделей, студенты практически знакомятся с широко распространенным языком моделирования STELLA. От освоения элементарных моделей складского хозяйства и «хищник- жертва» происходит переход к практическим экономико-экологическим моделям. На примере модели демографии города студентам демонстрируются принципы и технология объектно-ориентированного подхода к имитационному моделированию. На примере работы Нельсона и Уинтера разбираются теоретические и практические вопросы эволюционного моделирования в экономике. Отдельные лекции посвящены применению дискретной математики в имитационном моделировании (конечные и клеточные автоматы), а также идеям и методам нечеткого моделирования.
Студенты в ходе подготовки к семинарским занятиям осваивают и закрепляют базовые понятия по оригинальной научной литературе, в том числе, на английском языке.
Учебная задача курса:
Прослушав курс «Имитационное моделирование», студенты должны владеть элементарными знаниями и навыками по построению имитационных моделей на языке STELLA. Кроме этого, студенты должны получить представление об объектно-ориентированном подходе к моделированию, эволюционном моделировании и применении аппарата конечных и клеточных автоматов при построении моделей.
Виды и формы контроля:
- Текущий контроль - оценка за работу на семинаре: основными критериями служат посещение, выполнение домашних заданий, контрольных работ и активное участие в работе семинара – выступление с докладом и участие в обсуждении других докладов. Максимальная оценка работы – посещаемость и участие в обсуждениях - 10% общего балла, доклад - 20% общего балла, домашнее задание – 20% общего балла, контрольная работа - 25% общего балла,
- Итоговый контроль - письменный экзамен – 25 % общего балла.
Итоговая оценка выставляется путем суммирования накопленных и полученных на финальном зачете баллов.
Оценивается диф. зачет по 10 –балльной системе:
100 – 91 % выполнения 10 баллов
90- 81 % 9 баллов
80- 71% 8 баллов
70- 61 % 7 баллов
60- 53 % 6 баллов
52- 44 % 5 баллов
43 - 35% 4 балла
менее 35 % - незачет
III. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Тема 1. Методологические проблемы метода моделирования. Понятие сложной системы. Моделирование как основной метод изучения, прогнозирования и управления сложными системами. Детерминированные и стохастические системы. Проблема верификация моделей.
Литература:
Шеннон Р. Имитационное моделирование- наука и искусcтво.1978.
Снетков Н.Н. Имитационное моделирование экономических процессов. 2008.
Меншуткин В.В. Искусство моделирования. 2010.
Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность, катастрофы. Мир.1982.
Тема 2 Имитационное моделирование на языке STELLA. История создания языка. Язык DYNAMO Форрестера. Модели мировой динамики Миддоуза. Понятия запаса, потока и информационного воздействия. Основные функции языка STELLA. Понятие и практическое использование генератора случайных чисел. Понятие о методе Монте-Карло. Графическое задание функциональных зависимостей. Основы построения интерфейса модели.
Литература:
Ащепкова Л.Я. Применение программного пакета STELLA для моделирования сложных систем. Методическое пособие по курсу «Моделирование экономических систем и деловые игры». Владивосток . 2002.
Меншуткин В.В., Клековски Р.З. Экологическое моделирование на языке STELLA. 2005. Энергия .М.
Цисарь И.Ф. Моделирование экономики в iThink STELLA. Кризисы, налоги, инфляция, банки. 2006.
Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование с AnyLogic. 2006. СПб. БХВ.
Тема 3. Простейшие и усложненные модели на языке STELLA. Модель складского хозяйства по Форрестеру. Модель «хищник-жертва» по Вольтера. Модель управления природными ресурсами водохранилища. Понятие о фазовых диаграммах и устойчивых циклах. Странные аттракторы. Роль модели при управлении сложными системами.
Литература:
Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия. Прогресс.М.1971.
Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование.Наука.1982
Меншуткин В.В. Искусство моделирования. 2010.
.
Тема 4. Объектно-ориентированные модели. Понятие объекта, метода и события. Особенности моделей, построенных с применением объектно – ориентированного метода. Демонстрация демографической модели, построенной по этому принципу.
Литература:
Рамбо Дж., Блаха М. Объектно-ориентированное моделирование и разработка. СПб. Питер. 2007.
Колесов Ю.Б. Объектно-ориентированное моделирование сложных систем. Изд. СПбГПУ. 2004.
Teylor D.A. 1991. Object – oriented technology: a manager guid// Addison Weily, Beading, 147 pp.
Тема 5. Дискретные модели. Понятие о конечном автомате. Матрицы переходов и выходов. Приложение теории графов. Предельные циклы. Вероятностные автоматы. Моделирование Марковских процессов. Коллективное поведение автоматов.
Литература:
Е.И.Яковлев. Машинная имитация.Наука.1975. (язык СИМУЛА)
Грабовский В.И. Клеточные автоматы как простые модели сложных систем //Успехи современной биологии, 1995 т.115, вып4.
Мелихов АюНю Ориентированные графы и конечные автоматы. Наука1971.
Тема 6. Эволюционное моделирование. Идеи Нельсона и Уинтера. Сопоставление моделей биологической и экономической эволюции. Интерпретация инноваций как направленных мутаций. Горизонтальная передача генетической и экономической информации.
Литература:
Нельсон Р.Р., Уинтер С.Дж. Эволюционная теория экономических изменений. М.Дело.2002.
Л.А.Гладков, В.В.Курейчик, В.М.Курейчик Генетические алгоритмы. М.Физматлит.2006.
Букатова И.Л., Михвсев Я.И., Шаров А.М. Теория и практика эволюционного моделирования. Наука.1991.
Варшавский В.И., Поспелов Д.А. Оркестр играет без дирижера. Размышления об эволюции технических систем и управления ими. Наука.1984.
Маевский В.И. Введение в эволюционную экономику. 1997.
Тема 7. Стохастическое моделирование. Понятие о теории случайных функций. Моделирование внешних и внутренних случайных воздействий на систему. Модели с шумящими параметрами.
Литература:
Поляк Ю.П. Вероятностное моделирование на электронных вычислительных машинах. Советское Радио.1981.
Венцель Е.С. Исследование операций – задачи, принципы, методология. Наука. 1980.
Тема 8. Применение теории размытых множеств Заде при построении моделей. Методы искусственного интеллекта в моделировании. Экспертные системы. Когнитивные карты.
Литература
В.В.Борисов, В.В.Круглов. А.С.Федулов. Нечеткие модели и сети. Телеком.М.2007.
Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и FUZZY.TECH/ СПб. 2003.
Тема 9. Общая методология модельного исследования. Формулировка целей исследования. Построение концептуальной модели. Сбор и анализ исходных данных. Выбор математического аппарата для построения модели. Выбор программного обеспечения. Методы исследования модели. Графическое представление результатов исследования
Литература
Меншуткин В.В. Искусство моделирования. 2010.
IV. ТЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЧАСОВ
| % п/п | Наименование тем и разделов | Итого часов | Лекции | Семинары | Самостоятельная работа |
| 1 | Метод моделирования | 6 | 2 | 2 | 2 |
| 2 | Язык STELLA | 16 | 3 | 3 | 10 |
| 3 | Моделирование на языке STELLA | 16 | 3 | 3 | 10 |
| 4 | Объектно-ориентированные модели | 8 | 2 | 2 | 4 |
| 5 | Дискретные модели | 8 | 2 | 2 | 4 |
| 6 | Эволюционное моделирование | 8 | 2 | 2 | 4 |
| 7 | Стохастическое моделирование | 8 | 2 | 2 | 4 |
| 8 | Нечеткое моделирование | 10 | 2 | 2 | 6 |
| 9 | Общая методология модельного исследования | 8 | 2 | 2 | 4 |
| | Всего | 88 | 20 | 20 | 48 |
V/ Примеры вопросов и задач для контроля
- Кратко, в виде нескольких законченных предложений, объясните смысл следующих понятий
- Верификация модели
- Метод Монте-Карло
- Фадзификация и дефадзификация
- Странный аттрактор
- Клеточный автомат
- Анализ чувствительности модели
- Белый шум
2. Какие причины могут вызвать появления колебательного процесса в модели и в оригинале? В каком случае колебательный процесс, наблюдаемый в модели, не имеет отношения к оригиналу?
3. Создайте при помощи языка STELLA простейшую модель спроса и предложения с графическим заданием функций спроса и предложения. Добейтесь получения затухающих и незатухающих колебаний системы.
4. Придумайте пример системы, в которой временная задержка в петле обратной связи может вызвать автоколебания. Реализуйте этот пример на языке STELLA.
5. Что такое законы сохранения и как их реализовать при построении моделей?
6. Как интерпретировать ситуацию, при которой коэффициент чувствительности некоторой выходной переменной по отношению к данному параметру отрицателен и больше единицы?
7. Какова сущность объектно-ориентированного подхода к моделированию? Придумайте пример объекта, наделите его свойствами и укажите возможные методы взаимодействия объектов.
8 В чем принципиальное отличие экономической эволюции от эволюции биологической ?
9. В каких случаях полезно применение генетического алгоритма, а в каких его применение не имеет смысла?
10. Придумайте пример представления модели некоего объекта в виде конечного автомата с небольшим числом состояний. Напишите матрицу переходов и постройте соответствующей ей граф. Есть ли в созданном графе циклы и что они означают?
11. В какой области экономики целесообразно применение моделей в виде клеточных автоматов ? Какова будет графическая интерпретация динамики таких моделей?
12. Как интерпретировать тот факт, что при исследовании стохастической модели автокорреляционная функция динамики выходной переменной имеет несколько максимумов.
13. По каким данным о функционировании оригинала следует делать идентификацию модели, а по каким этого делать не следует ?
14. Как перейти от функции принадлежности к не размытому значению изучаемой величины и как называется этот процесс?
15. Какой метод построения модели следует применить в том случае, когда все сведения об объекте моделирования выражены в словесной форме, а числовые характеристики или вовсе отсутствуют или крайне не надежны?