Моделюючі міжнародні інформаційні системи

Виконання етапу постановки рішення задачі передбачає всебічний опис об'єкту або явища, що вивчається, визначення його структури, складу, взаємозв'язків окремих його складових факторів, що здійснюють на нього вплив. Все це потребує створення на базі системного підходу такого вербального, математичного або логічного опису об'єкта, який може бути прийнятий за його модель. Рішення задачі без моделі неможливо, і людина, інтуїтивно чи цілком свідомо, використовуючи спеціальний апарат, завжди моделює з тим або іншим ступенем наближення об'єкт, що досліджується.

Моделювання - це відтворення характеристик деякого об'єкта на іншому об'єкті, спеціально створеному для вивчення. Цей останній називається моделлю.

Наочним прикладом моделі може служити вербальний опис щойно зведеного будинку, перебігу ділового засідання або письмовий опис структури та принципу дії технічного пристрою, наприклад, телевізора. Матеріальним носієм моделі, крім свідомості людини, можуть бути папір, кінострічка, пам'ять ЕОМ, магнітні стрічки та диски, фізичні ( в натуральну величину або зменшені) копії об'єктів.

Різноманіття моделей визначається різноманітністю навколишнього світу. Для одного і того ж явища можна збудувати безліч моделей.

В залежності від природи моделі та ті сторони об'єкта, які в ньому відтворюються, умовно розділяються на два класи (мал. 29): фізичні та теоретичні. Фізичні моделі відтворюють об'єкт або процес, який вивчається, зі збереженням його природи, наприклад, макет будинку, літака, електростанції. Найчастіше вони використовуються при розробці та випробуванні всіляких технічних об'єктів. Так, для перевірки властивостей конструкції літака може бути виготовлена модель та випробувана в умовах, наближених до реальних.

Теоретичні математичні моделі пов'язані з абстрактно-формалізованим описом об'єкта, тобто описом на рівні значень параметрів та властивостей об'єкта. Їх вивчення можливе лише математичними та логічними методами. Таким чином, на відміну від фізичних моделей, теоретичні моделі можуть бути здійснені у вигляді інших за походженням характеристик об'єкта, ніж у об'єкта, що моделюється.

В залежності від рівня аналізу, характеру представлення та використання інформації теоретичні моделі можуть бути представлені наступними основними типами:

Мал. 29. Структура моделювання

а) моделі якісні - це опис властивостей та законів фізичних, біологічних, суспільних та інших об'єктів та явищ. Наприклад, моделі устрою всесвіту, кристала, атома - в фізиці; опис системи кровообігу, дихання, травлення - в біології; опис формацій, міграцій людини - в суспільних науках;

б) моделі кількісні - математичний опис різних об'єктів та явищ оточуючого нас світу, що дозволяють отримати кількісні оцінки;

в) моделі імітаційні - імітація (відтворення) за допомогою обчислювальної техніки різних сторін людської діяльності, явищ природи та процесів, що відбуваються у суспільстві. Наприклад, модель роботи підприємства в умовах ринку та самоокупності або модель зміни політичних умов уряду під впливом міжнародних організацій;

г) інформаційні моделі - опис великої кількості інформації з її взаємозв'язками та процедурами перетворення (інформаційно-пошукові системи, управління базами даних, бази знань, "інтелектуальні" системи).

Теоретичні моделі широко використовуються для дослідження різних соціальних та економічних явищ, розробки інформаційного забезпечення органів соціального управління, створення зразків нової техніки та нових технологічних процесів, а також в тих випадках, коли інші способи вивчення об'єктів відсутні. Таке трапляється, коли явища, що вивчаються, відбуваються або з дуже великою або, навпаки, з дуже малою швидкістю, з серйозною небезпекою для людства та оточуючого середовища. Так, наприклад, моделювання зміни клімату на планеті в умовах збільшення впливу на нього результатів сільськогосподарської діяльності людини дозволяє визначити зміну середньорічної світової температури, а отже, зміну тривалості пори року, зміну кордонів землеробства тощо, внаслідок чого можуть різко порушитися умови існування цілих народів. Зрозуміло, що будь-який інший спосіб вивчення результатів впливу людини на екологічне оточення може викликати незворотні наслідки для населення всієї земної кулі.

В загальному випадку моделювання дозволяє дати відповідь про характер поведінки об'єктів та явищ, що досліджуються, в тих чи інших умовах, виявити їх структуру та властивості.

Значення моделювання як способу вивчення різних законів та явищ різко збільшилося в зв'язку з появою швидкодіючої обчислювальної техніки. До цього моделювання було найбільш розвинено в тих галузях, де вже були розроблені формалізовані описи об'єктів (механіка, фізика, економіка). Однак вирішення задач вручну утруднювалось складністю та громіздкістю математичних рівнянь. Їх вирішення вимагало великої кількості обчислень і не давало можливості отримати результат у розумний термін. ЕОМ дозволила прискорити проведення розрахунків і забезпечила багатократний та багатоваріантний аналіз поведінки об'єктів. Так, без великих ЕОМ з швидкістю кілька мільйонів операцій за секунду на отримання результатів, пов'язаних з моделюванням зміни кліматичних умов, пішло би десятки років.

В подальшому, з розвитком науки, ЕОМ стали знаходити своє застосування і в тих галузях, де знання про об'єкт дослідження були слабо формалізовані. До таких галузей відносяться: біологія, хімія, медицина, психологія. Моделювання із застосуванням ЕОМ також почало проникати до гуманітарних наук - соціології, політології, історії, літератури, мистецтва, міжнародних відносин та ін.

Особливого значення при моделюванні набирає проблема відповідності (адекватності) моделі та реального явища, яке вивчається. Без належної адекватності моделювання втрачає своє пізнавальне значення, тому що перестає бути достовірним джерелом інформації про реальні об'єкти. Для досягнення потрібної відповідності постановник задачі прагне до більш детального відображення властивостей об'єкта в моделі та до обліку якомога більшої кількості елементів та зв'язків між ними. Однак, це не завжди прийнятне, тому що при деталізації необхідно враховувати цілий ряд обмежень: технічні можливості ЕОМ (швидкість, обсяг оперативної та зовнішньої пам'яті), ускладнення математичного апарату, програмного та алгоритмічного забезпечення, збільшення обсягів вхідних даних тощо.

Для усунення цих обмежень часто вдаються до використання так званих узагальнених характеристик. Такі характеристики, наприклад, валовий суспільний продукт, доводиться застосовувати в моделях соціально-економічних систем, які налічують сотні, тисячі вхідних та вихідних параметрів, що фігурують у десятках та сотнях рівнянь. Такий підхід спрощує моделі, робить їх зручними для аналізу з точки зору огляду.

Спрощення моделі знижує витрати на моделювання і прискорює отримання результатів, але може призвести і до зниження їх якості, та кінець кінцем - до втрати адекватності моделі.

Очевидно, що в загальному випадку завжди має місце суперечність між прагненням дослідника до вивчення найбільш повної та докладної моделі та бажанням спеціаліста з інформатики мінімізувати, спростити її. Для вірного вирішення даного протиріччя спеціалісту, що здійснює постановку задачі, необхідні знання комп'ютерних методів дослідження моделі.

Побудова моделі є предметом спеціальних дисциплін, в рамках яких безпосередньо вивчається дане явище. Вибір того чи іншого методу моделювання визначається спеціалістами відповідних областей науки та практики. Інформатика ж надає методологічні основи реалізації моделей за допомогою обчислювальної техніки.

В суспільних науках дуже часто теорія базується на узагальненні багаторічного практичного досвіду, систематизації різних теоретичних рішень, накопиченню та осмисленню експериментальних даних. Тому в даному випадку задача моделювання полягає передусім у створенні математичного апарату частіше за все для опису суспільних процесів та розробці методології його застосування для вирішення конкретних задач, що виникають в органах соціального управління.

Використання методів математичного моделювання в широкому значенні, тобто суспільних процесах, завжди привертало велику увагу вчених та практиків. Так, велику кількість робіт з математичного моделювання було зроблено в різних областях економіки та соціології.

Незважаючи на всю важливість та необхідність соціально-математичних моделей міжнародних відносин треба відзначити, що всі вони мають значні обмеження. Головне - це відсутність у вхідних (тих, що прогнозуються, оптимізуються) показниках моделі стратегічних цілей міжнародного розвитку: формування дійсно гуманістичних відносин в окремих країнах та суспільстві в цілому, всебічний розвиток особистості тощо. В соціально-математичних моделях слабо відображені також кінцеві цілі міжнародної політики, кінцеві соціально-економічні показники: ступінь задоволення матеріальних та духовних потреб населення країн. Крім того, в механізмах, що моделюються, недостатньо враховуються особливості духовної (перш за все, політичної) поведінки населення. Очевидно, що для вивчення процесів підсилення соціальної орієнтації політики та розвитку в цілому всієї сфери міжнародних відносин, використання тільки математичного моделювання абсолютно недостатньо. Однак, математичне моделювання власне соціальних та політичних процесів поки що не отримало належного розвитку.

Як відомо, підвищення ефективності управління міжнародними процесами передбачає науково обгрунтоване прогнозування, що дозволяє передбачити реакцію в поведінці людей на рішення, що готуються, а також знаходити варіанти рішення, оптимальні з точки зору його політичних наслідків. Однак, традиційні методи прогнозування не дають можливості врахувати в достатній мірі комплексний характер реальних процесів, взаємозв'язок великої кількості істотних міжнародних факторів, тому інформаційною базою прогнозування зараз, в основному, є емпіричні соціальні дослідження - вельми трудомісткі та направлені за необхідністю на дослідження тільки невеликої кількості найбільш значущих факторів.

Математичне ж моделювання міжнародних процесів спроможне значно збільшити віддачу від соціологічних та інших соціальних досліджень та сприяти проведенню науково-обгрунтованого прогнозування та прийняттю оптимальних рішень в сфері управління міжнародними процесами.

Можна вказати на три основні цілі математичного моделювання міжнародних процесів, які повинні бути реалізовані найближчим часом.

Першою і головною метою є створення моделі соціального розвитку суспільства для прогнозування, планування та управління міжнародними процесами.

Доцільно, мабуть, починати роботи по соціальному моделюванню з побудови загальної моделі суспільного відтворення життя, а потім розробляти моделі окремих підсистем, поступово їх деталізуючи. Поряд з цими пріоритетними напрямками роботи, необхідна також розробка окремих моделей тих чи інших міжнародних процесів, що представляють теоретичний або практичний інтерес для міжнародних органів управління.

Другою ціллю є створення нового підходу до досліджень в суспільних науках, що базується на математичному моделюванні, комп'ютеризованому експерименті. Такий підхід підвищить ефективність досліджень в області суспільних наук, забезпечить наукову обгрунтованість соціальних прогнозів міжнародних відносин.

Третя ціль направлена на розробку "інтелектуальних" експертних систем, що забезпечують підтримку рішень за умови, коли відсутні "жорсткі" моделі, а також на створення комбінованих систем, які складаються з різних моделей, і впровадження цих систем в практику міжнародних відносин.

В останні роки як у нас в країні, так і за кордоном все ширше використовується нова технологія наукового дослідження : імітаційне моделювання об'єкта, який вивчається, на ЕОМ, суть якого полягає в проведенні обчислювальних експериментів з моделлю об'єкта та ціленаправленому зборі інформації, якої не вистачає (мал. 30). Ця технологія показала свою високу ефективність, наприклад, в фізиці, хімії, біології та ін. Можна стверджувати, що використання цієї технології для різних міжнародних проблем, що виникають в суспільстві, особливо необхідно.

Мал. 30. Схема імітаційного моделювання

Це пов'язане, по-перше, з більш високою складністю та багатофакторністю соціальних явищ, численністю взаємозв'язків міжнародної сфери, що створюють великі труднощі в розробці достатньо повної моделі об'єкта. По-друге, з труднощами, а часто і неможливістю проведення експериментів на реальних соціальних об'єктах, що призводить до необхідності розробки їх моделей на ЕОМ та проведення обчислювальних експериментів.

Нарешті, створення імітаційної моделі соціального об'єкта міжнародних відносин з використанням знань, накопичених на даний момент; проведення експериментів на такій моделі дозволить виявити основні керуючі фактори для об'єкта, що вивчається, та зрозуміти, якої саме інформації не вистачає для більш точного прогнозу щодо його проведення. Модель, таким чином, виступає в якості основи планування емпіричного етапу дослідження; вона дозволяє оптимізувати збір інформації, зосереджуючи ресурси на вивченні найбільш важливих показників, та тим самим дає змогу суттєво підвищити ефективність досліджень, що проводяться. Звичайно, при вивченні соціальних міжнародних процесів не треба все зводити до імітаційного моделювання. В загальному випадку можуть застосовуватися різноманітні теоретичні моделі. Вибір та характер конкретного виду моделі залежить від цілі дослідження та від можливостей тієї чи іншої моделі найбільш оптимально відобразити реально існуючі соціальні міжнародні явища.

Облік соціальних факторів в повному обсязі ускладнює побудову теоретичних моделей та моделей міжнародних процесів і робить їх найбільш складними, наприклад, в порівнянні з економіко-математичними моделями. Однак, застосування багатоваріантних розрахунків на ЕОМ, комбінація декількох типів моделей дає можливість отримати найбільш повну уяву про характер явищ, що досліджуються, а це виключно важливо для здійснення ефективного управління соціальними процесами міжнародних відносин.