Імітаційні моделі дослідження політичної динаміки загальні риси та обмеження

1. Сутність
імітаційного моделювання процесів

Під терміном “імітаційне моделювання”
(“імітаційна модель”) зазвичай мають на увазі обчислення значень
певних характеристик процесу, що розвивається в часі, шляхом відтворення течії
цього процесу на комп’ютері за допомогою його математичної моделі, причому
отримати необхідні результати іншими способами або неможливо, або вкрай
складно. Відтворення течії процесу на комп’ютері за допомогою математичної
моделі прийнято називати імітаційним експериментом. У цьому словосполученні є
претензія на заміну реальних експериментів експериментами з математичними
моделями. Широке використання імітаційного моделювання стало можливим на
певному етапі розвитку інформаційних технологій, тобто засобів і інструментів
збору передачі, обробки, зберігання інформації. Серед цих засобів маються на
увазі не лише комп’ютери, але й засоби обчислювальної математики, багаторівневі
інструменти програмування, системи управління базами даних, банки даних і так
далі.

На думку Ю. М. Павловського, імітаційні моделі відносяться
до класу моделей, які є системою співвідношень між характеристиками описуваного
процесу. Ці характеристики розділяють на внутрішні, що отримали також назву
“фазові змінні”, і зовнішні, що позначаються терміном “параметри”.
До внутрішніх характеристик відносяться ті, значення яких мають бути визначені
за допомогою засобів імітаційного моделювання. До зовнішніх відносяться такі
характеристики, від яких внутрішні характеристики істотно залежать, але суттєва
зворотна залежність не існує.

Слід зазначити, що в імітаційних моделях процесів внутрішні
характеристики є функціями часу і співвідношення моделі повинні однозначно
визначати ці функції, якщо відомі характеристики, що фігурують в цих
співвідношеннях, оголошені зовнішніми. Очевидно, що для прогнозу значень
характеристик процесу, що розвивається в часі, необхідно знати значення цих
характеристик в деякий “початковий” момент часу. Необхідність мати
значення внутрішніх характеристик в початковий момент часу для того, щоб за
допомогою моделі дати прогноз їх значень в наступні моменти часу, є припущенням
відносно характеру процесу. Таким чином,
початкові значення внутрішніх характеристик імітаційної моделі певного
процесу можна віднести до зовнішніх характеристик цього процесу.

Модель, здатна давати прогноз значень внутрішніх
характеристик, має бути замкнутою. Під замкнутою моделлю розуміється модель, в
якій її співвідношення дозволяють обчислювати внутрішні характеристики при
відомих зовнішніх. Процедура визначення зовнішніх характеристик моделі
позначається термінами “ідентифікація” або “калібрування”.

Відмітною ознакою імітаційного моделювання є особливість
процесу передбачення механізму функціонування складної системи, пов’язаного з
організацією обчислювального експерименту на комп’ютері та обробкою отриманих
результатів. За цією ознакою до класу імітаційних, наприклад, відносяться
моделі типу “чорний ящик”, що використовують принцип локальної
апроксимації.

Імітаційне моделювання не виключає застосування в процесі
обчислювального експерименту аналітичних моделей при неповній інформації про
початковий стан системи і її вхідні дії. Таким чином, імітаційне моделювання не
знижує значущості аналітичних моделей, а є способом розширення сфери їх
застосування відповідно до умов дослідження, що ускладнюються.

В той же час, в імітаційному моделюванні дуже помітна
технологічна сторона математичного моделювання. Технологічна у власному
значенні слова, тобто в сенсі методів і процесу обробки, зміни стану, властивостей форми сировини,
деякого матеріалу. У нашому випадку “сировиною” служать зовнішні
характеристики, що фігурують в моделі.

Таким чином, технологія імітаційного моделювання може
трактуватись як спосіб отримання нової інформації (нового знання), а саме
значень внутрішніх характеристик моделі, з тієї, яку вже маємо в розпорядженні,
– зі значень зовнішніх характеристик.

Ще одним важливим чинником впровадження в наукові
дослідження імітаційних моделей є або висока вартість реальних експериментів,
або принципова неможливість проведення експериментів. Так, заборона випробувань
ядерної зброї привела не до відмови від її вдосконалення, а до розвитку
математичної та комп’ютерної імітації процесів, що відбуваються при ядерному
вибуху. Характерно, що дослідження соціально-політичних процесів в цьому
відношенні аналогічно дослідженню ядерних реакцій – масштабні практичні
експерименти з суспільством неможливі, щонайменше, з моральних міркувань.

2. Різновиди
методичного змісту імітаційного моделювання

На нашу думку, у загальних рисах зміст побудови імітаційної
моделі та імітаційного моделювання може бути представлений наступним чином:

– на основі вихідного досвіду та початкових відомостей про
об’єкт дослідження, які має у своєму розпорядженні дослідник, а також на
підставі наявних експертних тверджень стосовно об’єкту, його властивостей та
взаємозв’язків визначаються показники процесу чи явища, що вивчається,
збираються відомості про їх кількісні чи якісні характеристики на протязі
певного часу;

– потім будується перший варіант імітаційної моделі, що
враховує винайдені показники, їх значення, зміну їх значень у відповідності до
зміни пов’язаних з ними величин та певний приріст від одного до другого
«кроків» моделі;

– після пробного «прогону» (розрахунку) моделі із
визначеними початковими значеннями фазових змінних та значеннями параметрів
оцінюється ступінь відповідності створеного варіанту моделі оригіналу, що
моделюється;

– враховуються недоліки у відображенні моделлю змодельованих
властивостей об’єкту дослідження та будується новий варіант моделі, що включає
нові або уточнені параметри та показники;

– знову «прогоняється» (розраховується) модель та отриманий
результат порівнюється із властивостями оригінального процесу;

– цикл модифікування моделі із врахуванням попередніх
обрахунків, та нових «прогонів» моделі з подальшим порівнянням з об’єктом
дослідження здійснюється до отримання достатньо адекватної досліджуваному
процесові моделі;

– після отримання достатньо адекватної моделі здійснюється
її вивчення як замінника оригінального об’єкту.

Як вірно помічає А. А. Самарський, імітаційні моделі є
дискретними динамічними системами, що дозволяють крок за кроком обчислювати
внутрішні характеристики моделі за відомими зовнішніми характеристиками. При
виконанні деяких умов дискретним динамічним системам можна надати безперервної
форми, що виражається диференціальними рівняннями.

Безперервна форма імітаційних моделей використовується для
вивчення тієї частини проблеми ідентифікації імітаційних моделей, яка пов’язана
з визначенням початкових значень внутрішніх характеристик моделі. Ця форма
імітаційних моделей може виявитися корисною для з’ясування сутнісних
характеристик процесу, що вивчається.