WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаЕкологія, Природокористування → Імітаційне моделювання в екології - Реферат

Імітаційне моделювання в екології - Реферат

Вже віддавна практика ландшафтних досліджень [1] спричинена до використання в моделюванні теорії автоматів. Просторове моделювання розміщення рослин, як частина ландшафтних досліджень, розвинулось одночасно з застосуванням географічних інформаційних систем [7,32].

Перед тим, як аналізувати конкретні приклади ландшафтного моделювання з застосуванням автоматів, потрібно вияснити, чим є автомат. Математична схема залежить від того, як визначаємо в моделі час і стан досліджуваного оригіналу. Якщо час та стан в моделі ми розглядаємо як величини дискретні, тоді математичну схему, яка описує цю модель, можемо сприймати як „автомат".

Автомат, який застосовується в ландшафтному моделюванні, є сполученням п'яти об'єктів: регулярної сітки; закінченої кількості клітин; правил щодо визначення сусідів; функції переходів, яка визначає стан клітини в наступному моменті часу, залежно від стану клітини і її сусідів у цей момент початкової конфігурації стану клітин.

Як правило, автомат (А) можна зобразити як формулу об'єктів: А = < L, S, &, f >, де: L – карта, за допомогою якої визначають взаємне положення клітин; S – стан автомата; & – спосіб визначання сусідів; f – функція переходів (рис. 3).

У тих випадках, коли важко отримати вірогідні дані або бракує кількісних показників, необхідних до побудови моделі, одним з можливих виходів є застосування логіко-лінгвістичних моделей або теж досить перспективного в екології математичного апарату розмитої логіки і штучної інтелігенції [23, 24, 17, 29].

Є ще одна проблема, що стримує розвиток комп'ютерного моделювання в екології. Щоб створити модель, треба бути не тільки екологом, але й одночасно добрим програмістом. Незважаючи на спроби популяризації серед екологів аспектів програмування, які були започатковані ще Паттеном [20], ця проблема не виглядає оптимістично.

Основну кількість екологічних моделей створюють переважно не екологи, а вчені інших спеціалізацій, які в ліпшому випадку прийшли в екологію, маючи вже фізико-математичну освіту. Звичайно, якщо говорити про тільки теоретичні проблеми екологічного моделювання, то такий стан речей можна ще вважати за близький до нормального. Але, коли мова заходить про широке практичне застосування екологічного моделювання, то виникає суттєва проблема підготовки наукових кадрів.

Рис. 3. Схема алгоритму автомата.

Можна, звичайно, мріяти, що вільно програмувати буде вже наступне покоління екологів. Але виходу з ситуації, що склалася, потрібно шукати вже зараз. Рішенням проблеми може бути створення і використання спеціалізованих комп'ютерних мов для екологічного моделювання. Добре пам'ятаємо, що у технічних і економічних галузях досить вдалою була мова DYNAMO, у галузі організації виробництва і масового обслуговування широке застосування отримала мова SIMULA, а в галузі фінансових розрахунків – мова COBOL.

На сьогоднішній день найбільш поширеною і спеціалізованою мовою в галузі екологічного моделювання є мова STELLA [9]. Свідченням популярності цієї мови є те, що журнал „Ecological Modelling" присвятив спеціальний номер (112, за 1998 рік) екологічним моделям, що написані цією мовою. Створювати модель на STELLA досить просто. Адже користувач формує лише конструкцію моделі, а моделюючий алгоритм і програма створюються автоматично.

Певний досвід щодо екологічного комп'ютерного моделювання вироблено на кафедрі "Ландшафтних систем" Люблінськoго Католицькoго Унівеситету (http//www.ksk.kul.lublin.pl). Цьому питанню, а також аспектам навчання студентів-екологів комп'ютерному моделюванню присвячено дві монографії, які видано у видавництві наукового Товариства Люблінськoгo Католицькoгo Унівеситету: (Klekowski Menshutkin „Modelowanie komputerowe w ekologii" – видано у 2002 році, та Kozak, Menshutkin Klekowski „Modelowanie elementw krajobrazu" – видано у 2003 році). Цікавою для ландшафтознавців є друга монографія, яка складається з двох частин: у першій частині показано теоретичні і методологічні аспекти моделювання; у другій – конкретні практичні заняття. До монографії додано CD, на якому окрім тексту і рисунків записано 9 комп'ютерних програм, які дадуть змогу читачам, у т.ч. і студентам, крок за кроком входити в світ імітаційного моделювання і навіть створювати свої власні моделі.

За допомогою імітаційної моделі досліджуваної ландшафтної системи можна швидко спрогнозувати можливі її зміни в різних сценаріях та ризикових ситуаціях.

Побачивши на моделі наслідки того чи іншого сценарію, можна вибрати менш небезпечний і більш корисний для досліджуваної системи.

Головним плюсом моделювання при створенні та виборі сценарію господарювання є те, що за допомогою моделей можна досить швидко прогнозувати наслідки спрямованих дій на багато років, й навіть століть. Модель FORKOME, наприклад, дає можливість проімітувати видовий склад дерев, їхню кількість та біомасу, а також наслідки різних сценаріїв вирубувань на кілька сотень років. Прогнози наслідків потепління клімату можуть сягати дo кількох тисяч років.

Другим плюсом моделювання, не менш важливим від отримання швидких відповідей, є брак негативних або навіть катастрофічних наслідків експериментування на навколишньому середовищі.

Використана література

1. Armand D.L. Nauka o krajobrazie. Warszawa, 1980.

2. Bossel H. Umweltdynamik – 30 Programme fr kybernetische Umwelterfahrungen auf jedem BASIC-Rechner. Te-Wi Verlag. Mnchen, 1985.

3. Botkin D.B. Forest Dynamics: Ecological Model. Oxford. New York, 1993.

4. Botkin D.B., Janak F.J., Wallis J.R. Some ecological consequences of computer model of forest growth. //Journal of Ecology. 1972. No 60.

5. Brzeziecki B. Ekologiczny model drzewostanu. Zasady konstrukcji, parametryzacja, przykłady zastosowań. Warszawa, 1999.

6.FormanR.T., GodronM. Landscape ecology. New York, 1986.

7. Frelich L.E., Lorimer C.G. A simulation of landscape – level stand dynamics in the Northern hardwood region // Journal of Ecology. 1991. No 79.

8. Jrgensen S.E. Fundamentals of ecological modelling. Amsterdam, London, New York, Tokyo, 1994.

9. Hannon B., Ruth M. Modeling Dynamic Biological Systems. New York, 2001.

Loading...

 
 

Цікаве