дтн, профессор Силантьев Альберт Юрьевич зав. каф. Информационные бизнес системы ГУ ВШЭ Моделирование социально-экономических систем Часть 1
Как возник курс 1980 - 1986 ИПМ РАН лазерный плазмотрон 1988 - 1998 НИИ ВКС СОИ РФ, испытания КА 1999 - 2000 УДП РФ, НИИ СУР СЭС и кризисы 2000 - 2002 ИСПИ РАН СЭС и ФПГ 2002 - 2006 ИБС СЭС и ЦСМ, ЦУП 2006 – 2010 ИБС Академия ИБС СС, нелинейные дифференциальные уравнения с частными производными Стохастические дифференциальные уравнения СССБ, объединение методов Квантовые уравнения СЭС, проблема социальных понятий и метрик Психодинамика Модель цивилизаций Модели СЭС Управление проектами в ИБС Модель Академии для бизнеса Модели ИТ систем для управления 2
Цель и задачи курса Цель Ø сформировать у слушателей представление о современных аналитических методах анализа социально-экономических систем (СЭС) Задачи Ø сформировать у слушателей креативный подход к анализу СЭС Ø дать представление о существующих методах анализа СЭС и результатах, имеющих практическое значение 3
Содержание 1. Введение в моделирование СЭС 2. Модели СЭС 3. Теория социальных организмов (СО) 4. Модели СО 5. Моделирование проектно-сервисных систем (ПСС) 6. Модели ПСС, ИТ системы 4
1. Введение в моделирование СЭС 2. Модели СЭС 3. Теория социальных организмов (СО) 4. Модели СО 5. Моделирование проектно-сервисных систем (ПСС) 6. Модели ПСС, ИТ системы 5
Определения def. Сложная система (СС) – система, обладающая сложной структурой или поведением, не моделируемыми посредством доступного числа связей и понятий def. Социально-экономическая система (СЭС) – сложная система, включающая деятельность людей и их отношения Так можно ли моделировать СЭС ? 6
Предметные области и объекты СЭС Социальные объекты Человечество Цивилизации Этносы Субэтносы Конвиксии Консорции Персоналии Эпизоды Циклы Поступки Определяющие факторы Генетические Биосферные Географические Традиции Генетические Традиции Конфессиональные Географические Конфессиональные Родовые Традиции Родовые Групповые Конфессиональные Групповые Профессиональные Родовые Профессиональные Пассионарность Групповые Пассионарность Физиологические Профессиональные Физиологические Эмоциональные Пассионарность Эмоциональные Ситуационные Физиологические Время существования, лет Численность, человек 20000 - 40000 1010 2000 – 8000 109 500 – 1200 108 150 – 300 106 60 – 150 104 10 – 20 102 50 – 80 1 1 – 2 1 0, 05 – 0, 1 1 0, 0002– 0, 0004 1 Крупные социальные объекты состоят из более мелких и короткоживущих. Объекты СЭС связаны определяющими факторами 7
Модель исторического развития Субэтносы Кромальонский человек Суперэтносы Этносы Конвиксии Консорции Эпизоды или , где T – время жизни социальных объектов, N – число социальных объектов. Процесс напоминает изотропную диффузию. Если предположить, что социальное развитие происходит в результате случайных (не направленных к выбранной цели) пассионарных толчков (Гумилев), то развитие будет протекать именно таким образом 8
Принципы моделирования СЭС Ø Относительность Ø Дуальность Ø Финитность 9
Принципы моделирования СЭС Относительность (измеримость) понятий Объективизм - материализм, абсолютизм, макроскопичность, измеримость Субъективизм - идеализм, относительность, локальность, неопределенность Понятия в СЭС одновременно объективны и субъективны Субъективны относительно отдельных объектов (субъектов). Объективны в смысле существования макроскопического (статистического) среднего. В СЭС понятия объективны в форме фиксированных соглашений. Аналитическое моделирование возможно для систем с объективными свойствами Замечание. В проектной и административной деятельности термины должны быть письменно согласованы 10
Принципы моделирования СЭС Дуальность понятий Понятия в СС могут быть определены только через другие понятия или парно Примеры: элемент–операция, свойство-отображение, состояние-действие Социальные понятия плохо определены даже на субъективном уровне 11
Принципы моделирования СЭС Финитность понятий Все понятия СЭС имеют границы своего существования Примеры: пространство (размер вселенной (Λ)– планковская длина (λ)), время (время от большого взрыва (Λ/с) – минимальный квант (λ/с)) Замечание. Все имеет свое начало и свой конец. Нет ничего вечного Замечание. Проектная деятельность ограничена в целях, времени и ресурсах 12
Иерархия аналитических понятий Система Системное пространство – Поведение Социальные законы Объект Пространство – Действие Физические законы Свойство Множество – Отображение Методы исследования Значение Элемент– Операция Принципы, понятия, метрики 13
Определения Def. Элемент – простейшее понятие, имеющее имя и не имеющее структуры, исходная и конечная часть операции Def. Операция – действие, ставящее в соответствие один элемент другому Def. Значение – имя элемента Def. Множество – совокупность элементов, исходная и конечная часть отображений Def. Отображение – действие, ставящее в соответствие множество множеству Def. Свойство – множество возможных значений и операций над ним Def. Пространство – совокупность свойств, сочетание всех возможных значений Def. Действие – совокупность отображений, характеризующих изменение состояния объекта Def. Объект – совокупность свойств, определяющих состояние своими частными значениями Def. Фазовое пространство – совокупность свойств и отображений, сочетание всех возможных значений Def. Системное пространство – свертка совокупности пространств объектов, являющаяся пространством состояний системы Def. Поведение – совокупность действий объектов, характеризующая изменение состояния системы в системном пространстве Def. Система – совокупность объектов и взаимодействий, характеризующаяся состоянием в 14 системном пространстве
Множества и отображения Множества бывают: Ø конечные и бесконечные (целые, рациональные, иррациональные, комплексные) Ø четкие и нечеткие Ø неупорядоченные и упорядоченные (отношения порядка, метрики и анизотропия) Классы отображений бывают: Ø дискретные и непрерывные Ø детерминированные и стохастические Ø нединамические и динамические 15
Методы моделирования Методы делятся по классам отображений: Дискретные (Дс) – Непрерывные (Нп) Детерминированные (Дт) – Стохастические (Ст) Нединамические (Нд) – Динамические (Дн) Матрица математических методов: 1. Дс-Дт-Нд – графы (сети), алгебраические методы, тензорный анализ 2. Дс-Дт-Дн – конечные автоматы, кинетические методы, теория операций, теория управления, теория игр 3. Дс-Ст-Нд – теория вероятности, статистический анализ, нечеткие множества 4. Дс-Ст-Дн – марковские цепи 5. Нп-Дт-Нд – математический анализ, теория катастроф, синергетика 6. Нп-Дт-Дн – динамическое дифференциальное и интегральное исчисление 7. Нп-Ст-Нд – стохастическое дифференциальное исчисление 8. Нп-Ст-Дн – динамическое стохастическое дифференциальное исчисление 16
Идеи и история моделирования СС Ø Классическая механика Ø Устойчивость, бифуркации, катастрофы и аттракторы Ø Квантовая механика и стохастическая электродинамика Ø Теория относительности, физический вакуум, космогония Ø Неравновесная термодинамика Ø Стохастические системы с близкодействием 17
Классическая механика Г. Галилей (1564 -1642), Л. Кеплер (1571 -1630) - тела движутся по инерции И. Ньютон (1643 -1727) - ускорение возникает тогда, кода есть сила Л. Эйлер (1707 -1783) - современная дифференциальная форма механики Ж. Л. Лагранж (1736 -1813) - "Аналитическая механика" (1788), общее решение для невзаимодействующих тел Пространство Евклидово Время однородно и обратимо Поведение систем полностью предопределено 18
Пересмотр детерминизма А. Пуанкаре (1854 -1912): - теорема о неинтегрируемости динамических систем (1889). Причина резонансы, точки особенностей. Взаимодействия не могут быть исключены никакими специальными преобразованиями - сформулировал программу исследований по устойчивости траекторий и заложил основу современной теории бифуркаций А. М. Ляпунов (1857 -1918), А. А. Андронов (1901 -1952), А. А. Витт (1902 -1937), А. Н. Колмогоров (1903 -1987), В. И. Арнольд – локальная устойчивость, существование непериодических стохастических траекторий в детерминированных системах Р. Том, Е. К. Зееман, В. И. Арнольд - теория катастроф, топологическое обобщение теории неустойчивости, аттракторы в фазовом пространстве Пространство Евклидово Время однородно и обратимо Поведение нелинейных систем неустойчиво 19
Пересмотр детерминизма Л. Больцман (1844 -1906), М. Планк (1858 -1947), Э. Цермело (1871 -1953) – несостоятельность детерминированного описания физических систем в равновесной термодинамике М. Борн (1882 -1970), В. Гайзенберг (1901 -1976), Э. Шредингер (1887 -1961), П. Иордан, П. Дирак (1902 -1984) – квантовая механика, квантовый объект принципиально вероятностный объект (волна, нулевые колебания) А. Эйнштейн (1879 -1955) – возможно траекторное описание, вероятность – наше незнание природы Пространство Евклидово Время однородно и обратимо Поведение физических систем стохастично 20
Пересмотр однородности А. Эйнштейн (1879 -1955) – теория относительности (пространство не изотропно, масса не постоянна, время не однородно) А. Эйнштейн, С. Хокинг, П. Таунсенд, Г. Шипов – единая теория поля (супергравитация, теория струн, М-теория), теория физического вакуума Пространство Римана-Картана Время неоднородно, но обратимо Пространство и время неоднородны и относительны 21
Пересмотр обратимости И. Пригожин, Г. Хакен - термодинамика необратимых процессов и синергетика (1960 -1980) Траектории в замкнутых системах - максимизация темпов роста энтропии. В открытых системах - отклонения от принципа максимального спуска. И. Пригожин – принцип минимизации энтропии в живых системах (не верный) В живых системах появляются принципиально новые понятия не являющиеся равновесно-статистическими, которые изменяют принципы описания поведения сложных систем Пространство Евклидово Время однородно, но необратимо Поведение сложных открытых систем необратимо 22
Введение полной эквивалентности Н. Винер (1894 -1964), Ито, М. Смолуховский (1872 -1917), А. Н. Колмогоров (1903 -1987) - стохастическое динамическое описание, уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова А. Силантьев – все свойства систем, в том числе и время, равноправны и стохастичны, уравнение сложных систем с близкодействием (УССБ) Пространство и время непрерывны и неоднородны Время локально обратимо, глобально необратимо Все свойства систем равноправны и стохастичны Замечание. Из УССБ можно получить все другие аналитические методы, в том числе уравнения квантовой механики и стохастической электродинамики (см. Приложения 1. 1. 1 и 1. 1. 2). 23
Квантовые СЭС Гипотеза – СЭС можно моделировать стохастическими дифференциальными методами УССБ – квантовые уравнения для социальных состояний Понятия СЭС в УССБ ü Плотность социальных состояний ü Потоковое, диффузное и волновое поля социальных состояний ü Фазовые траектории ü Горизонт событий ü Средние значения 24
Живые системы и СЭС Д. С. Чернавский – живые системы обладают записью небольшого объема информации, определяющей бифуркации развития СЭС отличаются: - историей (образ предыдущего состояния) - целью (образ будущего неравновесного состояния) - стратегией (планом воздействий на среду для достижения цели) - рефлексией (изменение стратегии и целей с учетом внешних воздействий и согласования планов, оптимизация стратегии) Нужно строить простые модели для сложных СЭС ! Замечание. Живые системы отличаются от социальных отсутствием ценностной оценки. У живых систем одна ценность – выживание. 25
Порядок моделирования СЭС Ø Определить свойства системы (шкалы, значения) Ø Определить операции (отображения) Ø Определить связи между свойствами (пространства) Ø Выбрать методы моделирования Ø Определить объекты и их начальные состояния Ø Определить действия над объектами Ø Определить критерии состояний и действий Ø Определить ограничения Ø Определить цель (как локализацию будущего состояния системы) Ø Синтезировать решения по достижению цели и планы действий Ø Проанализировать решения по критериям состояний и действий Ø Синтезировать (выбрать) оптимальное решение 26
Теория управления Гипотезы и ограничения: ü Состояния системы измеримы (есть методы измерения) ü Заданы критерии оценки состояния ü Существуют способы воздействия на состояние системы ü Существует только одна сторона и внешние возмущения (среда) Основные понятия теории управления: ü Пространство состояний (свойства, ресурсные состояния) ü Состояние системы ü Цель ü План (траектория) ü Стоимость этапа (действия) ü Отклонение от плана (траектории) ü Управление отклонениями (рефлексия) ü Управление рисками (рефлексия) ü Мониторинг цели (контроль, оценка достижения цели) Давайте приведем примеры и дадим пояснения 27
Теория игр Гипотезы и ограничения: ü Состояния системы измеримы (есть методы измерения, судья) ü Существуют способы воздействия на состояние системы ü Существуют правила игры (цель, критерии, ограничения на действия, функция выигрыша) ü Правила приняты сторонами (сторон несколько, игроки) Отличие от теории управления – несколько игроков Давайте приведем примеры и дадим пояснения 28
Теория активных систем Гипотезы и ограничения: ü Состояния системы измеримы (есть методы измерения, судья) ü Существуют способы воздействия на состояние системы ü Существуют правила игры (цели, критерии, ограничения на действия, функции выигрыша) ü Правила различны для сторон (сторон несколько, игроки) Отличие от теории игр – согласование правил c игроками Давайте приведем примеры и дадим пояснения Антагонистичные игры, игры win-win Кто выигрывает всегда? 29
Теория социальных организмов Гипотезы и ограничения: ü Состояния системы субъективно измеримы (есть методы измерения) ü Существуют способы воздействия на состояние системы ü Правила (цели, критерии, ограничения на действия) изменяемы сторонами в процессе игры Отличие от теории активных систем – игрок сам судья (ситуация и правила связаны) Теория социальных организмов рассматривает коллективное (согласованное) поведение СЭС Давайте приведем примеры и дадим пояснения 30
Фокус теорий по иерархии понятий Иерархия понятий Модель Объект Действие Свойства Ресурсы План Цель Стратегии Критерии Ценности Матрица ценностей Физические теории Теория управления (Ляпунов, Арнольд, Канторович, Беллман) Теория игр (Нейман, Неш) Теория активных систем (Бурков, Новиков) Теория социальных организмов (Силантьев) О теории социальных организмов в следующей части лекций после примеров СЭС 31
1. Введение в моделирование СЭС 2. Модели СЭС 3. Теория социальных организмов (СО) 4. Модели СО 5. Моделирование проектно-сервисных систем (ПСС) 6. Модели ПСС, ИТ системы 32
Управление ресурсами 33
Триадный принцип Иерархии возникают в СЭС как связанные подмножества объектов с различными значимостями ресурсов Сложные системы разбиваются на иерархические уровни по триадному принципу (Приложение 1. 2. 1) Оптимальный объем ресурса автономной структуры соответсвует 2, 7 объемам ресурса простого воспроизводства Устойчивые динамические системы имеют 2 и 3 элемента в разные периоды своей жизни Замечание. Для управления сложными системами редко необходимо выделять число показателей больше 3 34
Модели значимости Небольшие группы людей могут решить задачи непосильные огромным толпам (Приложение 1. 2. 2) Уровень подчиненности Полная независимость Значение коэффициента 0 -0, 03 Число людей с различным уровнем подчиненности, необходимое для обеспечения значимости лидера на уровне 10 Уровень подчиненности Численность группы 0, 1 -0, 3 Авторитетное влияние 0, 3 -0, 5 Подчинение 0, 5 -0, 7 Абсолютное подчинение 0, 7 -0, 9 Абсолютная зависимость 0, 9 -1, 0 196 96 0, 2 45 0, 3 28 0, 4 20 0, 5 15 0, 6 11 0, 7 9 7 0, 9 5 0, 95 Влияние 0, 05 0, 8 0, 03 -0, 1 1000 0, 1 Учет мнения 0, 01 4 0, 98 3 0, 99 3 35
Распределение проектного персонала В условиях дефицита проектного ресурса следует концентрировать ключевые ресурсы на ключевых задачах Если перегруженности персонала избежать невозможно, то она должна осуществляться на менее значимых задачах и для менее значимых сотрудников (Приложение 1. 2. 3) 36
Модели управления производством Приложение 1. 2. 4 Модели управления можно классифицировать: Ø по уровню подчиненности Ø по значимости этапов управления (риски) d Форма управления 0, 95 -1, 0 Абсолютное подчинение 0, 75 -0, 95 Авторитарное управление 0, 6 -0, 75 Авторитетное управление 0, 4 -0, 6 Демократичное управление 0, 25 -0, 4 Координирующее управление 0, 25 -0, 05 Самоуправление 0, 05 -0, 0 Абсолютная независимость Управленческий цикл – последовательные этапы управления, включающие: üпланирование (определение текущего состояния, цели, действий) üбюджетирование обеспечение) (ресурсное üорганизация (определение исполнителя, мотивирование) üконтроль (постановка задачи, текущий и итоговый контроль) 37
Модели управления производством Приложение 1. 2. 4 Модели управления связаны с типом мотивации Уровень иерархии потребностей (социальные ниши) 1 Доминирующие потребности по Маслоу Оценка уровня затрат, у. е. Россия, западные и центральные районы Северные районы России, Москва Физиологические потребности (пища, вода, жилище – личность) Потребность в стабильности и безопасности (обеспеченность, порядок – социум) 40 -120 100 -300 120 -300 300 -800 3 Потребность в любви и чувстве принадлежности (семья, дружба, хобби – личность) 300 -800 800 -2000 4 Потребность в уважении (признание, уважение – социум) Потребность в самоактуализации (развитие способностей - личность) 800 -2000 -5000 -12000 2 5 Уровень дохода сотрудников Предпочтительная форма управления Западные и Центральные районы России Северные районы России, Москва 40 -120 100 -300 Абсолютное подчинение 120 -300 300 -800 Авторитарное управление 300 -800 800 -2000 Авторитетное управление 800 -2000 -5000 Демократичное управление 2000 -5000 -12000 Координирующее управление 38
Управление целями 39
Массовые мероприятия Приложение 1. 2. 5 Целевое поведение больших масс людей можно моделировать на основе теории игр через потенциал «выигрыша» и стохастическое поведение 40
Политические и социальные конфликты Приложение 1. 2. 6 Политические и социальные конфликты разрешаются не как ресурсные игры, а как целевые игры значимостей – переориентацией ценностей и целевых приоритетов 41
Жизненный цикл СЭС 42
Цикличность социальных состояний Приложение 1. 2. 7 Устойчивые социальные состояния образуются при согласовании целей и активностей СЭС Рассогласование целей и действий приводит к бифуркации и образованию циклических траекторий в пространстве состояний, характеризующихся сменой активностей действий и целеопределения 43
дтн, профессор Силантьев Альберт Юрьевич т. 761 -37 -86 E-mail: aysilantev@gmail. com Вопросы ? сентябрь 2010 года 44
Скачать презентацию дтн профессор Силантьев Альберт Юрьевич зав каф Информационные
100922_Силантьев_ТСО_ч1.ppt