O modelování a komplexních systémech

Co je to komplexní systém?

cokoliv, čemu pořádně nerozumíme 

Co je myšleno složitostí?

složitost systému = délka popisů vzorů (pravidelností) v systému

Příklady

  • klima
  • ekonomie
  • imunitní systém
  • mozek

Komplexní systémy

  • židle
  • motor
  • stroje (počítače)

Nekomplexní systémy

Co je to model?

zjednodušená reprezentace skutečnosti

všechny modely jsou špatně,

některé jsou užitečné

  • užitečné díky zjednodušení (chceme pochopit komplexní systém)
  • špatně, protože neodpovídají realitě

Příklad modelu

Je toto model?

Je toto model?

v hlavě nemáme realitu, ale její model

Další příklady modelů

  • různé plány, návrhy (např. staveb)
  • fyzikální zákony
  • hry (deskové, počítačové)
  • matematické modely

K čemu jsou modely?

  • porozumění, objevování
  • předpovídání
  • simulace "na nečisto", testování zásahů do systému
  • učení, zábava

Zpětná vazba

část výstupu ze systému je současně vstupem pro činnost systému

Typy zpětných vazeb

  • regulační charakter
  • udržuje systém v rovnováze
  • dereguluační char.
  • vyvádí systém z rovnováhy

Příklady zpětných vazeb

  • termostat
  • nádor
  • epidemie
  • nabídka/poptávka
  • dominance na trhu
  • plocha ledovců - odrazivost planety
  • velikost populace (počet jedinců - jídlo) 

Příklady zpětných vazeb

  • regulace glukózy v krvi

Příklady zpětných vazeb

  • regulace glukózy v krvi (cukrovka typu 1)

Příklad složitějšího modelu

Modelování pomocí agentů

  • simulujeme (programujeme) každého agenta jako jednotlivce
  • modelujeme "zdola" (od agentů)
  • agent - systém
  • mravenec - mraveniště
  • člověk - rasová segregace
  • pták - hejno

Příklad - termiti

  • prostředí: rozházené kusy dřívek
  • termit:
    • chodí náhodně po prostoru
    • když narazí na dřívko, tak:
      • pokud nic nenese, zvedne dřívko
      • pokud nese dřívko, položí jej
  • NetLogo: Biology/Termites

Další příklady

  • vlci a ovce
  • mraveniště
  • segregace
  • doprava
  • NetLogo: File/Models Library

Dotazy

  • IV109 Modelování a simulace na FI MUNI
  • Modelování a simulace komplexních systémů. Radek Pelánek.

Zdroje