Проблемы информационного обеспечения модели региона Текст научной статьи по специальности «Математика»

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2012/1

© В.И. Гурман, Д.Ц. Будаева

ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОДЕЛИ РЕГИОНА*

В статье предлагается методический подход к решению междисциплинарных информационно-статистических проблем устойчивого развития на основе концептуальной социо-эколого-экономической модели с учетом реального опыта моделирования регионов.

Ключевые слова: информационное обеспечение, устойчивое развитие, моделирование, социо-эколого-экономическая модель.

V.I. Gurman, D.Ts. Budaeva

PROBLEMS OF REGION MODEL INFORMATIONAL PROVISION

The article presents a methodical approach to the interdisciplinary information and statistical problems of sustainable development solution, based on the conceptual socio-ecological-economic model in view of the experience of regions modeling. Keywords: information security, sustainable development, modeling, socio-ecological-economic model.

Введение

В данной работе анализируются с использованием собственного опыта моделирования регионов [1-4] информационные аспекты проблемы, связанные с острым дефицитом в официальной статистике систематических данных о взаимодействии подсистем единой социо-эколого-экономической системы.

Чтобы оценить масштаб данной проблемы, обратимся к одному из результатов качественного анализа концептуальной модели [4] - критерию осуществимости режима устойчивого развития (как обобщение критерия традиционной экономической рентабельности отраслей), куда входят матрицы (массивы) прямых производственных затрат, воздействий отраслей на компоненты природной среды социума и затрат на природо-социо-восстановление. Без этих «междисциплинарных» массивов невозможно практически оценить количественно состояние социо-эколого-экономической системы (страны, региона) и реально ею управлять по принципам устойчивого развития, что в подавляющем большинстве отсутствуют в официальной статистике. В особенности остро ощущается дефицит данных, необходимых для отражения инновационных процессов как важнейшего фактора устойчивого развития.

На рис. 1 представлено схематически информационное отображение одной из последних версий социо-эколого-экономической модели [5, 6] .

* Работа выполнена при поддержке РГНФ (проект № 11-02-00171а), РФФИ (проект № 10-06-00081а)

Гурман В.И., Будаева Д.Ц. Проблемы информационного обеспечения модели региона

Экономика Лрирода Социум Управление

э ээ эп эс ЭУ э

п пэ 1111 ПС ПУ п

с сэ СП сс СУ с

и Иннов ации ИУ и

Текущее состояние

Будущее состояние

Рис. 1. Социо-эколого-экономическая модель

На этой схеме выделены основные системные блоки: ПРИРОДА, ЭКОНОМИКА, СОЦИУМ и ИННОВАЦИИ. Однобуквенные блоки слева обозначают необходимые массивы информации о текущем состоянии отдельных подсистем, на которые происходит воздействие, социальной (С), экономической (Э), природной (П), и о состоянии общего научно-технического прогресса (И), сверху добавляется информация об управляющих воздействиях (У), справа - прогнозная информация о будущем состоянии. Двухбуквенные блоки должны содержать информацию о внутренних взаимодействиях в подсистемах и о взаимодействиях подсистем между собой и с управляющим блоком. Информация о воздействии инновационной подсистемы на остальные подсистемы должна содержаться во всех двухбуквенных массивах. Выделены 22 блока (из 24), сравнительно хорошо обеспеченные статистическими данными. Этого явно недостаточно. Недостающую информацию (главным образом по взаимодействиям компонент) необходимо формировать заново. При этом она должна быть выражена в согласованных терминах, понятиях и единицах.

С другой стороны, при выполнении этих жестких требований мы получим значительную свободу в создании механизмов управления на разных уровнях и тем самым в решении собственно проблем устойчивого развития.

Модель, описанную в [4], можно рассматривать и как четкую схему формирования необходимой информации, и как инструмент эффективного ее использования на основе многовариантного анализа, в частности для поиска оптимальных стратегий устойчивого развития. Имеющийся опыт приложений ее предшествующих версий [1-4] подсказывает следующие необходимые шаги по реализации данного подхода:

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2012/1

1) разработать иерархический набор показателей состояния подсистемы окружающей среды и природных ресурсов и аналогичный набор для социальной подсистемы;

2) разработать методики формирования таблиц параметров концептуальной модели, исходя из их содержательного смысла с использованием разнообразных документальных источников, целенаправленных эмпирических исследований и экспертных оценок;

3) реализовать разработанные методики и обеспечить хранение, поддержание и обновление полученных данных.

Уникальность рассматриваемых объектов - регионов различного масштаба исключает возможность получения данных с помощью таких «естественных» процедур, как наблюдение в различных ситуациях или специально организованные эксперименты, обеспечивающие необходимое разнообразие ситуаций. Единственно приемлемый путь здесь - это декомпозировать модель - объект на отдельные взаимодействующие элементы (операторы), не являющиеся уникальными. Тогда появится возможность проводить над ними необходимые эксперименты в тех условиях, которые соответствуют условиям их взаимодействия в системе.

«Эксперимент» здесь следует понимать достаточно широко: это любая процедура, позволяющая восстановить искомый оператор: реальный эксперимент, анализ литературных данных, экспертные оценки и т.п. Такую процедуру, содержащую, по существу, требования к данным, позволяющим восстановить искомый оператор, будем называть абстрактным экспериментом.

Наиболее простым представляется абстрактный эксперимент, построенный путем аппроксимации искомого оператора линейной структурой, важнейшим свойством которой является минимальная потребность в информации по сравнению с более сложными представлениями.

Пусть объект описывается на заданном отрезке времени приближенно линейным уравнениям с постоянными коэффициентами

X = д(х - X*), X = (*!, *2, ..., Хк ), (1)

где х - вектор, х* - его заданное (опорное) значение Q — (пхп)-матрица.

Цель эксперимента - определение элементов матрицы Q . Диагональные элементы матрицы Q определяются по формуле

Чи = —

— *1

ХИ

(2)

поэтому для проведения однокомпонентного абстрактного эксперимента требуется:

- задать (определить) продолжительность эксперимента - время tF ;

х1*

Гурман В.И., Будаева Д.Ц. Проблемы информационного обеспечения модели региона

- задать (измерить) начальное состояние х , (о);

- определить невозмущенные значения х ,,, х]*;

- обеспечить поддержание всех других компонентов х]-, , Ф ", в состоянии Ху* в течение времени гР . Затем определяются внедиагональные элементы матрицы Q по формуле

_ х,т -х,, -(х„ -х„)е"--)

Ч"= (х-ху,)(е-(" -)-1) ^ (3)

Многокомпонентный эксперимент представляет собой процедуру по определению матрицы Q в целом в соответствии с известной формулой

Q_(<р -<1 )-11п(X(г,)-X,)-1 (X(гр)-X,),

где X - квадратная матрица, составленная из векторов х как столбцов, при этом векторы х(г1) задаются как линейно независимые. Проводится серия из п экспериментов над объектом в целом при различных линейно независимых х(г,) продолжительностью гр - г, и наблюдаются соответствующие значения векторов х(гр).

Аналогично могут быть построены абстрактные эксперименты для моделей, учитывающих внешние воздействия и , включая управляющие:

х _ Q (х - х,) + Я (и - и,), и _ (и1, и2,..., ик),

где Я -(п х к) - матрица.

С учетом этих соображений, используемые в [1-5] версии региональной модели как нелинейной в целом динамической системы представлены в квазилинейной форме, аналогичной общепринятой форме для модели динамического межотраслевого баланса:

х _ Q (х, и)(х - х*) + Я (х, и )(и - и*).

Их полная линеаризация получается «объявлением» функций Q (х, и)

и Я (х, и) константами в определенных областях пространства состояний-

воздействий. В целом такой подход можно рассматривать как последовательную кусочно-линейную аппроксимацию нелинейной модели, которую можно использовать, «встраивая» ее в итерационную схему улучшения управленческих решений.

Как показывает имеющийся опыт, невозможно желаемые методики (процедуры) дать во всех деталях априори. В этих условиях работа предметных специалистов по идентификации представляется как творческий процесс, направляемый абстрактными экспериментами как целеполагаю-

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2012/1

щими установками и включающий самые разнообразные подходы. Важную роль должны играть социологические опросы и экспертные процедуры. В этих случаях абстрактный эксперимент интерпретируется как содержательный вопрос респондентам.

Как показывает опыт [2, 3], подобная работа лучше всего выполняется скоординированным междисциплинарным коллективом, состоящим из предметных специалистов и математиков. Последним отводится роль супервизоров и интерпретаторов, входящих в уравнения величин. Остальные специализированные группы получают задания по нахождению параметров и всех необходимых величин, в том числе междисциплинарного характера, которые при распределении заданий номинально отнесены к их компетенции.

Представляется перспективным с точки зрения информационного обеспечения разрабатываемый многоуровневый программно-информационный комплекс (рис. 2), поскольку на нижнем уровне находятся модели в основном монодисциплинарные, сравнительно хорошо обеспеченные информацией, которую можно трансформировать по определенным правилам агрегирования в информацию следующих уровней, в том числе уровня социо-эколого-экономической модели.

Система регионального моделирования

Рис.2. Программно-информационный комплекс

Представленные выше схемы абстрактного эксперимента дают основу для разработки конкретных содержательных методик. Методики, относящиеся к социо-экологическим блокам и подверженные влиянию инноваций, могут ориентироваться на сравнительный анализ различных регионов с различными ожидаемыми значениями указанных соответствующих

Гурман В.И., Будаева Д.Ц. Проблемы информационного обеспечения модели региона

индексов, их подсчета на основе серий выборочных измерений, социопсихологического анкетирования и т.п. Заключение

Таким образом, рассматриваемый подход, основанный на использовании концептуальной модели, предполагает формирование большого количества данных междисциплинарной природы, что требует организации взаимодействия разнородных предметных специалистов. Междисциплинарное исследование в этом отношении должно больше напоминать работу над проектом, роль которого как раз и должна выполнять концептуальная математическая модель.

Литература

1. Модели управления природными ресурсами / под ред. Гурмана В.И. -М.: Наука, 1981.

2. Гурман В.И. Эколого-экономические системы: модели, информация, эксперимент / В.И. Гурман, В.А. Дыхта, Н.Ф. Кашина и др. - Новосибирск: Наука, 1987.

3. Викулов В.Е. Эколого-экономическая стратегия развития региона: математическое моделирование и системный анализ на примере Байкальского региона / В.Е. Викулов, В.И. Гурман, Е.В. Данилина и др. - Новосибирск: Наука, 1990.

4. Моделирование социо-эколого-экономической системы региона / под ред. Гурмана В.И., Рюминой Е.В. - М.: Наука, 2001.

5. Гурман В.И. Эволюция и перспективы моделей регионального развития / В.И. Гурман / Математическое моделирование развивающейся экономики: II Всероссийская научная конференция с молодежной школой, посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Моисеева (ЭКОМОД-2007) // сб. тр. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2007.

6. Handbook of National Accounting // UN, ES, IMF, OECD, World Bank; Series F, № 61, Rev. 1 (ST/ESA/STA/SER. F/61/Rev. 1), 2003 (Final Draft, 2004).

7. Гурман В.И. Многоуровневый комплекс социо-эколого-экономических моделей для исследования устойчивого развития региона / В.И. Гурман, Д.Е. Урбанович // Моделирование устойчивого регионального развития: материалы II Междунар. конф. - 2007. - Т.1.

Гурман Владимир Иосифович - д-р техн. наук, проф. кафедры прикладной математики Бурятского государственного университета; 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, e-mail: [email protected]

Будаева Должит Цырендондоковна - канд. экон. наук, доцент Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова; 670024, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина, 8, e-mail: [email protected] Gurman Vladimir Iosifovich - doctor of Engineering, professor of applied mathematics department of Buryat State University; 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a, e-mail: [email protected]

Budaeva Dolzhit Tsyrendondokovna - candidate of Economy, associate professor of V.R. Fillippov Buryat State Agricultural Academy; 670024, Ulan-Ude, Pushkin str., 8, e-mail: [email protected]