Возможности компьютерных методов разработки и принятия решений - Лекция, раздел Науковедение, Конспект лекций доцента Шабанова М.Ф. по курсу «Естественнонаучная картина мира» Современные Компьютеры Пока Не Могут Решать Многие Задачи С Неопределенными У...
Современные компьютеры пока не могут решать многие задачи с неопределенными условиями и творческие задачи. Как отмечено выше, многие задачи управления СЭС являются творческими, или задачами с неопределенными условиями. Поэтому компьютеры не могут пока заменить людей, принимающих важные для жизни СЭС решения. Как только люди, принимающие важные решения будут заменены суперкомпьютерами нового поколения, способными решать творческие задачи, Человечество ждет множество опасностей, ибо контролировать такие компьютеры мы не сможем, и они будут управлять нами по неведомым нам принципам!
С другой стороны мы уже сейчас не можем решать управленческие задачи без компьютеров. Самый талантливый руководитель не способен принять обоснованные и просчитанные на длительную перспективу решения без компьютеров. Совсем недавно творческими считались задачи моделирования по известным алгоритмам, расчета многочисленных вариантов и вероятностных характеристик, сложные логические головоломки. Теперь это рутинные задачи, быстро решаемые на компьютерах. Многомиллионная армия программистов, и специалистов всех уровней ежедневно и ежечасно решает на компьютерах все новые и новые задачи, переводя их из разряда творческих в рутинные. Поучительным примером был тест разумности, предложенный в 1950 г. Аланом Тьюрингом. Он считал, что ЭВМ можно считать разумной, если она сможет вести светский разговор с человеком, подобные программы для ЭВМ могут появиться после 2000 года. Но уже в 1965 г. подобная программа «Элиза» была создана, а затем быстро усовершенствована так, что ЭВМ поддерживала светскую беседу, путем общения через клавиатуру и дисплей, и специально обученные специалисты психологи не могли отличить, с кем они общаются, с человеком или ЭВМ. Если учесть, что современные компьютеры стали в сотни раз мощнее, чем в 60-х годах и могут имитировать теперь речь и видеоизображения человека, то теперь можно решать более изощренные задачи. В частности уже создаются виртуальные человеческие образц, с которыми мы общаемся как с живыми людьми по компьютерной сети Интернет. Может оказаться, что виртуальный образ будет более интересным и симпатичным собеседником, чем реальные люди!
В настоящее время имеются следующие возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений для управления социально-экономическими системами:
1. Компьютерное моделирование СЭС или отдельных их составляющих. С помощью моделирования на современных компьютерах можно проследить за изменениями многочисленных взаимосвязанных параметров на длительную перспективу и влияние на них, меняющихся внешних условий. Так можно просмотреть несколько различных альтернатив развития СЭС, не подвергая ее опасным экспериментам, и выбрать оптимальный вариант. Возможности моделирования сложных СЭС быстро возрастают с увеличением мощности компьютеров и созданием новых эффективных методов компьютерного моделирования. Теперь уже можно создавать модели с видео изображениями и звуками, что ускоряет их восприятие и анализ человеком. На очереди создание виртуальных моделей СЭС, с множеством образов и их трансформацией во времени и пространстве по заданным законам.
2.Решение разнообразных оптимизационных задач методом линейного и нелинейного программирования. Без современных компьютеров уже невозможно найти оптимальное решение для многих сложных ситуаций, когда нужно быстро решить сотни и тысячи сложных уравнений и неравенств с учетом сотен взаимосвязанных параметров и начальных условий. Компьютер решает подобные задачи в тысячи раз быстрее человека и без ошибок. Оптимизация распределения ресурсов, транспортных перевозок, загрузки мощностей выполняется с помощью разнообразных методов оптимизации.
3.Поиск оптимальных стратегий в сложных условиях конкуренции и противоборства с использованием методов теории игр. Даже при малом числе игроков в сложной многофакторной игре с динамичным изменением условий игры, человек не способен найти оптимальную стратегию. Современные компьютеры уже могут лучше человека играть в шашки, шахматы, военные и другие игры с четко определенными правилами и ограничениями при любой сложности и объемах информации, непосильных для человека. Так широкомасштабная военная операция США в Ираке «Буря в пустыне» разработана на компьютерах Пентагона как компьютерная игра. Это недавний пример как в компьютерных играх гибнут мирные люди, потому что перепроверить компьютерные расчеты никто не мог.
4. Разработка оптимальных стратегий массового обслуживания, с использованием методов теории массового обслуживания. Это позволяет найти оптимальные соотношения между временем ожидания в очереди и скоростью обслуживания с минимальными затратами
5.Создание экспертных систем для решения сложных научно-технических задач в социологии, экономике, медицине, космических исследованиях, в авиации, ядерной физике, в химии и многочисленных сложных технологических процессах. Компьютеры позволяют быстро находить верные решения в сложных условиях, используя накопленные знания и опыт специалистов-экспертов. Компьютеры могут накапливать опыт, и учится на нем, находить правильные решения, опираясь на инструкции, законы и правила, находить и формулировать новые правила и законы из анализа большого объема данных.
Особенно важно применение компьютерных технологий при принятии стратегических решений, цена которых высока, вплоть до самоуничтожения. Нужно всесторонне исследовать систему, разработать ее компьютерные модели и проанализировать многочисленные сценарии развития, чтобы найти наиболее безопасные из них.
Современные мобильные и широко распространенные компьютеры превосходят человека более чем в 10 раз по скорости ввода (восприятия) информации, даже для зрения. При восприятии звука компьютер эффективнее человека в тысячи раз, а текста в сотни тысяч раз. По скорости вывода и передачи информации в виде звука человек так же уступает компьютеру в тысячи раз, а текста в сотни тысяч раз! Двухчасовую лекцию один кибер может передать другому за тысячную долю секунды и абсолютно точно! По скорости обработки цифровой и логической информации компьютеры превосходят человека в миллион раз! Значит уже сейчас роботы смогут больше и быстрее видеть, слышать, читать, считать и главное в тысячи раз быстрее учиться! Это откроет человеку новые фантастические возможности, но и грозит многими страшными бедами!
Все темы данного раздела:
Определения и термины для научных методов
Концепция от латинского (conception) –система принципов, взглядов, понимания процессов и явлений окружающего мира.
- единый определяющий замысел, ведущая мысль художествен
Краткая история развития мировоззрения и естествознания на Земле
Около трех миллионов лет назад наш предок научился делать простейшие орудия быта из камня, кости и дерева и получил титул человек умелый. Начинается формирование культового, мифического мировоззрен
Древнегреческая натурфилософия
Несомненной заслугой древнегреческих ученых является их прорыв в абстрактное мышление, философию, формулировку общих законов природы. Они стремились вывести частные случаи из общих законов и филосо
Естествознание в период с 1-го до 15-го века. Эпоха возрождения, становление современных научных методов, открытия в естествознании в15-17 веках.
В период с 1-го по 15-й век не было сделано выдающихся научных открытий в естествознании. Это была эпоха многовекового застоя в развитии естествознания. Но развитие новых технологий в сельском хозя
Математика - наука исследующая количественные, логические, функциональные, геометрические (топологические) свойства окружающего мира.
Математика не придумывает законы, хитроумные формулы, функции и фигуры, их создает сама Природа! Математика только пытается их описать понятным для человека образом! Язык математики включае
Т А Б Л И Ц А 1
Название
системы
Знаки
1-го разряда
Значение чисел 2-го разряда
Значение чисел 3-го разряда
Запись числа 21
Формулы для дифференцирования и интегрирования.
Производная суммы разности двух функций (f1(x) +-f2(x))’ = f1’(x) +-f2’(x)
- произведения (f1(x) * f2(x))’ = f1’(x) * f2(x) + f1(x) * f2’(x))
-
Движение тела по окружности.
w- Угловая скорость вращающегося тела; радиан / сек
b -Угловое положение вращающегося тела; радианы или градусы относительно оси. Радиан это угол под которым видна
Переход к новой системы координат, движущейся по оси Х со скоростью V
Преобразование Галилея
Х1 = X – V*t
Y1 = Y
Z1 = Z
t1=t
Преобразование Лоренца
X1 = X –V*t /
Дифференциальная форма формул Ньютона
Мгновенные значения. V =lim DS /Dt ( при Dt®0) = dS/dt;
a = dV/dt = dS/dt
Гидродинамика, стационарное и турбулентное течение, капилляры.
Течение жидкости. Идеальной называется жидкость, не имеющая вязкости. В результате частицы жидкости не связаны и ведут себя свободно. Устанавливается стационарное течение, когда через русло
ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА.
Нестационарное или турбулентное движение жидкости, когда в одинаковый промежуток времени через сечения S1 и S2 по линии тока проходит неодинаковое количество (объем) о
Давление искривленной поверхности жидкости, капилляры.
Р Р
1 2
Поверхность жидкости похожа на натянутую пленку и старается распрямиться
Колебания. волны, звук
Колебательным движением (колебанием) называется процесс, при котором система, многократно отклоняется от своего положения равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему. Если возврат происходит ч
Сложение перпендикулярных колебаний с одной частотой.
Результирующее уравнение сложения.
Стоячие волны
Частный случай сложения двух когерентных волн движущих на встречу друг другу по оси у. X1=Asin(wt-2πy/λ) X2=Asin(wt+2πy/λ) X=X1+X2
Принцип Френеля.
Волну, приходящую в любую точку F от первичного источника S можно рассматривать как результат интерференции вторичных волн, приходящих в эту точку от множества вторичных источников ∆Si некото
Закон Вебера-Фехнера.
Экспериментально установлено, что прирост ощущения пропорционален логарифму отношений энергий двух сравниваемых раздражителей. Это можно записать формулой L-L0=k lg(I/I0), где
Теплофизика и термодинамика
обозначения.Т –температура по шкале Кельвина в градусах; Т =0 = -273 град по Цельсию
P-Даление, паскаль, атм.; V- Обьем, куб. метр (м
Тепловое расширение твердых тел
При нагревании твердого тела усиливается тепловое движение его частиц и среднее расстояние между ними возрастает, что и вызывает его тепловое расширение.
Формула линейного расширения
Это и есть уравнение теплопроводности Фурье.
Количество теплоты, передаваемое через площадку ∆S, перпендикулярную тепловому потоку, пропорционально площади площадки, градиенту температуры и времени теплообмена.
Коэффициент тепл
Уравнение переноса или диффузии газа
Если в газовой среде имеется неоднородность плотности - dр/dx, то через площадку - ds будет протекать поток молекул от более плотной области к менее плотной –dm/dt. Этот перенос молекул наз
Связь между скорости движения молеку с температурой и давлением газа
Связь между скоростью движения и давлением газа. Следует из элементарных соображений. При упругом ударе о стенку импульс силы будет равен удвоенному произведению ∆f • Δt = mV - (
Циклы Карно, тепловые машины
Работа газа при расширении
Р
Материя существует в виде вещества и физических, энергетических полей.
Химические свойства вещества – состав, строение, свойства, способы получения и применения.
Химические реакции - образование новых веществ, закономерности
Органическая химия
Органические вещества это соединения углерода. К неорганическим относятся оксиды углерода, угольная кислота, карбонаты, гидрокарбонаты и карбиды. Все остальные органические вещества, которых насчит
Электромагнитное излучение и его измерение.
Вся основная информация об астрономических объектах, оптических системах, источников и приемников излучений получена путем регистрации и анализа электромагнитного излучения. Одна из важнейших харак
Спектральные свойства излучения.
Всякое нагретое тело излучает. При температуре ниже 1000˚К это радиоизлучение и инфракрасное излучение. Чем выше температура, тем короче длина волны излучения. Наиболее простой вид имеет излуч
Эффект Доплера
Сдвиг спектральной линии равен:
где - радиальная скорость по лучу зрения,
Структурные составляющие мира - МИКРОМИР, МАКРОМИР, МЕГАМИР.
МИКРОМИР – Мир элементарных частиц, фотонов (квантов), атомов, атомных ядер и других микрообъектов, где властвуют законы квантовой механики, атомной и ядерной физики, теории электромагнитных излуче
Свойства и значение информации
ИНФОРМАЦИЯ является фундаментальной составляющей окружающего мира, как четыре основных составляющих - ПРОСТРАНСТВО, МАТЕРИЯ, ЭНЕРГИЯ и ВРЕМЯ. Из множества известны
При субсветовых скоростях и в квантовой механике, где возможно взаимопревращения материи и энергии, сохраняется материя и энергия в их взаимосвязи.
E = m *C-энергия аннигиляции массы m ( формула Эйнштейна)
m = mo /
Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите
Для определения положения светила на небосводе достаточно 2 условных координат. Это направление на светило по сторонам света - азимут и высота светила над горизонтом. Для визуальных наблюдений удоб
Измерения времени, календарь
Координаты всех светил меняются с течением времени. Высокая точность наведения на светила современных телескопов требует отсчета времени с точностью до 0.1 секунды в течении нескольких лет. Еще бол
Наша звезда Солнце.
Среднее расстояние от Земли 149599300 км. радиус по фотосфере 696 000 км. Угловой средний радиус R = 960”, на диски солнца 1» = 725,3 км, средний параллакс 8”79. Расстояние от центра Гал
Основные типы ядерных реакций, их энерговыделение.
В зоне от 0 до 0.2 R идут ядерные реакции. При температуре 15 млн. градусов средняя скорость протонов достигает сотни километров в секунду. Сталкиваясь с фотонами атомы водорода теряют электронную
Планеты солнечной системы
Солнечная система состоит из 9 планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Размеры радиусов орбит в астрономических единицах 0,387 – Меркурий, Венера – 0,723, Земл
Образование солнечной системы, космогонические гипотезы.
После установления механической картины мира Ньютона, появились гипотезы Канта, Лапласа, Джинса образования Солнечной системы из газопылевого облака. До них элементы этих гипотез высказывал Декарт,
Образование Вселенной, элементы космологии.
Космология изучает физическую природу, строение и эволюцию Вселенной как целого, опираясь на данные астрономических наблюдений. Опирается она на самые общие законы физики и других наук. Важнейшим я
Горячая Вселенная.
В 1965 года при отладке радиотелескопа было обнаружено фоновое радиоизлучение во всех направлениях. Исследования показали, что распределение энергии по длинам волн соответствует температуре 2,73&or
Адронная эра
Время, сек. : 10-43с – 10-35с; Температура, ºΚ : 1032; Плотность, г/см3: 1094;
10-35с; 1028; 107
Генетика, генетический код, одноклеточные организмы
Генетика – наука о воспроизведении живых существ, наследственности и изменчивости, о генотипах живых существ. Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирован
Законы биологии и их возможные применения
Благодаря трудам пред идущих биологов и своим многолетним исследованиям Ч. Дарвин открыл законы эволюции живых существ. Эволюция определяется наследственностью, изменчивостью ( мутации гено
Образование Земли и ее строение
Историю Земли мы рассмотрим используя фундаментальную работу академика Монина А.С. ( Книга «История Земли, А.С. Монин, Ленинград, изд. «Наука» 1971), внесшего большой вклад в изучение нашей
Происхождение и эволюция человека
Существуют три гипотезы происхождения человека: божественное сотворение – креационизм, космическое происхождение или панспермия и естественное эволюционное развитие. Первая не имеет научного обосно
Особенности системного анализа социально-экономических систем (СЭС) и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений
Ниже мы рассматриваем в основном социально-экономические системы. Они обладают следующими характеристиками:
1.Сложная многоуровенная, структура системы большое разнообрази
Законы кибернетики и их следствия важные для выживания человека и человечества.
1. Закон единства верного(оптимального) ответа или решения. Каждая задача, проблема, вопрос имеют только одно верное или оптимальное решение, в данных конкретных условиях. Обычно в
Синергетика и традиционное научное мышление
Синергетика - наука о самоорганизации и самоорганизующихся системах.Такие системы обладают новыми свойствами не присущими объектам изучения традиционных наук. Синергетика рассматри
Информационное управление человеком и общественной системой
Мышление и поведение современного человека часто определяется законами синергетики. В последнее время методы информационного управления общественными системами и отдельным человеком стали активно п
Методы информационного управления и информационной войны
Теория информационного управления находится в зачаточном состоянии, и мы не можем дать четкую научную классификацию и обоснование используемых методов, ограничимся их описанием. Эти методы позволяю
Социальная эволюция Человечества от каменного века до социализма
Переход от использования найденных предметов к изготовлению орудий для обеспечения жизненных потребностей, это рубеж между обезьяной и человеком. Все условия материальной и духовной жизни прошедших
Научные прогнозы будущего, учение В.И. Вернадского о ноосфере.
Первым научным прогнозом развития общества следует считать марксизм, его учение о социализме и коммунизме. Вероятно, предсказательная сила этого учения к настоящему времени исчерпана, а продолжения
Новости и инфо для студентов