Для исследования экологической ситуации региона создали компьютерную модель отражающую влияние
Обновлено: 07.07.2024
3. Математическая модель объекта — это: а) созданная из какого-либо материала модель, точно отражающая внешние признаки объекта-оригинала; б) описание в виде схемы внутренней структуры изучаемого объекта; в) совокупность данных, содержащих информацию о количественных характеристиках объекта и его поведения в виде таблицы; г) совокупность записанных на языке математики формул, отражающих те или иные свойства объекта-оригинала или его поведение;
4. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде: а) табличной модели; б) графической модели; в) иерархической модели; г) математической модели.
5. Расписание движение поездов может рассматриваться как пример: а) табличной модели; б) графической модели; в) компьютерной модели; г) математической модели.
6. Компьютерное имитационное моделирование ядерного взрыва позволяет: а) экспериментально проверить влияние высокой температуры и облучения на природные объекты; б) провести натурное исследование процессов, протекающих в природе в процессе взрыва и после него; в) уменьшить стоимость исследований и обеспечить безопасность людей; г) получить достоверные данные о влиянии взрыва на людей, животных, растения;
7. Привести 2 примера материальных моделей.
8. Процесс построения модели, как правило, предполагает: а) описание всех свойств исследуемого объекта; б) выделение наиболее существенных с точки зрения решаемой задачи свойств объекта; в) выделение свойств объекта безотносительно к целям решаемой задачи; г) описание всех пространственно-временных характеристик изучаемого объекта;
9. Отметь ИСТИННОЕ высказывание: а) непосредственное наблюдение — это хранение информации; б) чтение справочной литературы — это поиск информации; в) запрос к информационным системам — это защита информации; г) построение графической модели явления — это передача информации; д) прослушивание радиопередачи — это обработки информации.
10. Рисунки, карты, чертежи, диаграммы, схемы, графики представляют собой: а) табличные информационные модели. б) математические модели; в) графические информационные модели; г) иерархические информационные модели.
11. В биологии классификация представителей животного мира представляет собой: а) иерархическую модель; б) табличную модель; в) графическую модель; г) математическую модель.
12. Географическую карту следует рассматривать скорее всего как: а) математическую информационную модель; б) вербальную информационную модель; в) табличную информационную модель. г) графическую информационную модель.
13. С помощью компьютерного имитационного моделирования можно изучать (следует отметить ЛОЖНОЕ ВЫСКАЗЫВАНИЕ): а) демографические процессы, протекающие в социальных системах; б) тепловые процессы, протекающие в технических системах;
в) инфляционные процессы в промышленно-экономических системах; г) процессы психологического взаимодействия учеников в классе.
Используется 10-балльная система, когда за одно правильно решенное задание из части А выставляется один балл, из частей В и С — по 2 балла. Баллы, полученные за все выполненные задания, суммируются.
6, 7 – удовлетворительно
5 и меньше –неудовлетворительно
Тест 10. Моделирование и формализация
А1. Моделирование — это:
1) способ познания (форма отражения реальной действительности), предполагающий построение объекта- заменителя для решения конкретной задачи
2) способ построения различных макетов
3) способ выделения определенных атрибутов исследуемого объекта
4) способ описания реального объекта с использованием кодовой таблицы
А2. Что называется атрибутом объекта?
1) представление объекта реального мира с помощьюнекоторого набора его характеристик, существенных для решения данной информационной задачи
2) абстракция предметов реального мира, объединяемых общими характеристиками и поведением
3) связь между объектом и его характеристиками
4) каждая отдельная характеристика, общая для всех возможных экземпляров
АЗ. Что такое информационная модель объекта?
1) материальный или мысленно представляемый объект, замещающий в процессе исследования исходный объект с сохранением наиболее существенных свойств, важных для данного исследования
2) формализованное описание объекта в виде текста на некотором языке кодирования, содержащее всю необходимую информацию об объекте
3) программное средство, реализующее математическую модель
4) описание атрибутов объектов, существенных для рассматриваемой задачи и связей между ними
А4. Выражение A=V 2 /R является:
1) описанием движения материальной точки по круговой траектории
2) математической моделью движения тела по окружности
3) информационной моделью
4) имитационной моделью движения тела по окружности
В1. Для исследования экологической ситуации региона создали компьютерную модель, отражающую влияние производства на популяцию рыб в местном озере. Назовите моделируемый объект.
1)степень загрязнения озера
2)количество рыб в озере
3)зависимость количества рыб от уровня загрязнения
4)влияние производственных процессов на окружающую среду
В2. Дано расписание уроков математики в 11-х классах. Определите минимальное количество учителей математики при заданном расписании.
С1. По данным о корпорациях мира структурируйте данные с использованием табличной модели.
Компания «Дженерал Моторе» (США) занимается производством автомобилей. В начале 90-х гг. XX в. имела оборот 102 млрд долл. и 811 000 работников.
Компания «Тойота Моторе» (Япония) занимается производством автомобилей. В начале 90-х гг. XX в. имела оборот 42 млрд долл. и 84 207 работников.
Компания «Тексако» (США) занимается производством нефтепродуктов. В начале 90-х гг. XX в. имела оборот 39 млрд долл. и 54 000 работников.
Компания «Эксон» (США) занимается производством нефтепродуктов. В начале 90-х гг. XX в. имела оборот 76 млрд долл. и 146 000 работников.
Компания «Форд Моторс» (США) занимается производством автомобилей. В начале 90-х гг. XX в. имела оборот 72 млрд долл. и 369 300 работников.
Тест 10. Моделирование и формализация
А1. Формализация — это:
1) этап перехода от содержательного описания связей между выделенными признаками объекта к описанию, использующему некоторый язык кодирования
2) замена реального предмета знаком или совокупностью знаков
3) переход от нечетких задач, возникающих в реальной действительности, к формальным информационным моделям
4) выделение существенной информации об объекте
1) физический объект, упрощенное представление реальной действительности
2) словесное описание исследуемого объекта
3) упрощенное отражение объекта-оригинала с представлением тех свойств, которые удовлетворяют цели моделирования
4) математическое представление физических явлений и процессов
АЗ. Математическая модель объекта — это:
1) созданная из какого-либо материала модель, точно отражающая внешние признаки объекта-оригинала
2) описание в виде схемы внутренней структуры изучаемого объекта
3) совокупность данных, содержащих информацию о количественных характеристиках объекта и его поведения в виде таблицы
4) совокупность записанных на языке математики формул, отражающих те или иные свойства объекта-оригинала или его поведение
А4. Выражение S = V 0 T + АТ 2 /2 является:
1) информационной моделью равноускоренного движения
2) математической моделью равноускоренного движения
3) описанием движения тела по прямой
4) словесной моделью равноускоренного движения
В1. Для исследования экологической ситуации региона создали компьютерную модель, отражающую влияние производства на популяцию рыб в местном озере. Назовите моделируемый процесс.
1) степень загрязнения озера
2) количество рыб в озере
3) зависимость количества рыб от уровня загрязнения
4) влияние производственных процессов на окружающую среду
В2. В компьютерной сети узловым является сервер, с которым непосредственно связаны все остальные. Дана следующая двоичная матрица. В ней Cl, С2, СЗ, С4, С5 — обозначения серверов. Какой сервер является узловым?
А5. Выражение А = V 2 / R является:
1) описанием движения материальной точки по круговой траектории
2) математической моделью движения тела по окружности
3) информационной моделью
4) имитационной моделью движения тела по окруж ности
B 1. Для исследования экологической ситуации региона создали компьютерную модель, отражающую влияние производства на популяцию рыб в местном озере. Назо вите моделируемый объект.
1) степень загрязнения озера
2) количество рыб в озере
3) зависимость количества рыб от уровня загрязнения
4) влияние производственных процессов на окружающую среду
О т в е т: _____________________________
B 2. Дано расписание уроков математики в 11-х классах. Определите минимальное количество учителей математики при заданном расписании.
11 «А» 11«Б» 11«В
1. Текст, представленный на некотором языке кодиро вания:
1) математическая модель
2) динамическая модель
3) информационная модель
4) статичная модель
2. Какой из этапов построения модели является систе мообразующим для получения оптимальной для данной задачи модели?
1) выбор цели моделирования
2) формализация задачи
3) анализ моделируемого объекта
4) анализ проблемной задачи
3. Объект, заменяющий реальный процесс и созданный для понимания закономерностей объективной действи тельности:
1) результат моделирования
2) процесс моделирования
3) объект моделирования
4) способ моделирования
5. Наглядно-образные модели относятся к:
6. Текст, представленный на некотором языке кодиро вания:
1) математическая модель
2) динамическая модель
3) информационная модель
4) статичная модель
2) динамическая модель
3) информационная модель
4) статичная модель
8. Словесное описание — это распространенная модель в:
1) физике
2) математике
3) информатике
4) литературе
9. Какой из этапов построения модели является систе - мообразующим для получения оптимальной для данной задачи модели?
1) постановка задачи
2) выбор цели моделирования
3) формализация задачи
4) анализ моделируемого объекта
10. Что отражает способ объединения, взаимосвязь или взаимное расположение нескольких элементов данных, рассматриваемых без ее целевого функционирования?
Урок 2
Человек стремится познать объекты (предметы, процессы, явления) окружающего мира, т. е. понять, как устроен конкретный объект, каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с другими объектами. Для решения многих практических задач важно знать:
• как изменятся характеристики объекта при определённом воздействии на него со стороны других объектов («Что будет, если. »);
• какое надо произвести воздействие на объект, чтобы изменить его свойства в соответствии с новыми требованиями («Как сделать, чтобы. »);
• какое сочетание характеристик объекта является наилучшим в заданных условиях («Как сделать лучше?»).
Одним из методов познания объектов окружающего мира является моделирование, состоящее в создании и исследовании упрощённых заменителей реальных объектов. Объект-заменитель принято назы вать моделью, а исходный объект — прототипом или оригиналом. Примеры моделей приведены на рис. 1.1.
К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект слишком велик (Солнечная система) или слишком мал (атом), когда процесс протекает очень быстро (переработка топлива в двигателе внутреннего сгорания) или очень медленно (геологические процессы), когда исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (атомный взрыв), привести к разрушению его самого (проверка сейсмических свойств высотного здания) или когда создание реального объекта очень дорого (новое архитектурное решение) и т. д.
Модель не является точной копией объекта-оригинала: она отражает только часть его свойств, отношений и особенностей поведения.
Чем больше признаков объекта отражает модель, тем она полнее. Однако отразить в модели все признаки объекта-оригинала невозможно, а чаще всего и не нужно. Признаки объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели, определяются целью моделирования — назначением будущей модели. Эти признаки называются существенными для данной модели с точки зрения цели моделирования.
Подумайте, какие признаки объекта «театр» будут существенными при создании его модели с точки зрения: 1) строительной компании, занимающейся возведением здания театра; 2) режиссёра, готовящего постановку нового спектакля; 3) кассира, продающего билеты; 4) зрителя, собирающегося посетить представление.
Модель — это новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели моделирования признаки изучаемого предмета, процесса или явления.
Моделирование — метод познания, заключающийся в создании и исследовании моделей.
Поскольку любая модель всегда отражает только часть признаков оригинала, можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта. Например: мяч может воспроизвести только одно свойство Земли — её форму, обычный глобус отражает ещё расположение материков, а глобус, входящий в состав действующей модели Солнечной системы, — ещё и траекторию движения Земли вокруг Солнца.
Отразить в модели признаки оригинала можно разными способами.
Во-первых, признаки можно скопировать, воспроизвести. Такую модель называют натурной (материальной). Примерами натурных моделей являются муляжи и макеты — уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта (глобус), его структуру (модель Солнечной системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля).
Во-вторых, признаки оригинала можно описать на одном из языков представления (кодирования) информации — дать словесное описание, привести формулу, схему или чертёж и т. д. Такую модель называют информационной. В дальнейшем мы будем рассматривать именно информационные модели.
Информационная модель — описание объекта-оригинала на одном из языков представления (кодирования) информации.
Любая модель строится для решения некоторой задачи. Построение информационной модели начинается с анализа условия этой задачи, выраженного на естественном языке (рис. 1.2).
В результате анализа условия задачи определяется объект моделирования и цель моделирования.
После определения цели моделирования в объекте моделирования выделяются свойства, основные части и связи между ними, существенные с точки зрения именно этой цели. При этом должно быть чётко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы) и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть указаны связи между исходными данными и результатами.
Следующим этапом построения информационной модели являет ся формализация — представление выявленных связей и выделенных существенных признаков объекта моделирования в некоторой форме (словесное описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т. д.).
Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.
Пример. Ученик 9 класса к уроку литературы должен выучить наизусть три первые строфы первой главы романа А, С. Пушкина «Евгений Онегин», содержащие 42 строки. Сколько ему потребуется времени на выполнение этого задания, если первую строку он может запомнить за 5 секунд, а на запоминание каждой следующей строки ему требуется времени на 2 секунды больше, чем на запоминание предыдущей строки?
В данном случае объектом моделирования является процесс запоминания стихотворения учеником; цель моделирования состоит в том, чтобы получить формулу для расчёта времени, необходимого ученику для заучивания стихотворения.
С точки зрения цели моделирования, существенной является следующая информация: время запоминания первой строки (5 секунд); разница во времени запоминания очередной и предыдущей строк (2 секунды); количество строк, подлежащих запоминанию (42 строки). Это исходные данные. Результатом должно стать время, необходимое для заучивания всех 42 строк фрагмента романа.
Так как время для заучивания каждой строки, начиная со второй, получается добавлением ко времени, требуемому для заучивания предыдущей строки, постоянного числа, то можно говорить об арифметической прогрессии: б, 7, 9, 11, .
Первым членом этой прогрессии является а1 = 5, разность прогрессии d = 10, число членов прогрессии n = 42.
Из курса алгебры известна формула для вычисления суммы n первых членов арифметической прогрессии:
Эта формула и является искомой информационной моделью. С её помощью самостоятельно вычислите время, необходимое ученику для заучивания стихотворения.
Информационные модели существуют отдельно от объектов моделирования и могут подвергаться обработке независимо от них. Построив информационную модель, человек использует её вместо объекта-оригинала для исследования этого объекта, решения поставленной задачи.
Существует множество вариантов классификации информационных моделей. Рассмотрим некоторые из них.
Если взять за основу классификации предметную область, то можно выделить физические, экологические, экономические, социологические и другие модели.
В зависимости от учёта фактора времени выделяют динамические (изменяющиеся с течением времени) и статические (не изменяющиеся с течением времени) модели.
В зависимости от формы представления информации об объекте моделирования различают знаковые, образные и смешанные (образно-знаковые) виды информационных моделей.
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных естественных и формальных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, в виде формулы и т. д.
Образные информационные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации.
В смешанных информационных моделях сочетаются образные и знаковые элементы. Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и знаки.
Модель — это новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели моделирования признаки изучаемого предмета, процесса или явления.
Моделирование — метод познания, заключающийся в создании и исследовании моделей.
Цель моделирования (назначение будущей модели) определяет признаки объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели.
Различают натурные и информационные модели. Натурные модели — реальные предметы, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта. Информационные модели — описания объекта-оригинала на одном из языков кодирования информации.
Формализация — процесс замены реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.
По форме представления различают образные, знаковые и смешанные (образно-знаковые) информационные модели.
1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?
2. Что такое модель? В каких случаях используется моделирование?
3. Подтвердите на примерах справедливость следующих высказываний:
а) одному объекту может соответствовать несколько моделей;
б) одна модель может соответствовать нескольким объектам.
4. Приведите примеры натурных и информационных моделей.
5. В приведённом перечне моделей укажите те, которые могут использоваться для:
в) проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах;
Модели: макет застройки жилого района; фотоснимки движения воздушных масс; расписание движения поездов; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе; схема строения внутренних органов человека.
7. Опишите этапы построения информационной модели. В чём суть этапа формализации?
8. Перечислите виды информационных моделей в зависимости от формы представления информации об объекте моделирования. Приведите примеры информационных моделей каждого вида.
В практической части урока можно предложить ученикам познакомиться с приложением "Google Планета Земля" и найти с его помощью информацию о следующих объектах:
1) Австралия, Sydney Opera House: 33°51'24.34"S 151°12'54.17"E
2) Великобритания, Лондон, Бигбен, Вестминстерское аббатство: 51°29'59.60"N 0°7'27.46"W
6) Казахстан, космодром "Байконур" (одна из стартовых площадок): 45°59'46.06"N 63°33'50.18"E
7) Нидерланды, Амстердам, главная площадь, рядом с музеем восковых фигур "Мадам Тюссо": 52°22'22.76"N 4°53'33.14"E
Проблемы определения качества общественного здоровья неотделимы от проблемы повышения уровня жизни населения. Состояние здоровья обусловлено не только и не столько собственно системой здравоохранения и социального обеспечения, но в значительной степени зависит от условий жизни и состояния окружающей среды [3].
Принцип охраны жизни и здоровья граждан от неблагоприятного воздействия окружающей среды лежит в основе Конституции России (ст. 42), а также Федеральных законов «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (ст. 8) и «Об охране окружающей среды» (п. 1 ст. 79). Эти законы гарантируют гражданам возмещение ущерба здоровью и вреда от неблагоприятного воздействия производственной деятельности на окружающую природную среду. В «Экологической доктрине Российской Федерации» отмечается, что конституционными основами экологической политики России являются «государственные гарантии возмещения ущерба, причиненного здоровью».
В свою очередь принцип полного возмещения вреда в соответствии с Гражданским кодексом Российской Федерации (ст. 1064) предполагает взыскание реального ущерба и должен обеспечиваться общеправовым принципом неотвратимости ответственности виновного за причиненный вред. Это, как правило, экономический вред личности, каковым в сфере производства оцениваются травмы и профессиональные заболевания различной степени тяжести. Скрытый вред здоровью, наносимый техногенными факторами окружающей среды, который абсолютно доминирует по масштабам негативного воздействия, сегодня не может быть оценен в общепонятных количественных социально-стоимостных эквивалентах. Это обстоятельство сводит до уровня декларативности все перечисленные положения законов, гарантирующих экологическую безопасность.
Для устранения указанных противоречий необходимо законодательно включить в систему анализа социально-экономической эффективности деятельности предприятий процедуру количественной оценки социально-экологического риска от их деятельности. Это, в свою очередь, вызывает необходимость разработки методик количественной оценки и прогнозирования социально-экологических рисков населения от вредного воздействия техносферы.
Оценка и прогнозирование потенциального риска для здоровья человека является одной из важнейших социально-экологических проблем и связана с необходимостью изучения причинно-следственных связей показателей здоровья населения и демографической динамики с уровнем антропогенной нагрузки на окружающую среду. Оценка социально-экологических рисков может быть использована для проведения целенаправленной экологической политики и политики в области охраны здоровья населения, выделения приоритетных территорий и групп населения повышенного риска, нуждающихся в первоочередных природоохранных и лечебно-профилактических мероприятиях. Концепция оценки риска практически во всех развитых странах мира и международных организациях рассматривается в качестве главного механизма разработки и принятия управленческих решений как на международном, государственном и региональном уровнях, так и на уровне отдельного производства или другого потенциального источника загрязнения окружающей среды [6].
Анализ данных медицинской статистики различных стран за последние десятилетия показывает, что в результате воздействия вредных факторов промышленного производства и связанного с ним загрязнения окружающей среды возрастает частота многих хронических патологических процессов - заболеваний органов дыхания, печени, почек, хронических отравлений, аллергических процессов, генетических дефектов и врожденных пороков, злокачественных новообразований и болезней крови, вегетососудистых нарушений, неврозов, атеросклеротических поражений сердца и сосудов, т.е. патологий практически всех органов и систем человека [3]. «Плата» за долговременную адаптацию организма к чрезвычайному или длительному влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды - снижение средней продолжительности жизни и ухудшение состояния здоровья.
Анализ работ в области оценки и прогнозирования социально-экологических рисков выявил две основные проблемы [5]:
- неопределенность критериев (индикаторов) для оценки влияния загрязняющих веществ на здоровье жителей промышленного региона;
- поливариантность взаимосвязей качественных и количественных характеристик социально-экологических рисков из-за региональных экономических, природных, антропогенных и климатических особенностей территорий.
В настоящее время в России действует система принятия решений в области экологии и охраны окружающей среды и здоровья населения, основанная на принципах соблюдения установленных санитарно-гигиенических нормативов (ПДК, ПДВ, ВСВ и т.д.) [6; 8; 9].
Однако частнонормативный подход не соответствует потребностям решения экологических проблем по следующим основным причинам [1; 2]:
- далеко не для всех реальных загрязнителей установлены ПДК;
- отсутствуют ПДК для множества сочетаний различных агентов: возможные взаимодействия между ними, образование вторичных продуктов и совмещенные эффекты не позволяют рассчитать «комплексы» ПДВ;
- предельно допустимые нормативы одного и того же вещества для некоторых растений и животных (в том числе имеющих продовольственное значение) могут быть существенно ниже, чем для человека;
- расчет большинства ПДВ делается на основании максимальных разовых ПДК, которые могут быть значительно выше среднесуточных.
Недостатки концепции предельно допустимых нормативов известны давно, и конструктивная постановка проблемы должна состоять не столько в критике устаревшего подхода, сколько в разработке комплекса методов, способных заменить существующие [5; 8; 9]. Кроме того, охрана окружающей среды предполагает не только оценку состояния здоровья населения в данный момент времени, но и прогнозирование последствий влияния загрязняющих веществ на здоровье жителей исследуемого региона.
В связи с этим необходимы развитие и апробация способов и методов оценки и прогнозирования социально-экологических рисков, позволяющих независимо от выбора критериев для оценки состояния здоровья проводить прогноз с учетом региональных природных, экономических, антропогенных и климатических особенностей территории [5; 8; 9].
Международная методология оценки риска предполагает, что, во-первых, канцерогенные эффекты при воздействии химических канцерогенов, обладающих генотоксическим действием, могут возникать при любой дозе, вызывающей инициирование повреждений генетического материала, и, во-вторых для неканцерогенных веществ и канцерогенов с негенотоксическим механизмом действия предполагается существование пороговых уровней, ниже которых вредные эффекты не возникают [6].
В последние годы накоплен богатый материал о влиянии неблагоприятных экологических факторов на здоровье населения, получены новые научные результаты о связи факторов окружающей среды и здоровья населения. Однако накопление информации не приводит к новым знаниям. Темпы эволюции информационных технологий значительно опережают эволюцию методологических основ экологии, охраны и управления состоянием окружающей среды - существующие методики и нормативы базируются на устаревших традиционных понятиях и представлениях, технологии подготовки и принятия решений отстают от достижений в математическом моделировании, информационных и вычислительных технологиях.
Кроме того, особенностью развития техносферы в последнее время является изменение ее системных свойств: возникновение рисков, обусловленных длинными причинно-следственными связями, их междисциплинарный характер, глобальные изменения техногенного характера, высокая чувствительность к «слабым воздействиям» и др. Это с неизбежностью приводит к необходимости использования системного подхода к анализу техногенных рисков и техносферной безопасности в целом с использованием методов системного анализа и информационных технологий.
Искусственная нейронная сеть представляет собой математический аппарат, позволяющий строить алгоритмы обработки информации, обладающий уникальной способностью обучаться на примерах и «узнавать» в потоке «зашумленной» и часто противоречивой информации приметы ранее встреченных образов и ситуаций. ИНС позволяют находить скрытые зависимости между входными и выходными данными, которые остаются вне внимания классических методов [5; 9].
Моделирование систем с использованием ИНС осуществляется в три этапа: обучение, оценка результатов обучения и использование обученных сетей для прогнозирования [10]. На обучающем множестве происходит настройка сети, т.е. корректировка весовых коэффициентов нейронов пропорционально ошибке на выходе. Данные контрольного множества используются для кpосс-пpовеpки - на каждом шаге обучения сети рассчитывается ошибка для всего набора наблюдений из контрольного множества и сравнивается с ошибкой на обучающем множестве. Алгоритм обучения ИНС направлен на минимизацию ошибки на выходе сети, которая оценивается с помощью статистических показателей (таких как средняя абсолютная ошибка) (рис. 1). Наиболее эффективной признается сеть с наименьшей ошибкой.
Рис. 1. Процесс обучения ИНС
Для проверки приемлемости нейросетевых технологий для оценки экологического риска построена модель влияния вредных выбросов на здоровье населения Красноярска. В качестве индикаторов состояния окружающей среды использовались концентрации загрязняющих веществ в воздухе по данным центра по мониторингу загрязнения окружающей среды ГУ «Красноярский ЦГСМ-Р», осуществляющего наблюдения за качеством атмосферного воздуха на 8 стационарных постах в г. Красноярске (табл. 1). Обработаны ежегодники «Состояние загрязнения атмосферного воздуха городов на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва» с 1999 по 2010 г. [7].
В качестве индикатора здоровья населения использовались данные санитарно-демографической статистики Территориального органа федеральной службы государственной статистики по Красноярскому краю (Красноярскстат) (табл. 2) [4].
Для построения нейросетевой модели использовалась программная система Matlab (версия 7.12.0.635). Обучение нейронной сети проводилось на данных за 1999-2008 гг., тестирование - на данных за 2009-2010 гг., прогнозирование - по данным за 2011 г.
Концентрация загрязняющих веществ в воздухе г. Красноярска в 1999-2011 гг.
Читайте также: