Імітаційні методи в економіці

Роль експериментів у моделюванні економіки

Класичне уявлення про експерименти. Незважаючи на велике значення експерименту в науковому пізнанні, не існує єдиного загальновизнаного визначення відповідного терміна (це саме стосується, як уже зазначалося й інших фундаментальних понять кібернетики — «система», «модель», «інформація», «управ­ління»). Як правило, під експериментом розуміють створення деякого комплексу умов R, в результаті яких можуть відбуватись чи не відбуватись події з деякої заданої множини S. Предметом теорії експерименту є вивчення відображення цієї множини R, яка називається комплексом умов, на множину S подій — результатів експерименту.

Наведемо ще кілька класичних інтуїтивних визначень.

Експеримент (від лат. experimentum — проба, досвід) — науково поставлене випробування, спостереження досліджуваного явища за певних фіксованих умов, завдяки чому його можна відтворити повторенням цих умов.

Експеримент — випробування, дія чи операція, спрямована на виявлення нових фактів або на перевірку гіпотез.

Спинимося на деяких аспектах сучасного розуміння експерименту.

ü Нині вже усвідомлено той факт, що існують явища, які не піддаються числовому (кількісному) вимірюванню, але які можна фіксувати в «слабких», «якісних» шкалах і ці результати враховувати в моделях, дістаючи якісні, проте цілком обґрунтовані висновки.

ü Розпливчастість деяких спостережень визнається як їхня не­від’ємна природна властивість, яку можна математично формалізувати за допомогою апарату теорії нечітких множин.

ü Намагаючись дістати якомога точніші результати вимірювання, дослідник має усвідомлювати, що похибки вимірювання є органічними, неусувними властивостями самого процесу вимірювання. Тому моделі, що перевіряються на практиці, мають не тільки бути гіпотезами про досліджуваний об’єкт, а й ураховувати гіпотези щодо точності вхідної інформації.

ü Хоча для проведення експерименту необхідна модель відповідного об’єкта, а для уточнення моделі об’єкта необхідний експеримент, тут немає хибного кола: після завершення чергового циклу наступний починається з нової, зміненої моделі. Ми починаємо з найпростішої моделі вхід—вихід («чорної скриньки») і намагаємось побудувати модель «білої скриньки».

Можна виокремити два основні напрямки в теорії планування експериментів: планування екстремальних експериментів та планування експериментів зі з’ясування механізмів явищ.

Завдання екстремального експерименту полягає у визначенні оптимальних значень функції регресії (чи комбінації факторів, за яких функція відгуку набуває екстремальних значень). Методи планування такого експерименту тісно пов’язані з регресійним та факторним аналізом і методами стохастичного програмування.

У плануванні експериментів зі з’ясування механізмів явищ розрізняють:

· експерименти з перевірки статистичних гіпотез;

· експерименти, що відсіюють другорядні та незначущі фактори;

· імітаційні експерименти, які пов’язані з комп’ютерним відтворенням досліджуваного явища. Цей тип експериментів базується на застосуванні методу Монте-Карло.

Особливості проведення експериментів в економіці. При дослідженні відносно простих систем дослідник може з достатнім ступенем точності стабілізувати (зафіксувати) усі незалежні змінні. Потім, по черзі варіюючи деякі з них, можна встановити вигляд функціональної (статистичної) залежності між ними. Що ж до економіки, то варто звернути увагу на такі її особливості як об’єкта моделювання.

1. В економіці неможливі моделі за принципом подібності, широко застосовувані в техніці. Наприклад, у літакобудуванні, гідротехніці часто використовується такий прийом: будується точна копія (макет) системи (у деякому масштабі) і на цій копії відпрацьовуються з необхідним коригуванням усі режими її роботи. Однак такий прийом неприйнятний щодо економіки — не можна побудувати точну копію економіки і на ній відпрацювати різні варіанти економічної політики.

2. В економіці обмежена можливість проведення прямих (активних) експериментів. Прямі експерименти з економікою мають як позитивний, так і негативний бік. Перевага таких експериментів полягає в тому, що практично відразу виявляються короткострокові результати здійснюваної економічної політики, а недолік — в тому, що неможливо безпосередньо передбачати середньо- та довгострокові наслідки прийнятих рішень. Адже передбачати такі наслідки можна лише на основі концептуальних моделей розвитку економіки, що спираються на минулий досвід. Проте прямі експерименти з економікою вкрай небезпечні, оскільки в разі невдалої та неефективної економічної політики вони можуть призвести до стагнації економіки та негативних соціальних наслідків.

3. В економіці можливості «чистих» експериментів вельми обмежені,оскільки економічні системи належать до класу великих складних динамічних систем, в яких існують численні контури прямих і зворотних зв’язків. У таких системах не можна встановити «непроникні перегородки», що розмежовують вплив різних факторів. Такі системи називають «погано організованими», або дифузійними.

З огляду на сказане, досліджуючи економіку будь-якої країни, спираються на її минулий досвід та досвід інших країн. Такий досвід важко переоцінити, але далеко не завжди його можна безпосередньо перенести в умови конкретної економічної ситуації. Проте, зважаючи на вельми обмежену можливість безпосереднього експериментування з усією економікою, вдаються до концептуальних моделей, на яких ґрунтується побудова ЕММ. Адекватність таких моделей встановлюється за допомогою сучасної теорії планування (імітаційних) експериментів.

2. Імітаційні експерименти

Під імітацією розуміють дослідження реальних систем засоба­ми комп’ютерних експериментів із їх математичними моделями. В економічних дослідженнях імітаційні моделі використовуються для широкого класу задач — від задач масового обслуговування та оперативного планування виробництва до дослідження тенденцій розвитку галузей, секторів і всієї економіки в цілому.

В імітаційних експериментах економічні закони та взаємозв’язки описуються за допомогою математичних співвідношень. Далі, як і в натурних експериментах, задаються зовнішні впливи, після чого модель «розвивається», функціонує за своїми власними законами, які реалізуються у вигляді алгоритмів та комп’ютерних програм. Дослідник у діалоговому режимі реєструє результати впливу на модель. Отже, при цьому відбувається справжній експеримент, який відрізняється від натурного лише тим, що він виконується з моделлю, а не із самим об’єктом (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Схема проведення імітаційного експерименту:

Д — дослідник; ЗЕ — засоби експерименту; МО — модель об’єкта;
ТО — теоретичні уявлення про об’єкт; ТМ — теоретичні уявлення
про модель; О — досліджуваний реальний об’єкт

У разі, коли система описується моделлю без урахування випадкових і невизначених чинників, то імітаційні експерименти зводяться до варіантних розрахунків. А якщо в моделі враховано випадкові чинники, то під час імітування їх замінюють послідовністю величин, які в цілому можна інтерпретувати як реалізацію випадкового впливу, розподіл якого визначено при побудові моделі.

Якщо ж існують невизначені впливи, тоді досліджують деякий дискретний спектр їх фіксованих значень та виконують сценарні розрахунки. Такий підхід часто застосовують у економічному прогнозуванні: розглядаючи кілька варіантів зміни невизначених чинників, розробляють кілька сценаріїв майбутнього поводження економічної системи, наприклад оптимістичний, базовий та песимістичний.

Дослідник будує модель згідно з теоретичними уявленнями
про об’єкт, впливає на засоби експерименту, а ті, у свою чергу, впливають на модель об’єкта. Зміни в засобах експерименту спостерігає дослідник, інтерпретуючи їх відповідно до своїх теоретичних уявлень про модель. Результати експерименту дають змогу розширити й уточнити теоретичні уявлення про модель об’єкта, поширивши їх на реальний об’єкт.

3. Комп’ютерне моделювання

Традиційно під моделюванням на ЕОМ розумілося лише імітаційне моделювання. Але останніми роками завдяки розвитку графічного інтерфейсу та графічних пакетів значного поширення набуло комп’ютерне структурно-функціональне моделювання, а також розпочалося використання комп’ютера з метою концептуального моделювання, наприклад для побудови систем штучного інтелекту. Отже, поняття «комп’ютерне моделювання» значно ширше за традиційне поняття «моделювання на ЕОМ».

Під комп’ютерною моделлю найчастіше розуміють:

· умовний образ об’єкта чи деякої системи об’єктів (або процесів), описаних за допомогою взаємозалежних комп’ютерних таблиць, схем, діаграм, графіків, малюнків, анімаційних фрагментів, гіпертекстів і т. ін., що відбивають структуру та взаємозв’язки між елементами об’єкта чи системи. Комп’ютерні моделі такого типу називають структурно-функціональними;

· окрему програму, сукупність програм чи програмний комплекс, що дає змогу виконанням послідовності обчислень з подаль­шим графічним відображенням їх результатів відтворювати
(імітувати) процеси функціонування об’єкта (системи об’єктів), що функціонує під впливом різних, як правило випадкових, факторів. Такі моделі називають імітаційними моделями.

Комп’ютерне моделювання — метод розв’язування задачі аналізу або синтезу складної системи, що ґрунтується на використанні її комп’ютерної моделі. Сутність комп’ютерного моделювання полягає у відшуканні кількісних і якісних результатів із залученням наявної моделі. Якісні висновки, зроблені на підставі такого дослідження, дають змогу розкривати невідомі досі властивості складної системи: її структуру, динаміку розвитку, стійкість, цілісність тощо. Кількісні висновки мають переважно характер прогнозу майбутніх чи пояснення минулих значень змінних, що характеризують систему.

Предметом комп’ютерного моделювання може бути економічна діяльність фірми, банку, промислового підприємства; інформаційно-обчислювальна мережа; технологічний процес; будь-який реальний об’єкт чи процес, наприклад процес інфляції, і взагалі — будь-яка складна система. І хоча цілі комп’ютерного моделювання можуть бути різними, найчастіше воно, як уже зазначалося, становить центральну процедуру системного аналізу — сукупності методологічних засобів, що використовуються для підготовки та прий-
няття рішень економічного, організаційного, соціального чи технічного характеру.

Комп’ютерна модель складної системи має якомога повніше відбивати всі основні фактори й взаємозв’язки, що характеризують реальні ситуації, критерії та обмеження. До того ж модель має бути настільки універсальною (щоб охоплювати якнайширше коло близьких за призначенням об’єктів) настільки й простою (щоб сприяти виконанню необхідних досліджень із мінімальними витратами).

Контрольні запитання та завдання

1. Для чого використовуються експерименти?

2. Особливості сучасного розуміння експериментів.

3. Проаналізуйте особливості проведення експериментів в економіці.

4. Сутність імітаційних експериментів.

5. Побудуйте схему проведення імітаційного експерименту та поясність основні його етапи.

6. Дайте визначення терміна «комп’ютерна модель».

Список додаткової літератури до розділу 3

1. Браверман Э. М. Математические модели планирования и управления в экономических системах. — М.: Наука, 1976. — 368 с.

2. Вітлінський В. В. Моделювання економіки: Навч. посібник. — К.: КНЕУ, 2003. — 408 с.

3. Геєць В., Скрипниченко М., Соколик М., Шумська С. Секторальні макромоделі прогнозування економіки України // Економіст. — 1998. — № 5. — С. 58—67.

4. Гранберг А. Г. Математические модели социалистической экономики: Учеб. пособие для экон. вузов и фак. — М.: Экономика, 1978. — 351 с.

5. Иванилов Ю. П., Лотов А. М. Математические модели в экономике. — М.: Наука, 1979. — 304 с.

6. Колемаев В. А. Математическая экономика: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 1998. — 240 с.

7. Математическое моделирование макроэкономических процессов. — Учеб. пособие / Под ред. проф. И. В. Котова — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. — 232 с.

8. Методологічні аспекти розробки та практичного застосування макроеконометричних моделей (на прикладі України) / К. Султан, І. Лук’яненко, Ю. Городніченко. — К.: Видавничий дім «КМ Академія», 2000. — 204 с.

9. Моисеев Н. Н. Математические модели системного анализа. — М.: Наука, 1981. — 488 с.

10. Нейман Дж., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение. — М.: Наука, 1970. — 708 с.

11. Петров А. А., Поспелов И. Г., Шананин А. А. Опыт математического моделирования экономики. — М.: Энергоатомиздат, 1996. — 544 с.

12. Смирнов А. Д. Лекции по макроэкономическому моделированию: Учеб. пособие. — М.: ГУ ВШЭ, 2000. — 351 с.

13. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Учеб. для вузов. — М.: Высш. шк., 2001. — 343 с.

14. Таха Х. Введение в исследование операций: В 2 кн.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1985.

15. Шелобаев С. И. Математические методы и модели в экономике, финансах, бизнесе: Учеб. пособие для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. — 367 с.

16. Экономико-математические методы и прикладные модели / Под ред. В. В. Федосеева — М.: ЮНИТИ, 1999. — 391 с.

Дата добавления: 2014-01-04