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地学相关模型(1)

已有 5632 次阅读 2011-8-4 19:14 |个人分类:杂谈|系统分类:教学心得| 模型, 系统动力学

1、系统动力学
 

(1)背景

第二次世界大战以后,随着工业化的进展,城市人口、就业、环境污染和资源等各种社会问题日趋严重,迫切需要用新的方法对这些问题进行综合研究。1955年以后电子计算机技术渐趋成熟和普及,于是系统动力学应运而生。美国麻省理工学院(MIT)的福瑞斯特(JWForrester)教授于1957年提出这一方法,原名工业动力学。后来研究对象从工程系统发展到社会系统,运用这一方法建立了世界模型和美国国家模型。但各个领域的研究方法在本质上并没有什么区别,于是在1972年定名为系统动力学。

20世纪60年代是系统动力学成长的重要时期,一批代表这一阶段理论与应用研究成果水平的论著问世。Forrester教授发表于1961年的《工业动力学》(Industrial Dynamics)已成为本科学的经典著作,它阐明了系统动力学的原理与典型应用。《系统原理》(Principles of Systems,1968)一书侧重介绍了系统的基本结构。《城市动力学》(Urban Dynamics,1969)则总结了美国城市兴衰问题的理论与应用研究的成果。

20世纪70年代系统动力学进入蓬勃发展时期,针对世界范围的人口、资源、工农业和环境污染诸因素的相互关系,以及产生后果的各种可能性,由罗马俱乐部提供财政支持,以Meadows为首的国际研究小组构建的世界模型。以Forrester教授为首的美国国家模型研究小组,将美国的社会经济作为一个整体,成功地研究了通货膨胀与失业等社会经济问题,第一次从理论上阐述了经济学家长期争论不休的经济长波产生和机制。这一成就受到西方的重视,也使系统动力学于20世纪80年代初在理论和应用研究两方面都取得了很快地进展,达到了更成熟的阶段。目前系统动力学自身的理论、方法和模型体系仍在深度和广度上发展完善。

 

(2)概念

系统动力学(简称SD,system dynamics)是由麻省理工学院(MIT)的Jay W.Forrester教授所创立的一门研究系统动态复杂性的科学。系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。它基于系统论,吸收了控制论、信息论的精髓,是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。20世纪1970年代末由一批学者引入中国,如杨通谊先生、王其藩教授、许庆瑞教授、吴建中教授等。该学科在研究复杂的非线性系统方面具有无可比拟的优势,对于社会,经济,商业,城市建设,乃至生物,医疗,环境保护等方面,都提出了具有洞察力的见解并做出巨大贡献。

 

(3)原理

系统动力学不是依据抽象的假设,而是以现实世界的存在为前提,不追求“最佳解”,而是从整体出发寻求改善系统行为的机会和途径,是依据对系统的实际观测信息建立动态的仿真模型,并通过计算机试验来获得对系统未来行为的描述。

系统动力学把研究对象划分为若干子系统,并且建立起各个子系统之间的因果关系网络,立足于整体以及整体之间的关系研究,以整体观替代传统的元素观,通过建立计算机仿真模型:流图和构造方程式,实行计算机仿真试验,验证模型的有效性,为战略与决策的制定提供依据。

 

(4)软件

Simile 是由 Simulistics 开发和发布的,用于对地球,环境和生命科学中复杂动态系统进行系统动力学和面对对象建模和仿真的软件。http://www.statland.cn/soft/simulistics/simile/

 

Powersim StudioPowersim软件的开发平台,是挪威Modell Data AS公司的产品,包含16种共150多个财务、数学、统计、控制和图形等方面的函数。Powersim通过层次(Level)、流(Flow)、辅助(auxiliaries)和链接(Link)等系统动态符号(System Dynamic Notation)来构建系统,支持Windows平台的动态数据交换(Dynamic Data ExchangeDDE)和对象的链接和嵌入(Object Linking and EmbeddingOLE),并包含有大量的示例,使初学者可以很快的掌握它。http://www.powersim.com/

 

发源于美国麻省理工学院的Vensim软件,由Ventana公司开发,是在全球和国内获得最广泛使用系统动力学建模软件。它具有图形化的建模方法,除具有一般的模型模拟功能外,还具有复合模拟、数组变量、真实性检验、灵敏性测试、模型最优化等强大功能。 系统动力学软件分为:Vensim DSS (Decision Support System), Vensim Profesional, Vensim PLE(Personal Learning Edition), Vensim PLE Plus, 以及Vensim Model Reader 等系列产品。更多Vensim软件信息请访问:http://www.vensim.com/

[分享] vensim 系统动力学软件下载及教程http://bbs.sciencenet.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=515860

 

Isee Systems iThink 9.0.2 系统思考工具
Ithink 是isee systems(前HPS)公司开发的一种系统思考工具软件,目前最高版本为Ithink9。使用Ithink软件能帮助人们建立模型对实际问题进行模拟,找到决策的较为理想方案,减少因缺少对系统整体了解盲目决策带来的风险,iThink软件应用尤其在商业中有许多成功案例。 isee systems公司是世界著名的系统思考软件公司。1985年由巴里.瑞茨曼(Barry Richmond)创建。后来,公司迅速发展,现在研制的系统思考软件有Ithink、Stella等。
Ithink和stella说是两种软件,实际上是一种软件。应用在商业上的叫Ithink,应用在教育上的叫stella 。目前Ithink和stella软件的入门书当是陶在朴的《系统动态学——直击第五项修炼的奥秘》,刚开始有一大段象看图操作的例子,初学者按此操作下来就初步入了门,接下来再照着做几个例子,入门阶段就完成了。要想进阶,可学习邱昭良等译的《系统思考》,有较多Ithink应用的例子。吴锡军等编著的《系统思考和决策试验——新世纪制胜之道》也不错。

 
其他的软件还有:


 
 


https://blog.sciencenet.cn/blog-43347-471886.html

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2 杨华磊 黄富强

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