Разработка и исследование модели распространения эпидемии в среде программирования Anylogic 6.0 - Контрольная работа

Основными строительными блоками модели ANYLOGIC являются активные объекты, которые позволяют моделировать любые объекты реального мира. Чтобы создать модель ANYLOGIC, мы должны создать классы активных объектов (или использовать объекты библиотек ANYLOGIC) и задать их взаимосвязи. Это разделение внутреннего устройства активного объекта и любой информации об окружении объекта облегчает создание систем со сложной структурой, а также делает активные объекты повторно используемыми. Таким образом, моделирование может быть определено как представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью. Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моделями) и исследования свойств объектов на их моделях называется теорией моделирования.Модель описывается системой уравнений: Построить временные графики для трех накопителей.По заданным системам уравнений спроектируем модель: Рис. Здесь susceptible, infected, recovered - накопители, имеющие свойства: Рис. Свойства накопителя infected (инфицированные) Свойства накопителя recovered (выздоровевшие) get_stick, get_well - потоки, имеющие свойства: Рис. Свойства потока get_well infection_rate, recovery_rate - параметры модели, имеющие свойства: Рис.Экспериментально найдем пороговое значение, при котором все люди инфицируются. Этого можно достичь, изменяя параметры infection rate (интенсивность инфицирования), recovery rate (интенсивность выздоровления). Работа модели при заданном параметре infection rate =0.001 По данным графикам можно сделать вывод, что пороговое значение параметра infection rate= 0.002. При infection rate>0.002 все люди будут инфицированы.В данной курсовой работе на основе полученного задания были разработаны модели в среде ANYLOGIC. По этим графикам экспериментально были установлены пороговое значения фактора заболевания (infection rate =0.002), при превышении которого все люди заболеют и пороговое значения фактора выздоровления (recovery rate =0.7), при понижении которого все люди заболеют.

Содержание

Введение

1. Постановка задачи

2. Создание модели в ANYLOGIC

3. Исследование модели

Выводы

Литература

ANYLOGIC - инструмент имитационного моделирования нового поколения, основанный не результатах, полученных в теории моделирования и в информационных технологиях за последнее десятилетие.

Язык моделирования ANYLOGIC доказал свою эффективность в моделировании больших систем повышенного уровня сложности. Основными строительными блоками модели ANYLOGIC являются активные объекты, которые позволяют моделировать любые объекты реального мира.

Активный объект является экземпляром класса активного объекта. Чтобы создать модель ANYLOGIC, мы должны создать классы активных объектов (или использовать объекты библиотек ANYLOGIC) и задать их взаимосвязи. ANYLOGIC интерпретирует создаваемые нами графически классы активных объектов в классы Java. Поэтому мы можем пользоваться всеми преимуществами объектно-ориентированного моделирования: наследованием, полиморфизмом и т.д.

Наследование позволяет значительно упростить процесс разработки моделей. Например, создав базовый класс, моделирующий автомобиль, мы можем промоделировать различные классы автомобилей (спортивные автомобили, грузовики, и т.п.) с помощью подклассов этого класса. Основные характеристики будут унаследованы от базового класса, а особенные для каждого класса автомобилей характеристики будут заданы в подклассах.

Активные объекты могут содержать вложенные объекты, причем уровень вложенности неограничен. Это позволяет производить декомпозицию модели на любое количество уровней детализации. С помощью инкапсуляции объектов мы также можем прятать объекты детали разработки моделируемого объекта.

Активные объекты имеют четко определенные интерфейсы взаимодействия - они взаимодействуют со своим окружением только посредством своих интерфейсных элементов. Это разделение внутреннего устройства активного объекта и любой информации об окружении объекта облегчает создание систем со сложной структурой, а также делает активные объекты повторно используемыми. Создав класс активного объекта, мы можем создать любое количество объектов-экземпляров этого класса.

Имитационное моделирование - это замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели. Таким образом, моделирование может быть определено как представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью.

Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моделями) и исследования свойств объектов на их моделях называется теорией моделирования.

Имитационной моделью называется специальный программный комплекс, который позволяет имитировать деятельность какого-либо сложного объекта. Он запускает в компьютере параллельные взаимодействующие вычислительные процессы, которые являются по своим временным параметрам (с точностью до масштабов времени и пространства) аналогами исследуемых процессов.

Одним из важных приложений методов имитационного моделирования является прогнозирование распространения эпидемических заболеваний. В этой области находят применение системно - динамический.

Системно-динамические (СД) модели распространения эпидемических заболеваний имеют взаимодополняющие свойства, в связи с чем, задача совместного использования этих классов моделей для прогнозирования динамики эпидемических систем является актуальной и требует всестороннего сравнения их характеристик и свойств.

В качестве примера рассматривались реализации простой SIR модели распространения эпидемического заболевания - гриппа, в среде имитационного моделирования Anylogic версии 6.

ANYLOGIC поддерживает разработку и моделирование систем обратной связи (диаграммы потоков и накопителей, правила решений, включая массивы переменных). Разработанная модель в среде ANYLOGIC предназначена для исследования характеристик эпидемии и процесса восстановления системы. Среда позволяет изменять значения параметров модели непосредственно во время ее работы, что в жизни аналогично вмешательству человека в различные процессы. моделирование компьютерный эпидемический заболевание

В данной курсовой работе на основе полученного задания были разработаны модели в среде ANYLOGIC. С моделями были проведены вычислительные эксперименты. На основе этих экспериментов были построены графики. По этим графикам экспериментально были установлены пороговое значения фактора заболевания (infection rate =0.002), при превышении которого все люди заболеют и пороговое значения фактора выздоровления (recovery rate =0.7), при понижении которого все люди заболеют.

Системная динамика является превосходным инструментом для реализации имитационных моделей для распространения эпидемического заболевания. С ее помощью можно наглядно продемонстрировать распространение эпидемии, что, в конечном счете, может помочь спасти человеческие жизни.

1. Боев В.Д., Кирик Д.И., Сыпченко Р.П. Компьютерное моделирование: пособие для курсового и дипломного проектирования, Санкт-Петербург, 2011 г., 348 с.

2. Мезенцев К.Н. Моделирование систем в среде ANYLOGIC 6 // Практикум (Часть 1) / Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Москва, 2011, 109 с.

3. Карпов Ю. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с ANYLOGIC 5. - Спб.: БХВ С.-Петербург, 2005.

4. Д.Ю. Каталевский. Основы имитационного моделирования и системного анализа в управлении, 2011.

Размещено на .ru