Adaptace parametrů simulace komplexních systémů

Mgr. Michal JANOŠEK

Doctoral thesis

Adaptation of the Simulation Parameters of Complex Systems

Anotácia:

Dizertační práce se zabývá počítačovou simulací a jejími parametry. Věnuje se zejména komplexním systémům, vekterých se uplatňuje přístup bottom-up se znaky samoorganizace a emergence. Na systém je nahlíženo zdola-nahoru, kdy jsou definovány jednotlivé entity systému a jejich základní chování. Interakce mezi entitami včetně chování systému jako celku poté vyplynou ? emergují za jeho běhu. To, jak se systém chová, nebudeme nikdy schopni naprosto spolehlivě předpovědět. Vždy se vyskytnou zvraty a nečekané události. Z tohoto důvodu se práce soustředí na adaptaci systému, kdy je snaha najít takový prostředek k usměrnění chování systému, aby bylo možné se přizpůsobit aktuálnímu stavu systému a okolního prostředí, a reagovat na změny tak, aby bylo požadované chování systému udrženo ve stanovených mezích nebo vzorech chování. Prostředkem pro usměrňování chování systému jsou jeho parametry. Práce se věnuje rozboru parametrů simulace, zamýšlí se nad tím, zda existují parametry, které mají menší či větší vliv na požadované chování a také jak tyto parametry rozpoznat a rozdělit. Při rozpoznávání důležitosti parametrů se práce inspiruje teorií pákových bodů (Meadows 1999), na jejíž přístup k poznávání systému je navázáno. Chování systému je popisováno prostřednictvím vzorů chování. Samotná adaptace chování systému spočívá v rozpoznání těchto charakteristických vzorů pomocí neuronových sítí a následného usměrnění chování systému prostřednictvím vybraných parametrů a jejich akčních rozsahů na základě předem připravených očekávání co se stane, vykáže-li chování systému známý charakteristický vzor. Velká část práce je také věnována samotným vzorům, jejich popisu, reprezentaci a přípravě pro rozpoznávání neuronovou sítí. Výstupem práce je návrh vlastní metodiky pro adaptaci parametrů simulace, která je tvořena syntézou výše jmenovaných kroků a byla prakticky ověřena v rámci provedené experimentální studie.

Abstract:

The dissertation deals with computer simulation and its parameters. It addresses especially the complex systems in which the bottom-up approach along with self-organization and emergence is applied. The system is viewed from the bottom up, when individual entities of the system and their basic behaviour are defined. The interactions between the entities, including the behaviour of the system as a whole, then emerge while it is running. We can never completely reliably predict how the system will behave. There will always be changes and unexpected events. Therefore the thesis focuses on system adaptation, where there is an effort to find such a means of mediating the system's behaviour that would make it possible to adapt to the current state of the system and the environment and react to the changes so that the desired behaviour of the system is kept in specified limits or patterns of behaviour. The instruments of regulating the system's behaviour are its parameters. The thesis addresses the simulation parameters' analysis, reflects on whether there are such parameters that have a smaller or bigger influence on the desired behaviour, and how to recognize and divide them. In recognizing the parameters' importance the thesis is inspired by the leverage point theory (Meadows 1999) and builds on its approach to the system cognizance. The system's behaviour is described through the behaviour patterns. The adaptation of the system's behaviour itself consists of recognizing these characteristic patterns using the neural networks and the subsequent mediation of the system's behaviour through selected parameters and their action ranges based on pre-prepared expectations of what will happen if the system's behaviour exhibits a known characteristic pattern. A large part of the thesis also deals with the patterns themselves, their description, representation and preparation for the neural network recognition. The output of the thesis is my own methodology proposal for the adaptation of simulation's parameters, which consists of a synthesis of the above-mentioned steps and has been proved in practise during the conducted experimental study.

Kľúčové slová

simulace, adaptace, komplexní systém, parametr, pákový bod, neuronová síť, samoorganizace, emergence

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 9. 2012

Zverejniť od: 4. 9. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Doc. RNDr. Eva Volná, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Information Science / Information Systems