第3章 结构模型化技术（本）

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1、第3章系统模型与模型化3.1、概述一、模型及模型化的定义模型是为了客观地研究系统而发展起来的。模型有三个特征：①它是现实世界部分的抽象或模仿；②它是由那些与分析的问题有关的因素构成；③它表明了有关因素间的相互关系。模型化就是为描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选后，用一定方式（数学、图象等）表达系统实体的方法。简言之就是构模的过程。二、模型化的作用：①模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简洁的、形式化的。②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。③利用模型

2、可以进行“思想”试验。总之，利用模型研究具有经济、方便、快速和可重复的特点，它使得人们可以对某些不允许进行试验（如社会、经济）等系统进行模拟试验研究，快速显示其在各种条件下漫长的反映过程，并很经济，可重复进行。三、模型的分类一般说来，模型可按图4－2所示进行分类。模型概念符号形象类比仿真思维描述字句结构数学物理图象•结构模型示例1:例如社会因素的系统可以用有向图来表示，图中A表示生产领域分工程度的提高，B表示技术进步，C表示流通效率的提高。从图中可以看出，流通效率提高会直接促进生产领域分工程度的提高，但流通效率不会直接影响技术进步，却能通过分工程

3、度间接促进技术进步，所以影响有直接与间接之分。ABC•结构模型示例2总人口期望寿命死亡率出生率医疗水平四、建模的基本步骤①明确建模的目的和要求.以便使模型满足实际要求,不致产生太大偏差；②对系统进行一般语言描述.因为系统的语言描述是进一步确定模型结构的基础；③弄清系统中的主要因素（变量）及其相互关系（结构关系和函数关系）,以便使模型准确表示现实系统；④确定模型的结构.这一步决定了模型定量方面的内容；⑤估计模型的参数.用数量来表示系统中的因果关系；⑥实验研究.对模型进行实验研究，进行真实性检验，以检验模型与实际系统的符合性；⑦必要修改.根

4、据实验结果，对模型作必要的修改。五、模型化的基本方法1.分析方法分析解剖问题，深入研究客体系统内部细节（如结构形式、函数关系等）。利用逻辑演绎方法，从公理、定律导出系统模型。2.实验方法通过对于实验结果的观察、分析，利用逻辑归纳法导出系统模型。数理模型方法是典型代表。实验方法基本上包括三类①模拟法②统计数据分析③试验分析。3.综合法既重视实验数据又承认理论价值，将实验数据与理论推导统一于建模之中。实验数据与理论不可分。没有实验就建立不了理论。没理论指导难以得到有用的数据。总结:在实际工作中本方法是最常用的方法。通常是利用演绎方法从已知定理导出模

5、型，对于某些不详之处，则利用实验方法来补充，利用归纳法从实验数据中搞清关系、建立模型。五、模型化的基本方法4．老手法（主要有Delphi法）Delphi是古希腊的一个地名，对于复杂的系统，特别是有人参与的系统，要利用以上方法建模是十分困难的。其原因就在于人们对于这样的系统认识不足，因此就必须采用Delphi等方法。通过专家们之间启发式地讨论、逐步完善对系统地认识，构造出模型来。这在社会系统规划、决策中是常用的方法。这种方法的本质在于集中了专家们对于系统的认识（包括直觉、印象等不肯定因素）及经验。通过实验修正，往往可以得到较好的效果。5．辩证法其基

6、本的观点是：系统是一个对立统一体，是由矛盾的两方面构成的。矛盾双方相互转化与统一乃是真实情景。同时现象不一定是本质，形式不是内容。因此必须构成两个相反的分析模型。相同数据可以通过两个模型来解释。这样关于未来的描述和预测是两个对立模型解释的辩证发展的结果。因此可以防止片面性，最终结果优于单方面的结果。3.2系统结构模型化技术指建立结构模型的方法论结构模型化技术是在仔细定义的模式中，使用图形和文字来描述一个复杂事件（系统或研究领域）的结构的一种方法论结构模型化技术分为：问题发掘技术（脚本法、专家调查法、发想法、集团启发法）和结构决定技术（静态：关联

7、树法、ISM、决策试验与评价实验室、系统开发计划程序和动态：工作设计、交叉影响分析、系统动力学）3.2.1.结构模型的特征结构模型是一种图形模型（几何模型）结构模型是一种定性为主的模型结构模型可以用矩阵形式描述，从而使得定量与定性相结合结构模型比较适宜于描述以社会科学为对象的系统结构的描述3.2.2.图与矩阵1.图的几个概念有向连接图：节点和有向边S2回路:在有向图中，从某节点出发，沿着有向弧通过其它某些节点各一次可回到该节点时，形成回路。S1S3S5环:一个节点的有向边若直接与该节点相连接,构成一个环.树：源点、汇点，没有回路和S4

8、环关联树：节点上有加权值W，边上有关联值r3.2.3图的矩阵表示法图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两两