Микросимуляция

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Микромоделирование»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( сентябрь 2008 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Микромоделирование (от микроаналитического моделирования или микроскопического моделирования) - это категория компьютеризированных аналитических инструментов, которые выполняют высокодетальный анализ таких действий, как движение на автомагистралях, проходящих через перекресток, финансовые операции или распространение болезнетворных организмов среди населения. Микромоделирование часто используется для оценки эффектов предлагаемых вмешательств до того, как они будут реализованы в реальном мире. Например, модель микромоделирования трафика может использоваться для оценки эффективности удлинения полосы поворота на перекрестке и, таким образом, помочь решить, стоит ли тратить деньги на фактическое удлинение полосы движения.

Введение [ править ]

Микромоделирование можно отличить от других типов компьютерного моделирования, рассматривая взаимодействие отдельных единиц, таких как люди или транспортные средства . Каждая единица рассматривается как автономная сущность, и взаимодействие этих единиц может изменяться в зависимости от стохастических (рандомизированных) параметров. Эти параметры предназначены для представления индивидуальных предпочтений и тенденций. Например, в модели движения некоторые водители осторожны и ждут большого промежутка перед поворотом, в то время как другие агрессивны и допускают небольшие промежутки. Аналогичным образом, в модели общественного здравоохранения люди могут различаться по своей устойчивости к вирусу, а также по личным привычкам, которые способствуют распространению вируса (например, как часто / тщательно они моют руки).

Международная ассоциация микросимуляции, ^[1]определяет микромоделирование как метод моделирования, который действует на уровне отдельных единиц, таких как люди, домохозяйства, транспортные средства или фирмы. В модели каждая единица представлена ​​записью, содержащей уникальный идентификатор и набор связанных атрибутов - например, список лиц с известным возрастом, полом, семейным положением и статусом занятости; или список транспортных средств с известным происхождением, назначением и эксплуатационными характеристиками. Затем к этим модулям применяется набор правил (вероятностей перехода), что приводит к смоделированным изменениям состояния и поведения. Эти правила могут быть детерминированными (вероятность = 1), например, изменения налоговых обязательств в результате изменений в налоговых правилах, или стохастическими (вероятность <= 1), например вероятность смерти, вступления в брак, рождения ребенка или переезда в течение определенного периода времени. .В любом случае результатом является оценка результатов применения этих правил, возможно, на многих временных шагах, включая как общее общее совокупное изменение, так и (что важно) способ распределения этого изменения в моделируемой популяции или местоположении.

Эконометрическое микромоделирование [ править ]

В исследованиях прикладной эконометрики микросимуляция используется для моделирования поведения людей во времени. Микромоделирование может быть динамическим или статическим. Если это динамическое поведение, поведение людей меняется со временем, тогда как в статическом случае предполагается постоянное поведение.

Существует несколько моделей микросимуляции для налогообложения, пенсий и других видов экономической и финансовой деятельности. Эти модели обычно реализуются государственными учреждениями или учеными . Одним из примеров является Pensim2 (модель динамического микромоделирования пенсий ), которая динамически моделирует пенсионные доходы в течение следующих 50 лет в Соединенном Королевстве . Euromod - это статическая микросимуляционная модель для 15 стран Европейского Союза . Североамериканские модели микросимуляции включают продольную, динамическую микросимуляцию CORSIM и дочерние модели DYNACAN.(Канада, прекращено 1 июня 2009 г.) и POLISIM (США). Министерство здравоохранения и социальных служб США использует статическую микросимуляционную модель трансферного дохода (TRIM), чтобы понять потенциальные последствия изменений в программах налогообложения, трансфертов и здравоохранения. ^[2] Родственным примером, который обеспечивает пространственно-детализированное микромодулирование городского развития, является PECAS .

Эконометрические модели микросимуляции можно разделить на два типа:

• Закрытые продольные динамические модели микросимуляции (такие как DYNACAN и Pensim2) начинаются с исходной популяции, которая изменяется только с помощью смоделированных жизненных событий демографических модулей, таких как рождаемость, смертность и миграция. Таким образом, можно ожидать, что в любой момент во время прогона модели смоделированная совокупность останется полностью репрезентативной (синтетической) выборкой для моделируемой совокупности.
• Открытые модели, как правило, фокусируются на конкретных ключевых лицах и генерируют их репрезентативность на основе совокупности указанных лиц. В такой среде новые люди добавляются или удаляются из популяции по мере необходимости, чтобы гарантировать «соответствующий» набор жизненных событий для ключевых людей.

Одним из ярких примеров этого различия является отношение к браку в рамках двух типов моделей. В то время как открытые модели могут просто генерировать подходящего супруга для ключевого человека, закрытые модели должны вместо этого определять, какие люди в своей популяции могут жениться, а затем подбирать их.

Микромоделирование трафика [ править ]

вид типичной микросимуляции 2D-анимации. На рисунке показан круговой перекресток в стране с левосторонним движением .

Микросимуляция также используется при моделировании трафика и представлена ​​такими программными пакетами, как TransModeler , PTV VISSIM , TSIS -CORSIM , Cube Dynasim, LISA + , Quadstone Paramics , SiAS Paramics , Simtraffic, Aimsun и MATSim . Программное обеспечение для аналитического моделирования, такое как LINSIG , TRANSYT , TRANSYT-7F или SIDRA INTERSECTION, представляет собой другой класс моделей, основанных на математических алгоритмах, представляющих комбинации элементов модели трафика.

Модели микромоделирования трафика имитируют поведение отдельных транспортных средств в пределах заранее определенной дорожной сети и используются для прогнозирования вероятного воздействия изменений в схемах движения в результате изменений в потоке движения или в результате изменений в физической среде.

Микромоделирование имеет наибольшую силу при моделировании перегруженных дорожных сетей из-за его способности моделировать условия очередей. Модели микромоделирования продолжат обеспечивать результаты при высоких степенях насыщения, вплоть до абсолютного тупика. Эта возможность делает модели такого типа очень полезными для анализа транспортных операций в городских районах и центрах городов, включая развязки , кольцевые развязки , несигнализируемые и сигнальные перекрестки , коридоры с согласованным сигналом и территориальные сети. Микромоделирование также отражает даже относительно небольшие изменения в физической среде, такие как сужение полос движения или перемещение стоп-линий на перекрестках.

В последние годы моделирование с помощью микросимуляции привлекло внимание своей способностью визуально представлять прогнозируемое поведение трафика с помощью 3D-анимации , что позволяет непрофессионалам, таким как политики и широкая общественность, в полной мере оценить влияние предлагаемой схемы. Дальнейшие успехи в этой области были достигнуты благодаря объединению данных микросимуляционных моделей с 3D-анимацией кинематографического качества и с виртуальной реальностью такими компаниями, как FORUM8 в Японии.

Микромоделирование пешехода или толпы [ править ]

Микромоделирование пешеходов или агентов стало популярнее и популярнее в промышленности в последние годы; эти системы фокусируются на моделировании отдельных людей, перемещающихся через определенную область пространства, с учетом таких аналитических показателей, как использование пространства, уровень обслуживания, плотность, упаковка и разочарование.

Многие современные программные пакеты для микросимуляции трафика объединяют компоненты трафика и пешеходов для создания более полных систем, в то время как многие переходные инструменты моделирования толпы продолжают совершенствоваться для использования в крупномасштабном проектировании городского пространства.

Микромоделирование в медицинских науках [ править ]

В науках о здоровье микросимуляция позволяет создавать истории жизни отдельных людей. Этот метод используется, когда моделирование пропорций (макросимуляция) популяции по типу «сток-и-поток» не может в достаточной степени описать интересующую систему. Этот тип моделирования не обязательно предполагает взаимодействие между людьми (как описано выше) и в этом случае может генерировать людей независимо друг от друга и может легко работать с непрерывным временем вместо дискретных временных шагов.

Несколько примеров микросимуляционных моделей в науках о здоровье были объединены в программе CISNET Национального института рака США ( http://cisnet.cancer.gov/ ). В Канаде модель здоровья населения (POHEM) является общей платформой для изучения множества хронических заболеваний, включая диабет, сердечно-сосудистые заболевания и артрит. ^[3]

Пространственная микросимуляция [ править ]

Экономические и медицинские подходы к микромоделированию дают представление о влиянии изменений экологических, экономических или политических условий на конкретную популяцию людей. Однако влияние многих изменений зависит от контекста, а это означает, что одно и то же изменение (например, в диапазонах подоходного налога) может иметь желательные последствия в одних регионах, но нежелательные - в других. Это понимание лежит в основе пространственных подходов к микромоделированию. Термин пространственная микросимуляция относится к набору методов, которые позволяют приблизительно оценить характеристики людей, живущих в определенной области, на основе набора ограничивающих переменных.что известно об этом районе. Как и в случае эконометрического микросимуляции, пространственная микросимуляция может быть динамической или статической и может включать в себя взаимодействующие или пассивные единицы. ^[4]

Гай Оркатт широко известен как создатель пространственной микросимуляции. Пространственное микромоделирование требует больших вычислений и данных, и некоторая степень компьютерного программирования является необходимым условием для создания моделей. По этим причинам методика не получила широкого распространения. Однако ряд факторов привел к быстрому росту количества публикаций по пространственному микромоделированию в академической географии и смежных дисциплинах. К ним относятся:

• Доступность и невысокая стоимость мощных персональных компьютеров .
• Появление удобного и недорогого компьютерного программного обеспечения, с помощью которого можно создавать модели микромоделирования. Примерами являются R , Java и Python , каждое из которых можно классифицировать как бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом .
• Улучшение сбора данных правительствами, корпорациями и некоммерческими организациями.
• Повышение доступности данных.

Языки и платформы программирования [ править ]

В дополнение к тематическим программам существуют языки программирования общего назначения (см. Моделирование трафика). Примеры включают JAS-mine, ^[5] LIAM2, ^[6] MODGEN, ^[7] и OpenM ++. ^[8]

См. Также [ править ]

• Транспортный поток
• Динамическая микросимуляционная пенсионная модель

Дальнейшее чтение [ править ]

• Москарола, ФК, Коломбино, У., Фигари, Ф., и Локателли, М. (2014). Перенос налогов с рабочей силы на собственность. Моделирование в условиях равновесия на рынке труда . IZA Discussion Papers 8832, Институт изучения труда (IZA).

Ссылки [ править ]