系统动力学模型框架
www.zhiqu.org 时间： 2024-06-16
【书籍/课程名称】《模型思维》系统动力学模型
【类型】书籍目录框架/课程框架
【关键词】
* 系统动力学模型，系统论，源汇，捕食者-猎物模型，洛特卡-沃尔泰拉方程，行动间接影响，非直观结论
【摘要】
* 系统动力学模型可以分析那些有反馈和相互依赖性的系统，可以用于对生态和经济、供应链和生产过程建模。
* 系统动力学模型可以提高我们通过包含正反馈和负反馈的逻辑链进行思考的能力。
* 系统动力学模型通常要包括源（source）、汇（sink）、存量（stock）、流量、速率和常数等组成部分。源产生对系统的输入，汇吸收输出，存量跟踪变量的水平，流量刻画各存量水平之间的反馈，速率和常数用于流量，流量可以是随时间变化的，也可以是固定不变的。
* 系统动力学模型可以同时包括正反馈和负反馈。当变量或属性的增加导致同一变量或属性的更大增加时，就会出现正反馈；负反馈会抑制趋势，往往带来理想的属性，防止泡沫和崩盘，负反馈有助于提升系统鲁棒性。
* 使用系统动力学模型，我们通常可以确定复杂性的原因。当系统既包括正反馈又包括负反馈时，就会产生复杂性。
* 这些模型与马尔可夫模型的不同之处在于，在这里速度是可以调整适应的（它起到了转移概率的作用）。因此，这种模型不一定会达到均衡。我们必须运行模型才能看清楚会发生什么。此外，因为不必求解结果，所以也不用担心假设的易处理性。
【一、系统动力学模型】
* 任何一个系统动力学模型都由源、汇、存量和流量组成。源产生存量；存量是某个变量的数量或水平；流量描述了存量水平的变化；汇能够捕获来自存量的流量输出；汇和源是不包含在模型中的过程的“占位符”；存量水平会根据源和流量随时间推移而变化。
* 系统动力学模型使用如图所示的表征系统。源和汇用云表示，存量用方框表示，流量用箭头表示并附以加号或减号标识，可变流量用倒三角形表示，而不变流量则用被流量箭头对穿的圆圈表示。正箭头表示正反馈（更多会带来更多），负箭头表示从一个变量到另一个变量的负反馈。
*
【二、捕食者-猎物模型】
* 我们需要构建出捕食者-猎物模型的定量版本：洛特卡-沃尔泰拉方程。
*
* 这两个微分方程分别描述了野兔和狐狸的数量随时间发生的变化。当方程等于零时，野兔和狐狸的数量不再改变，系统处于均衡状态。
* 第一个均衡是灭绝均衡（extinction equilibrium），野兔和狐狸都不复存在。
* 第二个均衡是内点均衡（interior equilibrium），在内点均衡中，狐狸和野兔的数量均为正。
* 模型可以产生符合直觉的结论，也能够产生不那么直观的结论。这个模型表明，狐狸的均衡数量完全不依赖于狐狸的死亡率；野兔的均衡数量不依赖于野兔的增长速度，也不依赖于野兔被狐狸吃掉的速度，而是取决于狐狸的死亡速度和狐狸将野兔吃掉“转化为”更多狐狸的速度。对于这些结果，直觉“失败”了，因为我们无法直观地想清楚这里面的反馈机制。
* 能够得出像这样的非直观结论，正是系统动力学模型的标志特征。直觉在这里“失败”了，因为我们只锁定了直接影响而未能思考整个逻辑链。即便增加（或减少）速度或流量的直接影响是增加（或减少）存量，系统以正反馈和负反馈的形式产生的影响也意味着，其他存量的值也会发生改变，因此速度或流量变化的净效应可能会减少、会被抵消，甚至可能会被逆转。
* 在运行模型之前，我们并不知道这个方程组是否将会产生均衡、周期性、随机性，抑或复杂性。我们所知道的只是，均衡的确存在。
【三、系统动力学模型的应用】
* 系统动力学模型既可以包括正反馈回路，也可以包括负反馈回路。正反馈回路可能导致良性循环，也可能导致恶性循环。系统动力学模型可以帮助我们预测恶性循环。
* 虽然从“事后诸葛亮”的角度来看，这种恶性循环似乎是显而易见的，但是我们其实无法保证，即使澳大利亚的决策者当时已经构建了一个系统动力学模型，他们明白采取这项政策会带来的恶劣后果。重要的是，写出系统动力学模型，至少有可能会帮助他们看到，银行存在保险制度会在金融体系内产生更加广泛的影响。如果是这样，他们应该是有可能会注意到这个恶性循环的。这个例子还说明了数据的局限性。
* 从事后回顾的角度来看，负反馈中有许多似乎都是显而易见的，但是要想提前做出预测，可能就不是一件容易的事情了。写出一个定性的系统动力学模型能够使这些反馈回路变得清晰，从而帮助我们成为更好的思考者。
【四、认知升级】
* 构建一个有用的系统动力学模型的“艺术”体现在，既要包括足够多的细节来揭示我们的直觉哪里行不通，但是也不能包括过多的细节，以至于会创造一个像现实世界一样混乱的泥淖。最有用的系统动力学模型都位于边界上。这些模型可以揭示出意想不到的效应，并有助于更好地采取政策行动。
* 系统动力学模型的巨大价值部分在于能够帮助我们深入思考自己行动的影响。我们通常都能够考虑到政策的直接影响：对窗口征税能够增加收入；安装防抱死制动器能够挽救生命。但是我们并不一定随时都会考虑到间接影响，也就是各种正反馈和负反馈。这些模型恰恰能帮助我们更清晰、更深入地进行思考。
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#詹通邦# 系统动力学可以解决什么类型的经济问题? -
(17725206612)： 系统动力学方法是一种以反馈控制理论为基础,以计算机仿真技术为手段,通常用以研究复杂的社会经济系统的定量方法.自50年代中美国麻省理工学院地的福雷斯特教授创立以来,它已成功地尖用于企业、城市、地区、国家甚至世界规模的许...
#詹通邦# 系统动力学主要适用于解决何种类型的问题 -
(17725206612)： 是的 最初是叫工业动态学,用来解决生产管理、库存管理、物流管理等经济社会问题; 后来逐渐发展成熟,可以模拟政治、经济、人口、文化、城市等社会的运转规律,曾建立了个世界模型,用来模拟人类社会的运转,衍生出了可持续发展的概念. 但凡事无绝对,比如草场生态、动物种群增长、物种演化等自然科学的问题,也是可以用系统动力学来模型与解释预测的. 毕竟系统动力学是一门综合性、结合自然科学与社会科学的、跨领域的学科.
#詹通邦# 系统工程导论的塞奇著《系统工程导论》 -
(17725206612)： 作者:(美)塞奇,(美)阿姆斯特朗 著,胡保生,彭勤科 译 ISBN:10位[7560522351] 13位[9787560522357] 出版社:西安交通大学出版社 出版日期:2006-9-1 定价:￥57.00 元 译序 中文版序言 前言 第1章 系统工程引论1.1 引言1.2 系统工程...
#詹通邦# 求解决!anylogic软件的仿真模型运行时出现有Java Virtual Machine Launcher的框 -
(17725206612)： 1、系统动力学:多用于长期的战略模型,并对高度集合的对象进行建模:在模型中人、产品、事件和其他离散物都是大量地显示出来.这样,它们就失去了所有的个体特征、历史或动态变化.如果问题允许这种抽象程度,系统动力学是很好的...
#詹通邦# 建立动态模型时主要使用哪些图形符号 -
(17725206612)： 系统动力学模型流图简称SD流图,是指由专用符号组成用以表示因果关系环中各个变量之间相互关系的图示.它能表示出更多系统结构和系统行为的信息,是建立SD模型必不可少的环节,对建立SD模型起着重要作用.其专用符号主要有八个...
#詹通邦# 系统动力学主观变量如何取值? -
(17725206612)： 恐怕要走归纳-演绎的路线.将这个主观变量跟某些客观指标联系起来,通过大量实验点确定模型的待定参数,然后对特定的客观指标,利用归纳出的模型预测该主观变量的取值.如果没有经验数据,凭空猜测是不可靠的.
#詹通邦# 已知系统的动力学模型怎么用matlab里的linmod求出线性模型 -
(17725206612)： 您好,我来为您解答:2113 看你是兄弟院校的,才5261告诉你,在simlink的user自定义模块中有4102S-function模块,以此搭建基本是输入输出模块,使用S-函数模板编写微分方程1653.设置平衡点后,调用linmod函数即可进行线性化了. 如专果我的回答没属能帮助您,请继续追问.
#詹通邦# vensim初学,建系统动力学模型中.模型如图1,图2是显示的错误,INTEG函数我应该则么填?求解 -
(17725206612)： 该错误属于警告性错误,不影响模型运行,可以忽略.错误类型有两种:一、警告性错误warning比如量未被使用、超界、初始值变化等;二、致命性错误error比如浮点溢出、联立方程等该错误——量未被使用,原因如下:通常系统动力学建立的模型,都是反馈系统,也就是量与量之间,都会参与循环,换句话说,存量、流量、变量之间,都是有箭头指向它,也有箭头指向其他量,这样形成反馈回路.当一个量,只有箭头指向它,没有箭头指向其他量,即其他量没有使用到这个量,就会提示错误.当然,如果简单系统,该部分不存在反馈,该量当然不会被使用,也就无所谓错误了.
【类型】书籍目录框架/课程框架
【关键词】
* 系统动力学模型，系统论，源汇，捕食者-猎物模型，洛特卡-沃尔泰拉方程，行动间接影响，非直观结论
【摘要】
* 系统动力学模型可以分析那些有反馈和相互依赖性的系统，可以用于对生态和经济、供应链和生产过程建模。
* 系统动力学模型可以提高我们通过包含正反馈和负反馈的逻辑链进行思考的能力。
* 系统动力学模型通常要包括源（source）、汇（sink）、存量（stock）、流量、速率和常数等组成部分。源产生对系统的输入，汇吸收输出，存量跟踪变量的水平，流量刻画各存量水平之间的反馈，速率和常数用于流量，流量可以是随时间变化的，也可以是固定不变的。
* 系统动力学模型可以同时包括正反馈和负反馈。当变量或属性的增加导致同一变量或属性的更大增加时，就会出现正反馈；负反馈会抑制趋势，往往带来理想的属性，防止泡沫和崩盘，负反馈有助于提升系统鲁棒性。
* 使用系统动力学模型，我们通常可以确定复杂性的原因。当系统既包括正反馈又包括负反馈时，就会产生复杂性。
* 这些模型与马尔可夫模型的不同之处在于，在这里速度是可以调整适应的（它起到了转移概率的作用）。因此，这种模型不一定会达到均衡。我们必须运行模型才能看清楚会发生什么。此外，因为不必求解结果，所以也不用担心假设的易处理性。
【一、系统动力学模型】
* 任何一个系统动力学模型都由源、汇、存量和流量组成。源产生存量；存量是某个变量的数量或水平；流量描述了存量水平的变化；汇能够捕获来自存量的流量输出；汇和源是不包含在模型中的过程的“占位符”；存量水平会根据源和流量随时间推移而变化。
* 系统动力学模型使用如图所示的表征系统。源和汇用云表示，存量用方框表示，流量用箭头表示并附以加号或减号标识，可变流量用倒三角形表示，而不变流量则用被流量箭头对穿的圆圈表示。正箭头表示正反馈（更多会带来更多），负箭头表示从一个变量到另一个变量的负反馈。
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【二、捕食者-猎物模型】
* 我们需要构建出捕食者-猎物模型的定量版本：洛特卡-沃尔泰拉方程。
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* 这两个微分方程分别描述了野兔和狐狸的数量随时间发生的变化。当方程等于零时，野兔和狐狸的数量不再改变，系统处于均衡状态。
* 第一个均衡是灭绝均衡（extinction equilibrium），野兔和狐狸都不复存在。
* 第二个均衡是内点均衡（interior equilibrium），在内点均衡中，狐狸和野兔的数量均为正。
* 模型可以产生符合直觉的结论，也能够产生不那么直观的结论。这个模型表明，狐狸的均衡数量完全不依赖于狐狸的死亡率；野兔的均衡数量不依赖于野兔的增长速度，也不依赖于野兔被狐狸吃掉的速度，而是取决于狐狸的死亡速度和狐狸将野兔吃掉“转化为”更多狐狸的速度。对于这些结果，直觉“失败”了，因为我们无法直观地想清楚这里面的反馈机制。
* 能够得出像这样的非直观结论，正是系统动力学模型的标志特征。直觉在这里“失败”了，因为我们只锁定了直接影响而未能思考整个逻辑链。即便增加（或减少）速度或流量的直接影响是增加（或减少）存量，系统以正反馈和负反馈的形式产生的影响也意味着，其他存量的值也会发生改变，因此速度或流量变化的净效应可能会减少、会被抵消，甚至可能会被逆转。
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* 系统动力学模型既可以包括正反馈回路，也可以包括负反馈回路。正反馈回路可能导致良性循环，也可能导致恶性循环。系统动力学模型可以帮助我们预测恶性循环。
* 虽然从“事后诸葛亮”的角度来看，这种恶性循环似乎是显而易见的，但是我们其实无法保证，即使澳大利亚的决策者当时已经构建了一个系统动力学模型，他们明白采取这项政策会带来的恶劣后果。重要的是，写出系统动力学模型，至少有可能会帮助他们看到，银行存在保险制度会在金融体系内产生更加广泛的影响。如果是这样，他们应该是有可能会注意到这个恶性循环的。这个例子还说明了数据的局限性。
* 从事后回顾的角度来看，负反馈中有许多似乎都是显而易见的，但是要想提前做出预测，可能就不是一件容易的事情了。写出一个定性的系统动力学模型能够使这些反馈回路变得清晰，从而帮助我们成为更好的思考者。
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* 构建一个有用的系统动力学模型的“艺术”体现在，既要包括足够多的细节来揭示我们的直觉哪里行不通，但是也不能包括过多的细节，以至于会创造一个像现实世界一样混乱的泥淖。最有用的系统动力学模型都位于边界上。这些模型可以揭示出意想不到的效应，并有助于更好地采取政策行动。
* 系统动力学模型的巨大价值部分在于能够帮助我们深入思考自己行动的影响。我们通常都能够考虑到政策的直接影响：对窗口征税能够增加收入；安装防抱死制动器能够挽救生命。但是我们并不一定随时都会考虑到间接影响，也就是各种正反馈和负反馈。这些模型恰恰能帮助我们更清晰、更深入地进行思考。
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(17725206612)： 作者:(美)塞奇,(美)阿姆斯特朗 著,胡保生,彭勤科 译 ISBN:10位[7560522351] 13位[9787560522357] 出版社:西安交通大学出版社 出版日期:2006-9-1 定价:￥57.00 元 译序 中文版序言 前言 第1章 系统工程引论1.1 引言1.2 系统工程...
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(17725206612)： 恐怕要走归纳-演绎的路线.将这个主观变量跟某些客观指标联系起来,通过大量实验点确定模型的待定参数,然后对特定的客观指标,利用归纳出的模型预测该主观变量的取值.如果没有经验数据,凭空猜测是不可靠的.
#詹通邦# 已知系统的动力学模型怎么用matlab里的linmod求出线性模型 -
(17725206612)： 您好,我来为您解答:2113 看你是兄弟院校的,才5261告诉你,在simlink的user自定义模块中有4102S-function模块,以此搭建基本是输入输出模块,使用S-函数模板编写微分方程1653.设置平衡点后,调用linmod函数即可进行线性化了. 如专果我的回答没属能帮助您,请继续追问.
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(17725206612)： 该错误属于警告性错误,不影响模型运行,可以忽略.错误类型有两种:一、警告性错误warning比如量未被使用、超界、初始值变化等;二、致命性错误error比如浮点溢出、联立方程等该错误——量未被使用,原因如下:通常系统动力学建立的模型,都是反馈系统,也就是量与量之间,都会参与循环,换句话说,存量、流量、变量之间,都是有箭头指向它,也有箭头指向其他量,这样形成反馈回路.当一个量,只有箭头指向它,没有箭头指向其他量,即其他量没有使用到这个量,就会提示错误.当然,如果简单系统,该部分不存在反馈,该量当然不会被使用,也就无所谓错误了.
