Петр Пушистов - Наводнения: от защиты к управлению

«Так как эксперты и представители заинтересованных сторон могут строить такие модели вместе, включая в них элементы, которые интересуют каждую группу, они достигают точки зрения консенсуса (согласия) на то, как работает водная система в целом и как на нее влияют заинтересованные стороны/водопользователи и окружающая среда. Без увеличения штата новых чиновников или переподчинения авторитетных лиц, принимающих решения, модель общего видения и сама разработка такой модели создают логичность или связность среди решателей задач, которая имеет некое сходство с природным интегрированием условий, которые они анализируют». В настоящее время возникает вопрос — как собрать вместе, вовлекаемых в практику построения моделей, представителей заинтересованных сторон, многие из которых могут реально не хотеть работать вместе. Это очень серьезный вызов.

Один из шагов в этом направлении заключается в развитии инновационных технологий, которые будут содействовать разработке моделей и будут использоваться представителями заинтересованных сторон с различными исходными знаниями и интересами. Нам необходимы лучшие инструментальные средства для построения СППР, а не только сами СППР. Нам необходимо разрабатывать самую лучшую среду (оболочку) моделирования, такую чтобы специалисты могли использовать её для работы со своими собственными моделями. Исследователям необходимо строить модель с помощью компоновочных блоков или модулей, а не строить сами модели и фокусировать внимание на улучшении этих компоновочных блоков, которые могут быть также использованы другими лицами для построения их собственных моделей. Ясно, что если представителей заинтересованных сторон собираются вовлечь в практику построения модели (в составе СППР), то должна быть проведена работа, которая создаст для них благоприятные условия и потребует минимально необходимого обучения и умения программировать.

Традиционная практика моделирования предполагает наличие пяти шагов или этапов в процессе моделирования. Первый из них заключается в том, чтобы идентифицировать информацию, которой должна быть обеспечена модель. Сюда включаются критерии или характеристики качества функционирования системы, в которых заинтересованы ЛПР и ПЗС. Эти критерии или характеристики определяются как функции поведения (динамики) или состояния системы, которую собираются моделировать. Далее (второй шаг), это поведение (динамика) должно быть промоделировано так, чтобы состояние системы, было связано с какими-либо «внешними» входными данными (внешними воздействиями), которые могут быть спрогнозированы. Это требует моделирования физических, химических, биологических, экономических, экологических и социальных процессов, которые имеют место, в представляемой системе. Третье, первые два этапа «собираются» вместе, параллельно со средствами ввода «внешних» данных (данных о воздействиях) и значимыми способами обработки выводимой информации. Следующий этап (четвертый) заключается в том, что модель должна быть откалибрована и верифицирована, настолько тщательно насколько это возможно. Только после этого модель может быть использована для производства требуемой информации (пятый этап).

Этот традиционный процесс моделирования очевидным образом не будет работать для тех специалистов, которые специально необучены или не имеют опыта (или даже интереса) работы, связанной с моделированием. Таким специалистам необходима специальная среда для легкого построения моделей, которые они понимают и которые:

совместимы с доступными данными;

работают и обеспечивают требуемый уровень качества и количества необходимой информации;

по возможности легко калибруются и верифицируются;

дают возможность интерактивного управления всем вводом данных, редактированием, функционированием (эксплуатацией) модели и отображением /визуализацией выводимой информацией, которую они могут понять и которая необходима для того, чтобы принять информационно обеспеченные решения.

Трудность в создании такой среды для построения моделей заключается в том, чтобы сделать ее достаточно полезной и привлекательной для многочисленных представителей заинтересованных сторон, которые хотели бы использовать такую среду. Такая среда должна быть доступной. Она должна быть относительно легкой, прозрачной и даже увлекательной для обучения и построения моделей. Она должна быть способна обеспечивать моделирование и воспроизводство различного уровня деталей, касающихся природных, инженерных, экономических и экологических процессов, которые реализуются на различных пространственных и временных масштабах. И она не должна требовать от пользователей знания программирования и умения отлаживать программы. Как же можно такое сделать?

Один из подходов заключается в том, чтобы разрабатывать интерактивные моделирующие «оболочки», специально приспособленные для того, чтобы обеспечивать моделирование задач окружающей среды. Моделирующие оболочки — это программы управляемые данными, которые становятся моделями по мере того, как достаточное количество (адекватных) данных уже введено в них.

Существует некоторое число таких универсальных (настраиваемых) моделирующих оболочек для воспроизведения/имитации систем водных ресурсов. Согласно [81], AQUATOOL, RIBASIM, MIKE-BASIN и WEAP (показана на рис. 15) являются типичными интерактивными оболочками моделирования взаимосвязанной системы: «река — водоносный слой», в которых требуется, чтобы система была представлена с помощью созданной и отрисованной сети узлов и звеньев. Каждый узел и звено требуют данных, от которых зависит то, насколько эти узлы и звенья, будут репрезентативными, также как то, что пользователь желает получить в качестве выходной информации. Так, если интерес пользователя заключается в получении временных рядов значений стока или запасов воды внутри системы, как результат эксплуатации водохранилища и/или стратегии регулирования (распределения) запасов воды, то в таком случае нет необходимости вводить данные о качестве воды, даже тогда когда имеется возможность моделировать качество воды. Если на выходе желательно получить информацию о качестве воды, то тогда пользователь может выбрать несколько необходимых составляющих качества воды. Очевидно, что чем больше различных типов информации необходимо иметь на выходе из модели или чем большее пространственное или временное разрешение желательно иметь в модели, тем больше требуется входных данных.

Рис. 15. Основной интерфейс программы WEAP, которая является типичной в ряду настраиваемых моделей речного бассейна и которая способна моделировать любую речную систему, отображенную на компьютерном терминале, как это показано на рисунке.