Клиентская часть технологической среды для разработки больших экономических моделей: компоненты поддержки работы эксперта-экономиста при формировании и отладке (в расчетном режиме) структурного текста (стр. 2 из 13)
Используя модель задачи и исходную информацию о значениях ее параметров, методы программирования в ограничениях обеспечивают автоматическое нахождение решения.
В самом общем виде постановка задачи в парадигме программирования в ограничениях формулируется следующим образом. Пусть на переменные x1, x2 ..., xn , областями значений которых являются множества X1 , X2 , ..., Xn , заданы ограничения Ci (x1 , x2 , ..., xn), i =1, k. Требуется найти наборы значений <a1 , a2 , ..., an> (aiÎ Xi), которые бы удовлетворяли всем ограничениям одновременно.
Такая постановка задачи называется проблемой удовлетворения ограничений, а для ее решения используются различные алгоритмы и методы. В частности проблема удовлетворения ограничений может формулироваться как система уравнений с числовыми параметрами, а для ее решения могут использоваться стандартные численные методы. Однако при решении многих реальных задач эти методы оказываются неприменимыми, особенно если модель включает и нечисловые параметры, а начальные данные могут задаваться приблизительно в виде множеств и интервалов, содержащих допустимые значения.
Одним из наиболее развитых и практически значимых подходов, относящихся к программированию в ограничениях, являются недоопределенные модели.
Метод недоопределенных моделей (Н-моделей) был предложен в начале 80-x годов для представления и обработки неполностью определенных знаний [9]. Рассматриваемый вначале как оригинальный метод из области искусственного интеллекта, он трансформировался постепенно в прикладную технологию программирования в ограничениях. Технология Н-моделей выделяется среди других подходов вычислительной мощностью, универсальностью и эффективностью. Фактически она является единственной технологией, которая позволяет решать задачу удовлетворения ограничений в самой общей постановке. Модель макроэкономики РФ и представляет собой недоопределенную модель.
1.1.2 Требования, предъявляемые к системе экономического планирования.
Теперь можно уточнить постановку задачи. Требуется написать систему, которая представляет собой технологическую среду для разработки больших экономических моделей. Система должна работать под управлением Windows95, реализована в среде разработки BorlandDelphi 3 и должна состоять из двух компонентов - вычислительного ядра системы (engine) и оболочки над ним. Оболочка включает в себя:
· Набор интерфейсов для всех типов процессов
· База данных (БД), структура которой предполагает несколько проекций:
a. несколько моделей,
b. несколько вариантов одной модели (в процессе ее разработки),
c. несколько вариантов значений (для отладки комплекса данных и\или бюджета)
· "Кожух" для engine:
- два уровня программы: на внешнем языке и на внутреннем,
- два уровня данных: внутренний и внешний (с заданной точностью)
- компонент управления процессом: поиск корней, управление «сужением» интервалов, задание точности и т.д.
- определение состава данных, выдаваемых на интерфейс.
· Сервис: графика, генерация отчетов, help.
1.1.3 Выбор платформы проектирования и еe обоснование
В качестве операционной среды, в которой реализовался данный ПП, была выбрана среда Windows’95 (WindowsNT). Причины этого следующие:
· Распространенность этих ОС, в связи с чем получается охват большого числа возможных пользователей;
· Возможность работы с большими массивами данных, реализация чего в среде Windows 3.1 или в среде MS-DOS представляет нетривиальную и трудновыполнимую задачу;
· Удобство графического интерфейса дает возможность при минимизации затрат на его реализацию максимизировать удобство работы пользователя с программой. Интерфейс интуитивно понятен и стандартизован, соответственно пользователь не потратит много времени на освоение программы и в дальнейшем количество возможных ошибок в его действиях будет минимизировано.
· 32-разрядность систем Windows’95 и WindowsNT увеличивает скорость работы с соответствующими числами.
В качестве среды программирования была выбрана среда BorlandDelphi 3, сочетающая в себе как все преимущества всех средств, относящихся к RAD[1], так и свои собственные преимущества:
· Простота и надежность создания и отладки программы;
· Использование всех преимуществ операционных систем Windows’95 и WindowsNT, включая 32-разрядность, многозадачность, удобный интерфейс и прочее;
· Использование обработки исключений (exceptions), что позволяет повысить надежность работы программного продукта;
· Наличие и доступность большого количества компонент, реализующих многие стандартные функции.
Таким образом, в качестве платформы для реализации была выбрана связка Windows’95 (NT) - BorlandDelphi 3.
1.2 Экономическая модель в системе экономического планирования
1.2.1 Структура экономической модели
Экономическая модель состоит из трех частей:
* переменных
* описания взаимосвязей между переменными
* подмоделей
Под переменной подразумевается некий экономический параметр (например, доходы в процентах от ВВП). В системе каждый параметр представляется в виде табличной функции, где каждое значение (которое может быть как в виде определенного числа, так и в виде интервала, либо вообще не задано) - это значение переменной при дискретном значении индекса. Под индексами понимается значение квартала или года. На данном этапе развития проекта индексов может быть максимум два, т.е. переменная может зависеть либо от года либо от квартала и года. Индекс обязательно должен иметь диапазон изменения, например, для года - от 1994 до 2000 года; для квартала - от 1 до 4-х.
Описание взаимосвязей между переменными или система ограничений параметров представляет собой систему уравнений и неравенств. В системе она представляется в виде отдельного файла. Язык описания очень схож с описанием выражений на языках высокого уровня, таких как Basic, Pascal или C/C++.
Подмодель представляет вполне законченную экономическую модель, для которой также определены свои переменные, система ограничений и свои подмодели. Такая модель может рассчитываться совершенно автономно, причем ей «неизвестно», входит ли она сама в какую-либо большую модель как подмодель. В качестве примера большой экономической модели, например, можно взять бюджет Российской Федерации, а в качестве одной из подмоделей - бюджет Свердловской области.
Пример простейшей модели бюджета, на которой испытывался прототип данной системы, можно посмотреть на рис.1
 |
Рис.1. Простейшая модель бюджета РФ.
1.2.2 Язык модели
Под языком экономической модели понимается совокупность правил описания ограничений, т.е. формат записи уравнений и неравенств
Этот язык можно разделить на внешний и внутренний. Под внешним языком подразумевается форма записи, которой придерживается экономист - разработчик. Внутренний язык - это формат записи, который «понимает» вычислитель системы. Фактически, в системе внешний язык идентичен внутреннему, но, чтобы добиться совместимости с первой версией (макетом), предусмотрена возможность распознавания текста модели макета.
1.2.2.1 Внутренний язык - язык вычислителя UniCalc
Язык UniCalc - это правила по которым записывается модель для решателя UniCalc.
На языке решателя UniCalc пользователь можете записать модель в виде совокупности выражений, включающих переменные, константы, стандартные математические функции, пользовательские функции. Язык решателя максимально приближен к общепринятой математической нотации. Каждое выражение должно заканчиваться символом ";".
Алфавит входного языка решателя UniCalc состоит из всех букв латинского алфавита и русского алфавита, всех цифр и набора специальных символов: +, -, *, /, ^, (, ), [, ], =, <, <=, >, >=, <>, :=, ,, ;, and, or, not, ->, (*, *).
Имена служат для обозначения переменных и функций. Имя может состоять только из букв и цифр, причем первым символом обязательно должна быть буква.
Переменные в UniCalc’е рассматриваются двух типов: целые и вещественные. Тип переменной принимается по умолчанию. Имена целых переменных начинаются с букв i, j, k, l, m, n для латинского алфавита, и соответственно - с букв и, й, к, л, м, н для русского алфавита. Остальные переменные считаются вещественными. Большие и малые буквы в имени различаются.
1.2.2.1.1 Константы
В системе определены константы двух типов: целые и вещественные. Целые константы - целые числа в диапазоне от -2147483646 до 2147483646. Пример записи целого числа: