Система для прогнозування природнiх процесiв на ocнoвi моделi Iдена

Abstract

Актуальність даного дослідження полягає у необхідності розробки адаптивної інформаційної системи для прогнозування природних процесів, що дозволяє враховувати стохастичні фактори та їх вплив на динаміку досліджуваних явищ. Це сприятиме вдосконаленню методів екологічного моніторингу та зменшенню ризиків від природних катастроф. Об’єктом дослідження є стохастичні природні процеси, такі як поширення лісових пожеж та зростання бактеріальних колоній. Предметом дослідження є моделі стохастичного зростання з акцентом на модель Ідена. Метою дослідження є підвищення точності прогнозування природних процесів шляхом застосування модифікацій моделі Ідена та сучасних чисельних методів. У роботі досліджено різні модифікації моделі Ідена, включаючи ґраткові й неґраткові підходи. Проаналізовано чисельні методи моделювання, зокрема метод Монте-Карло, та їхній вплив на точність і швидкість прогнозів. У результаті було розроблено програмне забезпечення для моделювання природних процесів із використанням моделі Ідена. Дослідження складається з трьох розділів: аналізу предметної області; детального розгляду стохастичних моделей; проєктування та реалізації програмного забезпечення та оцінки отриманих результатів. Загальний обсяг роботи становить 86 сторінок. Кваліфікаційна робота містить 2 додатки, 27 рисунків, 3 таблиці та 40 джерел посилань. The relevance of this research lies in the need to develop an adaptive information system for predicting natural processes, considering stochastic factors and their impact on the dynamics of the studied phenomena. This will contribute to improving methods of ecological monitoring and reducing the risks of natural disasters. An object of the study is stochastic natural processes such as the spread of forest fires and the growth of bacterial colonies. A subject of the study is stochastic growth models, with a focus on the Eden model. An aim of the study is to improve the accuracy of natural process forecasting by applying modifications to the Eden model and modern numerical methods. The study explores various modifications of the Eden model, including lattice and non-lattice approaches. Numerical modeling methods, such as the Monte Carlo method, are analyzed for their impact on prediction accuracy and computational efficiency. As a result, software for modeling natural processes using the Eden model was developed. The study consists of four sections: analysis of the subject area; detailed review of stochastic models; design and implementation of the software; and evaluation of the results. The total length of the work is 86 pages. The thesis includes 2 appendix, 26 figures, 3 tables, and 40 references.