模型数据验证概述
从影响模型有效性的因素、模型数据验证工作的难点这两个方面,对模型数据验证工作进行概述。
影响模型有效性的因素分析
模型与实际系统无法完全吻合的主要因素总结如下:
建模过程中忽略了部分次要因素
一些因素因为对所研究的系统(建模对象),或对研究的目标相关性较小,因此在建模中可以忽略。这种忽略在一定程度上具有潜在的危险。
目前尚无一套完整评价方法来检验哪些约束可忽略
在建模过程中,常常是凭经验取舍,这不可避免地造成了模型与现实系统的差异。
模型仿真实验时间过短
模型所描述的系统通常是复杂、慢变过程,该类模型的实验、测试等往往需要许多时间。因各种条件限制,无法获取足够大的统计样本,导致输出数据严重不足,进而导致模型输出结果不可信。
模型初始数据确定失误
模型的初始状态对其输出结果有着直接影响,特别是在运行时间较短的情况下,模型输出结果将具有较大的偏差。
输入随机数据分布的确定
模型中多含有一定数量的随机变量,它们分布确定的正确与否直接影响模型的质量。
模型输出结果的统计误差
对特定测试条件下模型输出结果的收集和统计有严格的要求。实际中,许多模型很难得到大量输出数据,因此导致其统计结果失效。
模型数据验证工作的难点
总体上看,模型数据校验工作的难点体现在以下方面:
模型的验证是一个逐步迭代的过程
模型是建模者依据特定目的,按照相似原理对实际系统的科学抽象与简化描述,它反映了建模者对实际系统由感性到理性人事的阶段,这种认识的正确、精确与否,需要经过实践检验。因此,模型验证工作实际上是“实践——理论——实践”的循环过程。
模型数据验证工作具有模糊性
模型是原型的相似系统,这种相似具有一定的不确定性。这种不确定性不仅与建模者对原型认识的深刻程度有关,而且与他采用的方法、技巧等有关。
模型验证工作受到多种因素影响
首先是模型本身的因素。一个完整的模型包含两个方面的内容:一方面是它的结构,另一方面是它的参数。结构往往可以代表某一类模型的共性,而参数的加入,体现的是模型的个性。这两方面是模型能否代表原型的决定因素,是内因。
其次是模型运行的环境即外因,其中最基本的是给模型系统施加的输入作用。这种作用应与给实际系统施加的作用相似,只有这样,才能为分析判断模型的有效性创造条件。
模型验证过程中往往存在大量的统计分析与计算
假设检验、统计判断、置信区间估计等都要涉及到复杂的计算。因此,模型验证工作需要付出很高的代价,特别是对于复杂的大型军用软件更是如此,以致模型的全面验证实际上成为不可能。
难以得到或者得不到实际系统输出行为的可靠结果
比如导弹武器系统,尽管可以通过打靶试验获得有关真实系统的一些行为特征数据,但这些参考数据是极其有限的,对进行全面的验证来说是不充分的。