Техника квазинепрерывного моделирования

И. В. Кашин

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Физико-технологический институт, г. Екатеринбург

Аннотация: Приведено исследование алгоритма, реализующего эволюцию макроскопического состояния произвольной системы в направлении воспроизведения и последующего удержания распределения, заданного на конфигурационном пространстве этой системы. Путём методологического анализа и концептуальных модификаций показано, что данный алгоритм, первоначально предложенный для моделирования в области термодинамики и статистической физики, представляет собой универсальный механизм для организации квазинепрерывной динамики структурированного состояния системы с контролируемой направленностью. При этом макроскопические по своей сущности изменения определяются на микроуровне единичных “агентов”, управление поведением которых может быть осуществлено в рамках эвристического подхода. Продемонстрировано, что указанная динамика сохраняет эффективность и численную стабильность в различных режимах функционального применения. В качестве таковых рассмотрена задача о полном перестроении состояния системы из одной структуры в другую, задача синтеза конкурирующих структур в рамках единого состояния, а также задача о прохождении лабиринта, задаваемая на уровне структурной топологии. Ключевым преимуществом алгоритма является практически полная независимость его производительности и точности как от информационного объёма состояний системы, так и от их структурной сложности. Это позволяет выходить за существующие ограничения стандартных подходов к численному моделированию, открывая новые возможности и перспективы в области цифрового двойникования масштабных многофакторных систем различной природы.

Ключевые слова: макроскопическое моделирование, эвристические алгоритмы, цифровое двойникование.

Поступила в редакцию: 12.12.2024
Исправленный вариант: 17.02.2025
Принята в печать: 17.03.2025

DOI: 10.20948/mm-2025-06-06