Рассмотрена методика организации гибридных вычислительных структур для моделирования резких изменений в управляемых природных процессах и анализа фаз экстремальных экологических явлений. Используются системы дифференциальных уравнений с динамически переопределяемой правой частью в особые моменты - события. Условия истинности для переходов получаются из расчета других уравнений для дополнительных характеристик состояния поколения. Пороговые состояния в моделировании процесса становятся следствием включения триггерных функций. Их значения в правой части специально отличаются от нейтрального только в узких диапазонах пространства меняющихся характеристик гибридной системы и зависят от начальных условий. Ограниченные пределы функций и их область значений исходят из сущности пороговых эффектов для моделируемой биосистемы, которые наблюдаются при особых условиях. Метод позволяет реализовывать актуальные качественные изменения в сценариях управления как бифуркации появления/редукции состояний равновесия или граничный кризис сложного аттрактора, состоящего из рассеянных в ограниченной области интервалов. Исследованы вычислительные сценарии для разных популяционных процессов. Коллапс рыбных запасов описан в модели на примерах трески в Северной Атлантике и осетровых рыб Каспийского моря. Стремительная вспышка численности моделировалась по данным наблюдений о пульсации размеров популяции вредителей реликтовых вечнозеленых лесов. Пороговый сценарий вспышки насекомых в сценарии завершается спонтанно из-за локального исчерпания ресурсов леса с резким переходом к ординарным для среды флуктуа-циям вредителя. Методика организации структуры для модели популяций обобщена для прогнозирования широкого класса экстремальных процессов, связанных с быстрыми переменами в управляемых биологических системах и распространением нежелательных биологических инвазий.
展开▼
