Математичне моделювання систем еколого-економічного моніторингу
Спеціальність: Комп'ютерний еколого-економічний моніторинг
Код дисципліни: 7.122.08.E.021
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Інформаційних систем і технологій
Лектор: доцент, к.ф-м.н. Баран М.М.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
ІНТ. Здатність розв’язувати задачі дослідницького та/або інноваційного характеру у сфері комп’ютерних наук.;
ЗК01. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
ЗК02. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК03. Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.
ЗК04. Здатність спілкуватися іноземною мовою.
ЗК05. Здатність вчитися й оволодівати сучасними знаннями.
ЗК07. Здатність генерувати нові ідеї (креативність).
фахові компетентності:
СК01. Усвідомлення теоретичних засад комп’ютерних наук.
СК02. Здатність формалізувати предметну область певного проєкту у вигляді відповідної інформаційної моделі.
СК03. Здатність використовувати математичні методи для аналізу формалізованих моделей предметної області.
СК04. Здатність збирати і аналізувати дані (включно з великими), для забезпечення якості прийняття проєктних рішень.
СК05. Здатність розробляти, описувати, аналізувати та оптимізувати архітектурні рішення інформаційних та комп’ютерних систем різного призначення.
СК06. Здатність застосовувати існуючі і розробляти нові алгоритми розв’язування задач у галузі комп’ютерних наук.
СК08. Здатність розробляти і реалізовувати проекти зі створення програмного забезпечення, у тому числі в непередбачуваних умовах, за нечітких вимог та необхідності застосовувати нові стратегічні підходи, використовувати програмні інструменти для організації командної роботи над проєктом.
ФКС 1.3. Володіння методами моделювання комп’ютерних систем та мереж з використанням спеціалізованих програмних засобів.
ФКС 1.5. Здатність формулювати задачі дослідження екологічних та економічних задач територій та підприємств.
ФКС 2.1. Навики проектування спеціалізованих інформаційних систем в галузі еколого-економічного моніторингу.
ФКС 2.2. Навики планування технічних систем захисту оточуючого середовища, економічного аналізу вартості їх проведення.
ФКС 2.3. Уміння будувати і досліджувати математичні моделі екологічних і економічних процесів, застосовувати для їх реалізації сучасні комп'ютерні засоби.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен:
- розуміти основні концепції математичного моделювання;
- оволодіти методами моделювання для аналізу еколого-економічних систем;
- розвинути навички використання математичних моделей у моніторингу та управлінні природними ресурсами;
- бути підготовленим до застосування математичних інструментів для прогнозування екологічних та економічних процесів.
У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
ПР6. Розробляти концептуальну модель інформаційної або комп’ютерної системи.
ПР7. Розробляти та застосовувати математичні методи для аналізу інформаційних моделей.
ПР8. Розробляти математичні моделі та методи аналізу даних (включно з великими).
ПР11. Створювати нові алгоритми розв’язування задач у сфері комп’ютерних наук, оцінювати їх ефективність та обмеження на їх застосування
ПР16. Виконувати дослідження у сфері комп’ютерних наук.
ПР19. Аналізувати сучасний стан і світові тенденції розвитку комп’ютерних наук та інформаційних технологій
УМ 1.1. Знати методи, способи і технології збору інформації з різних джерел, контент-аналізу документів, аналізу та обробки даних.
УМ 1.3. Вміти математично формулювати та досліджувати неперервні та дискретні математичні моделі, обґрунтовувати вибір методів і підходів для розв’язування теоретичних і прикладних задач у галузі комп’ютерних наук, аналізу та інтерпретування.
УМ 1.5. Розробляти моделі потоків даних, сховища і простори даних, бази знань для інтелектуальних систем.
УМ 1.8. Розробляти функціональні середовища з застосуванням відкритих систем, інтерфейсів прикладного програмування, прикладних програм і додатків з властивостями: розширюваності, масштабованості, інтероперабельності, інтегрованості та надійності.
УМ 2.1. Розв’язувати задачі оптимізації при проектуванні систем моніторингу, а саме: математичні моделі, критерії оптимальності, обмеження; обирати раціональні методи та алгоритми розв’язання задач оптимізації та оптимального керування.
УМ 2.3. Вміти забезпечувати організацію обчислювальних процесів в інформаційних системах різного призначення з урахуванням архітектури, конфігурування, показників результативності функціонування операційних систем і системного програмного забезпечення.
УМ 2.4. Розробляти моделі аналітичних сховищ і просторів даних для створення інтелектуальних систем моніторингу.
УМ 2.5. Володіти знаннями з використання сучасних методів математичного моделювання об’єктів, процесів і явищ, розробки моделей й алгоритмів чисельного розв’язування задач математичного моделювання, врахування похибок наближеного чисельного розв’язування професійних задач.
УМ 2.8. Здатність до аналізу та функціонального моделювання бізнес-процесів, побудови та практичного застосування функціональних моделей робототехнічних системи, методів оцінювання ризиків їх проектування.
КОМ 1. Уміння усної та письмової комунікації українською мовою.
КОМ 2. Уміння усної та письмової комунікації англійською мовою.
АіВ1. Здатність адаптуватися до нових умов.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Комп’ютерний еколого-економічний моніторинг
Прикладні системи штучного інтелекту та інженерія знань
Короткий зміст навчальної програми: Навчальна дисципліна "Математичне моделювання систем еколого-економічного моніторингу" спрямована на вивчення основних принципів і методів математичного моделювання, що використовують для оцінки екологічних та економічних процесів у контексті моніторингу стану довкілля.
Курс включає: основи математичного моделювання; методи аналізу динамічних систем; застосування моделей для управління природними ресурсами та оцінки екологічного стану території; прогнозування та оцінка екологічних ризиків; інструменти та програмні засоби для моделювання еколого-економічних процесів.
Опис: Вступ до математичного моделювання
Актуальність математичного моделювання. Етапи математичного моделювання. Інструменти математичного моделювання. Приклади.
Екологічні показники для моніторингу
Екологічний показник. Основні екологічні показники. Методи моніторингу.
Економічні моделі в контексті екологічного моніторингу
Економічні моделі в екологічному моніторингу. Основні типи економічних моделей в екологічному моніторингу. Приклади застосування економічних моделей.
Моделювання динамічних процесів у природних системах
Моделювання динамічних процесів. Основні етапи моделювання динамічних процесів. Типи моделей.
Оцінка стану довкілля на основі математичних моделей
Оцінка стану довкілля на основі математичних моделей. Основні етапи побудови екологічних моделей. Типи екологічних моделей. Приклади застосування екологічних моделей.
Програмні засоби для еколого-економічного моделювання
Програмні засоби для еколого-економічного моделювання. Основні функціональні можливості програмних засобів. Популярні програмні засоби.
Прогнозування та аналіз даних у системах моніторингу
Прогнозування та аналіз даних у системах моніторингу. Основні етапи прогнозування та аналізу даних. Методи прогнозування. Приклади застосування.
Прикладні задачі моніторингу екологічної безпеки
Прикладні задачі моніторингу екологічної безпеки. Методи моніторингу. Значення моніторингу екологічної безпеки.
Вступ до математичного моделювання
Актуальність математичного моделювання. Етапи математичного моделювання. Інструменти математичного моделювання. Приклади.
Екологічні показники для моніторингу
Екологічний показник. Основні екологічні показники. Методи моніторингу.
Економічні моделі в контексті екологічного моніторингу
Економічні моделі в екологічному моніторингу. Основні типи економічних моделей в екологічному моніторингу. Приклади застосування економічних моделей.
Моделювання динамічних процесів у природних системах
Моделювання динамічних процесів. Основні етапи моделювання динамічних процесів. Типи моделей.
Оцінка стану довкілля на основі математичних моделей
Оцінка стану довкілля на основі математичних моделей. Основні етапи побудови екологічних моделей. Типи екологічних моделей. Приклади застосування екологічних моделей.
Програмні засоби для еколого-економічного моделювання
Програмні засоби для еколого-економічного моделювання. Основні функціональні можливості програмних засобів. Популярні програмні засоби.
Прогнозування та аналіз даних у системах моніторингу
Прогнозування та аналіз даних у системах моніторингу. Основні етапи прогнозування та аналізу даних. Методи прогнозування. Приклади застосування.
Прикладні задачі моніторингу екологічної безпеки
Прикладні задачі моніторингу екологічної безпеки. Методи моніторингу. Значення моніторингу екологічної безпеки.
Методи та критерії оцінювання: Методи оцінювання рівня досягнення здобувачем результатів навчання передбачають:
1. Поточний контроль роботи здобувача:
- тестове опитування;
- індивідуальне усне опитування на лекціях;
- виконання індивідуальної роботи;
- виконання лабораторних робіт.
2. Підсумковий (екзаменаційний) контроль:
Складання екзаменаційного контролю передбачає виконання письмової та усної компонент.
Письмова компонента включає завдання трьох рівнів складності:
- завдання 1-го рівня – тестові завдання;
- завдання 2-го рівня – розв’язування тестових задач;
- завдання 3-го рівня – розв’язування практичних задач.
Критерії оцінювання результатів навчання: -Поточний контроль (ПК) - 40 балів.
Лабораторні заняття (виконання 1 лабораторної роботи – 2 бали)
Виконання тестів у ВНС -15 балів.
Виконання індивідуальної роботи – 11 балів
-Екзаменаційний контроль - 60 балів
письмова компонента - 50 балів.
Усне опитування - 10 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Едельман В. В. "Математичне моделювання в екології", 2020.
2. Жукова Н. А. "Основи математичного моделювання екосистем", 2019.
3. Python для моделювання екосистем. Інструкції та приклади, 2022.
4. Василенко І.А., Чупринов Є.В., Іванченко А.В., Скиба М.І., Воробйова В.І., Галиш В.В. Зелені технології у промисловості: Монографія / І.А. Василенко, Є.В. Чупринов, А.В. Іванченко та ін. – Дніпро: Акцент ПП, 2019. – 366 с. Понеділок Г.В. та інші . Лінійна алгебра та аналітична геометрія.
5. Павленко П. М., Філоненко С. Ф., Чередніков О. М., Трейтяк В. В. М34 Математичне моделювання систем і процесів: навч. посіб. – К. : НАУ, 2017. – 392 с.
6. Кунах О.М., Жуков О.В., Пахомов О.Є. Оцінка стану екосистем та їх компонентів (обрані теми): Навчальнометодичний посібник, ? Дніпро: типографія «АРБУЗ», 2020. – 77 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).