Arvutusmudelite

Arvutusmudelite mõiste hõlmab matemaatiliste, statistiliste või algoritmiliste vahendite kogumit, mis kirjeldab või simuleerib reaalse süsteemi käitumist. Nende eesmärk on pakkuda arusaamist, ennustada tulevikusündmusi ja testida erinevaid stsenaariume enne tegelikke rakendusi. Mudelid on tavaliselt lihtsustused, mis esindavad süsteemi olulisi omadusi ning põhinevad valemitel, reeglitel või andmetel.

Arvutusmudelite põhielemendid on muutujad, parameetrid, omaduste kirjeldused ja reeglid või võrrandid, mis kirjeldavad süsteemi toimimist. Sõltuvalt mudeli olemusest eristatakse deteministlikke ja stohastilisi mudelid, pidevaid ja diskreetseid mudelid ning andmepõhiseid (data-driven) ja mehhaanilisi (mechanistic) mudelid. Levinud tüübid on matemaatilised mudelid, simulatsioonimudelid, agent-põhised mudelid ja andmepõhised mudelid; keerukamate süsteemide puhul kasutatakse sageli kombineeritud lähenemisi.

Mudeli arendus hõlmab elutsüklit: kontseptuaalne mõtisklus, struktuuri ja matemaatika valik, kalibreerimine (parameetrite otsing), verifitseerimine ja valideerimine (mudeli kontrollimine vastavuse jaotanud andmetele), ning tundlikkuse ja scenario analüüs. Oluline on dokumentatsioon, andmete kvaliteet ja mudeli piirangud, mis mõjutavad tulemuste usaldusväärsust ja rakendatavust.

Kasutusalad hõlmavad prognoosimist ja planeerimist erinevates valdkondades, nagu meteoroloogia ja kliimamudelid, epidemioloogia, majandus- ja finantsmudelid, logistika, transport ning insener-tehnilised süsteemid. Arvutusmudelite väärtus seisneb võimaluses simuleerida ja võrrelda erinevaid stsenaariume ilma reaalse maailma riskide ja kuludeta. Samas kaasnevad piirangud seoses andmete kvaliteedi, mudeli valikute ja ebakindluse ning tulemuste tõlgendamisega.