Poisk eksperimental'nyh dannyh nablyudenii ya konechno zhe prodolzhu, a seichas ya nachal
provodit' predvaritel'nye eksperimenty po opredeleniyu optimal'nyh skorostei Solnechnoi
sistemy (po osyam koordinat) i skorosti rasprostraneniya gravitacii, po kriteriyu, kogda dannye
po vekovym smesheniyam parametrov orbit, poluchennye na N'yutonovskoi matematicheskoi modeli
Solnechnoi sistemy, gde uchtena skorost' rasprostraneniya gravitacii, budut minimal'no
otlichat'sya ot dannyh nablyudenii. Parametry orbit reshil poka vychislyat' tol'ko dlya Merkuriya,
t.k. eti eksperimenty yavlyayutsya poka bol'she poiskovymi. Pri etom, dlya opredeleniya optimal'nyh
parametrov sistemy ya budu ispol'zovat' mnogofaktornoe planirovanie. I seichas uzhe vypolnil
pervuyu seriyu eksperimentov dlya chetyrehfaktornogo plana Boksa, gde byli sleduyushie znacheniya
nulevyh urovnei i intervalov var'irovaniya parametrov VXsys=0+/-100, VYsys=0+/-100, VZsys=0+/-
100 i Vgr=11*Vsv+/-10*Vsv, gde skorosti sistemy v km/s, a skorost' gravitacii v dolyah
skorosti sveta Vsv. Voobshe to pri poiskovyh opytah ne ispol'zuyut mnogofaktornoe
planirovanie, a ispol'zuyut gradientnye metody, no mne hotelos' pobystree proverit' chast'
programmy, otvechayushuyu za mnogofaktornoe planirovanie, i po etomu ya srazu nachal s nego. A
seichas, chtoby bylo bolee ponyatno o chem budet idti rech', ya korotko izlozhu osnovy
mnogofaktornogo planirovaniya.
Mnogofaktornoe planirovanie otlichaetsya ot
odnofaktornogo, kogda v kazhdom novom eksperimente izmenyaetsya znachenie tol'ko odnogo
parametra (faktora), tem, chto v kazhdom novom eksperimente izmenyayutsya po opredelennomu planu
vse parametry. A posle obrabotki eksperimental'nyh dannyh my poluchaem uravnenie regressii
(chashe vsego kvadratichnuyu approksimaciyu), kotoroe otrazhaet vliyanie vseh parametrov na
kriterii optimizacii (celevuyu funkciyu). Esli u nas odnofaktornyi eksperiment to my poluchim
takoe uravnenie
Y=k0+k1*X1+k2*X1^2 (1)
gde Y kriterii optimizacii, kotoryi
nado minimizirovat' ili maksimizirovat', X1 optimiziruemyi parametr, a k0,k1 i k2
koefficienty, kotorye my poluchaem metodom naimen'shih kvadratov pri statisticheskoi obrabotke
dannyh. A vot, esli u nas budet 4-e parametra, to my poluchim uravnenie regressii sleduyushego
vida
Y = k0 + k1*X1 + k2*X2 + k3*X3 + k4*X4 +
+ k5*X1*X2 + k6*X1*X3 + k7*X1*X4 +
k8*X2*X3 + k9*X2*X4 + k10*X3*X4 +
+ k11*X1^2 + k12*X2^2 + k13*X3^2 + k14*X4^2 (2)
Principial'no eto uravnenie otlichaetsya ot uravneniya, poluchennogo pri odnofaktornom
planirovanie, nalichiem smeshannyh koefficientov k5 k10, kotorye otrazhayut smeshannoe vliyanie
parametrov na kriterii optimizacii. Zadavaya znacheniya parametrov v kazhdom eksperimente po
opredelennomu planu, my poluchaem minimal'noe kolichestvo eksperimentov neobhodimoe dlya
polucheniya zavisimosti (2). Plany byvayut raznye i, naprimer, v programme Plank ya ispol'zoval
chetyre raznyh plana -ortogonal'nyi, rotatabel'nyi, uniformrotatabel'nyi i pochti D-
optimal'nyi Boksa. Otlichayutsya oni raznym kolichestvom urovnei var'irovaniya faktorov,
velichinoi zvezdnogo plecha i kolichestvom nulevyh tochek, a v konechnom itoge eto vliyaet na to
kak budet razmazana informaciya po gipersfere. Mne, naprimer, bol'she nravyatsya pochti D-
optimal'nye plany Boksa i imenno takoi plan my i budem ispol'zovat'.
Dlya polucheniya
uravneniya (2) nam neobhodimo po planu Boksa vypolnit' 24 eksperimenta. U etogo plana faktory
var'iruyutsya tol'ko na 3-h urovnyah (vklyuchaya nulevoi) i zvezdnoe plecho budet ravno 1. Obychno v
planah 0 oznachaet, chto parametr beretsya na nulevom urovne, +1 na nulevom urovne plyus
interval var'irovaniya i -1 - na nulevom urovne minus interval var'irovaniya, a t.k. u nas
zvezdnoe plecho ravno 1 i urovnei vsego tri, mozhno pisat' prosto 0 + - i po etomu plan Boksa
dlya chetyreh faktorov budet vyglyadet' sleduyushim obrazom
1 + + + +
2 + + + -
3
+ + - +
4 + + - -
5 + - + +
6 + - + -
7 + - - +
8 + - - -
Sleduyushie 8 opytov povtoryayut pervye 8. Tol'ko pervyi parametr prinimaet krugom
znachenie -1.
17 + 0 0 0
18 0 0 0
19 0 + 0 0
20 0 0 0
21 0 0 +
0
22 0 0 0
23 0 0 0 +
24 0 0 0
Posle obrabotki dannyh
vychislitel'nyh eksperimentov my poluchim uravnenie (2), kotoroe (esli u nas poluchilas'
poverhnost', ne imeyushaya sedlovyh tochek) differenciruem po X1, X2, X3, X4 i poluchaem 4-e
algebraicheskih uravneniya. Reshaya teper' sistemu etih uravnenii, nahodim optimal'nye znacheniya
parametrov X1, X2, X3, X4 pri kotoryh nasha celevaya funkciya (kriterii optimizacii) prinimaet
minimal'noe ili maksimal'noe znachenie. V nashem sluchae nam nuzhno minimal'noe znachenie, t.k.
optimizaciyu my vedem po minimal'noi raznosti poluchennogo pri vychislitel'nom eksperimente
znacheniya vekovogo smesheniya parametra i znacheniya parametra poluchennogo pri obrabotke dannyh
naturnyh passivnyh eksperimentov (dannyh nablyudenii). Konkretno u menya v programme kriterii
optimizacii vychislyaetsya po formule
Yu0(U) = SUMi,j ( kVesa(I, J) * Abs((YRas(I, J, U) -
YNab(I, J)) / YNab(I, J)) / 100) (3)
Gde: Yu0(U) raznica mezhdu raschetnym YRas(I, J,
U) i nablyudaemym YNab(I, J) znacheniem vekovogo smesheniya v U-om eksperimente (U=1...24) dlya
I oi planety i J-go parametra
kVesa(I, J) vesovoi koefficient J-ogo parametra dlya I
oi planety (ot 1 do 100).
Programma Solsys5 pozvolyaet proizvol'no vybirat' planety i
parametry, po kotorym nado proizvodit' optimizaciyu, a vesovye koefficienty zadayutsya vruchnuyu
samim issledovatelem v faile SolsysPlan.dat, gde zadayutsya takzhe i nulevye urovni parametrov
i ih intervaly var'irovaniya (zadayutsya programmno). Voobshe to poluchenie edinyh kriteriev
optimizacii pri reshenie mnogokriterial'nyh zadach vopros dazhe bolee slozhnyi, chem problema
vekovyh smeshenii parametrov orbit, i ya obychno terpet' ne mogu kogda ispol'zuyut edinye
kriterii optimizacii, poluchennye po principu avtomotovelofotoprimusradioruzh'e ili s
primeneniem vesovyh koefficientov. Pravda podobnymi fokusami, gde procvetaet mahrovyi
sub'ektivizm, chashe vsego pol'zuyutsya issledovateli social'no-ekonomicheskih ili tehniko-
ekonomicheskih sistem. I mne dazhe prishlos' korennym obrazom modernizirovat' funkcional'no-
stoimostnoi analiz, chtoby mozhno bylo ob'ektivnym putem poluchit' edinyi kriterii optimizacii
dlya social'no-ekonomicheskih ili tehniko-ekonomicheskih sistem. No v nashem sluchae, t.k.
vliyanie vseh parametrov na edinyi kriterii optimizacii odnoi prirody i nosit kolichestvennyi
harakter, ya schitayu vpolne priemlemym ispol'zovanie vesovyh koefficientov dlya polucheniya
edinogo kriteriya optimizacii, hotya nizhe i privozhu dannye optimizacii po kazhdomu parametru
otdel'no.
Seichas ya vypolnil vse 24 eksperimenta plana, no kak okazalos' dannye po
nekotorym eksperimentam, kogda skorost' gravitacii byla na nizhnem urovne, t.e. ravna odnoi
skorosti sveta, poluchilis' ne prigodnymi dlya polucheniya za zadannyi promezhutok vremeni (400
let) dannyh po vekovym smesheniyam parametrov orbit. Na privedennom nizhe risunke dany grafiki
izmeneniya parametrov orbit dlya 2-go eksperimenta plana, t.e. s parametrami +,+,+,-.
http://ser.t-k.ru/Ris/Plan1.gif
(zerkalo http://modsys.narod.ru/Ris/Plan1.gif)
Kak vidim, dannye po perigeliyu i ekscentrisitetu hot' i ne ochen' horoshego kachestva,
no prigodny dlya obrabotki, a vot dannye po uglu voshozhdeniya i uglu naklonu mozhno
ispol'zovat' tol'ko dlya nebol'shogo promezhutka vremeni po tomu, chto ugol naklona orbity
Merkuriya za 150 let umen'shilsya ot 7 do 3 gradusov, a potom nachal opyat' uvelichivat'sya. A ugol
voshodyashego uzla za eto vremya umen'shilsya s 48 gradusov do nulya, a potom programma stala
vydavat' ne minus 1 gradus, a 359 gradusov. Estestvenno pri takih masshtabnyh izmeneniyah
parametrov orbit ya ne mogu approksimirovat' ih ni lineinoi, ni dazhe kvadratichnoi
zavisimost'yu, chtoby naiti vekovye smesheniya. I v sleduyushei versii programmy ya postarayus' chto
nibud' pridumat', chtoby izbavit'sya hotya by ot skachka v ugle voshozhdeniya, naprimer, budu ego
opredelyat' v radianah. A dlya togo, chtoby vypolnit' kachestvennye eksperimenty na etoi versii
programmy nado budet ili umen'shit' intervaly var'irovaniya skorostei sistemy po osyam ili
uvelichit' nulevoi uroven' skorosti gravitacii. No, ne smotrya na ne ochen' horoshee kachestvo
eksperimental'nyh dannyh, dlya illyustracii teoreticheskogo materiala, ya ih vse taki obrabotal
i nashel koefficienty dlya 2-h uravnenii (2) po smesheniyu perigeliya Merkuriya i po smesheniyu ego
ekscentrisiteta, hotya, kak sleduet iz uravneniya (3) mozhno bylo by i srazu poluchit' odno
uravnenie po edinomu kriteriyu optimizacii. I nizhe Vy vidite kak po uravneniyam (2) kazhdyi iz
parametrov vliyaet na kriterii optimizacii, kogda ostal'nye parametry zafiksirovany na
nulevyh urovnyah.
http://ser.t-
k.ru/Ris/Box1.gif (zerkalo http://modsys.narod.ru/Ris/Box1.gif)
V
principe nichego interesnogo na etih grafikah net, i my vidim to, o chem ya uzhe skazal vyshe.
T.e. pri teh skorostyah rasprostraneniya gravitacii, kotorye ya ispol'zoval v vychislitel'nyh
eksperimentah, vse optimal'nye skorosti sistemy po osyam ... Z zhmutsya k nulevomu urovnyu, a
optimal'noe znachenie skorosti rasprostraneniya gravitacii nahoditsya yavno za predelami
var'irovaniya (v storonu uvelicheniya). Hotya, pri bol'shom zhelanii, i po uzhe poluchennym
uravneniyam (2) mozhno chisto matematicheski naiti optimal'nye skorosti sistemy i optimal'nuyu
skorost' rasprostraneniya gravitacii. Vot tol'ko v nashem sluchae etogo delat' nikak nel'zya
(dazhe esli ochen' hochetsya), t.k. optimal'noe znachenie skorosti rasprostraneniya gravitacii
nahoditsya yavno za predelami var'irovaniya parametrov. A ya lichno, k tomu zhe, starayus' eshe
poluchit' vsegda optimum ne prosto v predelah intervala var'irovaniya parametrov, no i pri
minimal'nyh intervalah var'irovaniya parametrov i chtoby optimum poluchilsya vblizi nulevogo
urovnya i po kazhdomu parametru otdel'no (ne ochen' to ya vse taki doveryayu logike matematicheskoi
celesoobraznosti i kombinirovannym kriteriyam optimizacii). No pri pravil'nom podbore vesovyh
koefficientov kombinirovannyi kriterii optimizacii mozhet okazat'sya ochen' dazhe
polezen.
V dopolnenie k sdelannym vyvodam mogu takzhe skazat', chto, kak izvestno iz
literaturnyh istochnikov, absolyutnaya skorost' Solnechnoi sistemy, po dannym reliktovogo
izlucheniya, sostavlyaet VXsys= -358, VYsys= 57, VZsys= -73 km/s, t.e. intervaly var'irovaniya
skorosti sistemy ya zadal v plane vpolne priemlemye i, sledovatel'no, esli moya model'
pravil'no otrazhaet ob'ektivnuyu real'nost', prichina stol' sil'nyh izmenenii parametrov orbit
zaklyuchaetsya v ochen' malen'koi skorosti gravitacii. Po etomu ya seichas vypolnyu novyi plan, gde
skorost' gravitacii zadam Vgr=50*Vsv+/-30*Vsv.
S nailuchshimi pozhelaniyami Sergei Yudin.