CÁC mô HÌNH và PHẦN mềm tối ưu CHƯƠNG 6

Chương VI KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC MÔ HÌNH TỐI ƯU TRONG NÔNG NGHIỆP Các mô hình tối ưu có vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực nông nghiệp như: - Quy hoạch sử dụng đất tài nguyên hợp lý, chuyển đổi cấu trồng – vật nuôi nhằm đạt hiệu kinh tế, hiệu sử dụng đất tài nguyên, hiệu sinh thái môi trường - Hoạch định sách tối ưu quản lý hệ thống nông – lâm – ngư nghiệp sở thu thập khai phá liệu thực tế - Tin sinh học, bảo vệ thực vật, công nghệ chế biến, thiết kế chế tạo máy nông nghiệp, thiết bị tự động hoá… Ngoài ra, nhiều lĩnh vực nông nghiệp khác mà mô hình tối ưu mang lại lợi ích thiết thực Một số ví dụ được đề cập tới chương I minh hoạ rõ ràng cho vấn đề Đó vấn đề nghiên cứu chuyên khảo (study cases) Khoa Công nghệ thông tin phối hợp với chuyên gia nhiều lĩnh vực cộng tác triển khai thực tế Qua vấn đề nghiên cứu khảo sát nhận thấy tầm quan trọng việc đưa mô hình tối ưu để giải toán thực tiễn Để thiết lập mô hình tối ưu phải xác định rõ yêu cầu, mục tiêu cụ thể cần đạt tới, điều kiện hạn chế (ràng buộc) toán, yếu tố (biến định) cần xem xét phải bỏ nhiều công sức để thu thập liệu thực tế đa dạng có độ tin cậy cao Sau đó, cần lựa chọn phương pháp tối ưu toán học phù hợp làm công cụ để giải mô hình Việc phân tích kết tính toán đạt triển khai, đánh giá kiểm nghiệm phương án tối ưu thực tế cần nên thận trọng xác với cộng tác chặt chẽ chuyên gia lĩnh vực nông nghiệp chuyên gia toán – tin ứng dụng NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU Các phương pháp tối ưu toán học áp dụng lĩnh vực nông nghiệp đa dạng hầu hết lĩnh vực kinh tế – xã hội khác Đó phương pháp tối ưu đơn mục tiêu đa mục tiêu, tuyến tính phi tuyến với biến liên tục, nguyên hỗn hợp nguyên Các tham số mô hình số thực thông thường, hệ số ngẫu nhiên / biến ngẫu nhiên, hệ số mờ tuỳ theo chất chúng vấn đề cần giải Vì vậy, phương pháp tối ưu cổ điển, áp dụng phương pháp quy hoạch ngẫu nhiên quy hoạch mờ Một số khía cạnh của quy hoạch ngẫu nhiên quy hoạch mờ đề cập tới báo C Mohan Nguyễn Hải Thanh “An interactive satisficing method for solving multiobjective mixed fuzzy-stochastic programming problems”, International Journal for Fuzzy Sets and Systems, Vol 117, No.1, pp 61-79, 2001, báo Nguyễn Tuấn Anh Nguyễn Hải Thanh, “Ứng dụng mô hình toán học nhằm nâng cao hiệu sử dụng đất 92 cho nông hộ địa bàn huyện Trùng Khánh, tính Cao Bằng”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, Tập 4, Số 4+5, trang 175–182, 2006 Có thể nhận thấy rằng, liệu đầu vào mục tiêu, yêu cầu đưa ra, nhìn chung, coi không đổi / tĩnh (static) khoảng thời gian ngắn Chúng biến đổi cách khách quan sửa chỉnh cách chủ quan, từ giai đoạn tới giai đoạn khác, phù hợp với kết đạt Việc giải toán quy hoạch dài hạn đòi hỏi phải nghiên cứu áp dụng phương pháp tối ưu đa dạng phương pháp quy hoạch động (dynamic programming), phương pháp mô (simulation methods) nhiều phương pháp tối ưu khác Lý thuyết tối ưu toán học gắn liền chặt chẽ với lý thuyết định người định hay tập thể / nhóm người định Ngày nay, lĩnh vực khoa học quản lý / toán ứng dụng áp dụng rộng rãi nhiều chuyên ngành, bao gồm nhiều lĩnh vực nông nghiệp quản lý kinh tế ông nghiệp, sử dụng đất tài nguyên, dự báo thị trường nông sản định đầu tư… Có thể nói, lý thuyết tối ưu toán học tỏ hiệu việc “khai phá liệu” lý thuyết định lại công cụ mạnh việc “khai phá kinh nghiệm tri thức” XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM TỐI ƯU Việc tìm kiếm phương án khả thi hợp lý cho mô hình tối ưu thiết lập được, kiểm nghiệm phân tích phù hợp kết với liệu thực tế đa dạng đòi hỏi phải tạo chương trình máy tính đủ mạnh Hơn nữa, chương trình cần đóng gói thành phần mềm dễ sử dụng, có giao diện thân thiện với người dùng Điều giúp cho chuyên gia lĩnh vực nông nghiệp khai phá liệu nông nghiệp cách hiệu cho phép họ tìm hiểu sâu mô phát huy kinh nghiệm tri thức chuyên ngành sẵn có Việc xây dựng sử dụng phần mềm tối ưu thúc đẩy khoa học mô hình hoá tính toán khoa học phát triển rộng rãi chuyên ngành nông nghiệp Các phần mềm thương phẩm đóng gói nước (chẳng hạn Excel, Lingo, v.v…) cung cấp đầy đủ công cụ cần thiết để giải toán, mô hình tối ưu phát sinh từ thực tế lĩnh vực kinh tế nông nghiệp, quản lý sử dụng đất tài nguyên, khí - tự động hoá nông nghiệp Nói riêng, mô hình tối ưu phi tuyến mục tiêu, mô hình tối ưu đa mục tiêu thường gặp đào tạo nghiên cứu khoa học, phần mềm tính toán khoa học chưa sẵn có Vì vậy, vấn đề xây dựng qui trình tính toán, thiết kế thuật giải cài đặt hệ chương trình máy tính – phần mềm tối ưu vấn đề liên ngành nhiều chuyên ngành nông nghiệp chuyên gia toán học tin học quan tâm Kinh nghiệm thiết kế phần mềm tối ưu RST2AU, MULTIOPT PRELIME cho thấy vấn đề đòi hỏi người thiết kế phải có sở vững phương pháp mô hình hoá, phương pháp tối ưu, có kiến thức thuật giải lập trình, biết cách cộng tác với chuyên gia lĩnh vực nông nghiệp 93 Tuy nhiên, việc khai thác tối đa 100% tính phần mềm tối ưu có vấn đề cần trọng cho toán lĩnh vực nông nghiệp XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH CÀI ĐẶT TRÊN MẠNG MÁY TÍNH Đối với toán lớn lĩnh vực quản lý hệ thống nông nghiệp, phần mềm tối ưu đơn lẻ, chuyên biệt tỏ không thật hiệu Có thể nhận thấy rằng, sở liệu hệ thống nông nghiệp lớn, cần bổ sung, cập nhật xử lý Nhiều định quản lý xây dựng dựa sở áp dụng phương pháp mô hình hoá bao gồm mô hình phân tích / chế mô hình tiện dụng phương pháp toán học đa dạng như: xử lý thống kê, tối ưu hoá, lý thuyết định, mô ngẫu nhiên… Chính vậy, phần mềm tính toán khoa học định cần tích hợp thành hệ phần mềm hỗ trợ định để xử lý liệu thu thập Việc tạo hệ hỗ trợ định cho toán quản lý hệ thống nông nghiệp Việt nam vấn đề nghiên cứu quan trọng thiết thực, nhằm thực chủ trương nhà nước vấn đề chuyển đổi cấu kinh tế nông nghiệp kinh tế hàng hoá - thị trường có định hướng Một hướng nghiên cứu gần “Xây dựng hệ hỗ trợ định quy hoạch sử dụng quản lý đất nông nghiệp địa bàn cấp huyện” (đề tài cấp triển khai) Trước hết, cần lựa chọn mô hình thích hợp (có thể tích hợp từ mô hình khác nhau) Chúng lựa chọn mô hình sau để tích hợp xây dựng mô hình tổng thể - Mô hình tối ưu đa mục tiêu: Cần lựa chọn biến định, đưa mục tiêu cần tối ưu hoá (có thể tiêu chuẩn tổ chức sử dụng đất hợp lý, bảo vệ môi trưòng cân sinh thái…), xác định điều kiện hạn chế / ràng buộc (dựa nguồn dự trữ có, dự báo thị trường công nghệ mới, kinh nghiệm hộ nông dân, sách qui chế cấp vĩ mô…) Mô hình tối ưu đa mục tiêu áp dụng chủ yếu địa bàn cấp xã - Mô hình định tập thể: Trước hết, cần lượng hoá đánh giá ý kiến chuyên gia nhiều lĩnh vực khác Sau đó, đưa mô hình để xử lý ý kiến cách tương tác nhằm cuối tìm đánh giá thống tập thể chuyên gia Mô hình định tập thể áp dụng để hỗ trợ cho việc lượng hoá tiêu định tính kinh tế – xã hội chọn phương án quy hoạch sử dụng đất cho địa bàn cấp xã / cấp huyện - Mô hình mô phỏng: Trước hết, cần phải xử lý thống kê số liệu thu kết hợp với số liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xây dựng sở liệu động nguồn dự trữ, sinh thái môi trường, dự báo thị trường nông sản, liệu kinh nghiệm truyền thống hộ nông dân tiêu, sách cấp vi mô Sau đó, áp dụng mô để tìm phương án tối ưu quy hoạch sử dụng đất cho địa bàn xã tổng hợp cho địa bàn cấp huyện 94 Dữ liệu thực tế Triển khai , phân tích , đánh giá, sửa đổi Xây dựng sở liệu hệ thông tin nông nghiệp Xử lý thống kê, GIS Lựa chọn phương án, thử nghiệm, phân tích, đánh giá Xử lý liệu máy tính, qua hệ phần mềm tích hợp Ra định dựa ý kiến chuyên gia Các phương án Lựa chọn phương án hợp lý Sơ đồ hệ hỗ trợ định quy hoạch sử dụng đất Các phương pháp toán ứng dụng áp dụng để giải mô hình là: - Phương pháp hàm thoả dụng tổ hợp phương pháp mức ưu tiên để giải mô hình tối ưu đa mục tiêu - Phương pháp Delphi Delowa hỗ trợ định nhóm / tập thể - Phương pháp mô để giải toán quy hoạch sử dụng đất địa bàn cấp huyện - Phương pháp lập luận xấp xỉ dựa lô gíc mờ lô gíc ngôn ngữ Để hỗ cho việc sửa chỉnh định trung gian tìm định cuối việc quy hoạch sử dụng quản lý đất địa bàn cấp huyện, hệ hỗ trợ định xây dựng triển khai theo sơ đồ Các phương pháp nêu tiết hoá thuật giải nhằm xây dựng hệ phần mềm tích hợp Cũng cần ý để xây dựng triển khai thành công hệ hỗ trợ định, cần: - Đưa phương pháp lượng hoá thích hợp tiêu định tính môi trường - xã hội, - Biết cách phân tích / kiểm nghiệm kết tính toán hệ hỗ trợ định cung cấp, - Đưa phương pháp thu thập xử lý ý kiến nông dân chuyên gia 95 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Nghĩa, Tối ưu hoá, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, 2000 Phan Quốc Khánh, Trần Huệ Nương, Quy hoạch tuyến tính, Nxb Giáo dục, 2003 Nguyễn Hải Thanh, Mô hình toán tối ưu xây dựng cấu trồng, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp Bộ mã số B99 – 32 - 54, 2001 Nguyễn Hải Thanh (chủ biên) tác giả khác, Tin học ứng dụng ngành nông nghiệp, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 2005 Nguyễn Hải Thanh, Toán ứng dụng, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội, 2005 Nguyễn Hải Thanh, Tối ưu hoá, Giáo trình cho ngành Công nghệ thông tin Tin học, Nhà xuất Bách khoa, Hà Nội, 2006 M S Bazaraa, C M Shetty, Nonlinear programming: Theory and algorithms, John Wiley and Sons, New York, 1990 B E Gillett, Introduction to operations research: A computer–oriented algorithmic approach, McGraw–Hill, New York, 1990 Sy−Ming Guu and Yan−Kuen Wu, Two− phase approach for solving the fuzzy linear programming problem, International Journal Fuzzy Set and Systems, Vol 107, pp 191−195, 1996 10 George J Klir, Fuzzy sets and fuzzy logic, theory and application, Prentice Hall, 1995 11 C Mohan and Nguyen Hai Thanh (1997), “A fuzzifying approach to stochastic programming”, Opsearch, Vol 34, No 2, pp 73-96 12 C Mohan and Nguyen Hai Thanh (1998), “Reference direction method for solving multiobjective fuzzy programming”, European Journal of Operational Research, Vol 107, pp 599-613 13 C Mohan and Nguyen Hai Thanh (1999), “Preference level interactive method for solving multiobjectve fuzzy programming problems”, Asia-pacific Journal of Operational Research, Vol 16, pp 63-86 14 C Mohan and Nguyen Hai Thanh (1999), “A controlled random search technique incorporating the simulated annealing concept for solving integer and mixed integer global optimization problems”, Computational Optimization and Applications, Vol 14, pp 103-132 15 C Mohan and Nguyen Hai Thanh (2001), “An interactive satisficing method for solving multiobjective mixed fuzzy-stochastic programming problems”, International Journal for Fuzzy Sets and Systems, Vol 117, No.1, pp 61-79 16 A Osyczka, Multicriterion Optimization in Engineering with Fortran Programs, Ellis Horwood Limited, New York, 1984 17 H A Taha, Operations research, MacMillan, New York, 1989 96 ... khai) Trước hết, cần lựa chọn mô hình thích hợp (có thể tích hợp từ mô hình khác nhau) Chúng lựa chọn mô hình sau để tích hợp xây dựng mô hình tổng thể - Mô hình tối ưu đa mục tiêu: Cần lựa chọn... phương pháp mô hình hoá bao gồm mô hình phân tích / chế mô hình tiện dụng phương pháp toán học đa dạng như: xử lý thống kê, tối ưu hoá, lý thuyết định, mô ngẫu nhiên… Chính vậy, phần mềm tính toán... khí - tự động hoá nông nghiệp Nói riêng, mô hình tối ưu phi tuyến mục tiêu, mô hình tối ưu đa mục tiêu thường gặp đào tạo nghiên cứu khoa học, phần mềm tính toán khoa học chưa sẵn có Vì vậy,