نقشه‌های راه دو، دومین سری از مجموعه فصل‌های این مجموعه آموزشی است. در این فصل، شما کار با نرم‌افزار  STELLA IITM را برای مدل‌سازی سیستم‌های ساده آغاز خواهید کرد. STELLA یک بسته نرم‌افزاری ساده و کاربرپسند است که امکان طراحی و اجرای مدل‌های رایانه‌ای را فراهم می‌کند. نقشه‌های راه دو به بسط و توسعه مفهوم حلقه‌های بازخوردی که در نقشه راه یک معرفی شد، ادامه می‌دهد. همچنین با مفاهیم جدیدی از جمله انتگرال‌گیری گرافیکی، متغیرهای انباشت (Levels) و متغیرهای نرخ‌ (Rates) و همچنین رابطه بین حلقه‌های بازخوردی با متغیرهای انباشت و نرخ‌ آشنا خواهید شد.

توانایی استفاده از رایانه برای مدل‌سازی سیستم‌های دنیای واقعی، مهارتی حیاتی است که با یادگیری بیشتر درباره سیستم‌ها و رفتار آنها، اهمیت فزاینده‌ای خواهد یافت. در این نقشه راه، انتگرال‌گیری گرافیکی به عنوان روشی برای تخمین رفتار سیستم معرفی شد. همچنین چگونگی شناسایی حلقه‌های بازخوردی و طبقه‌بندی آنها به صورت بازخورد مثبت یا منفی تشریح گردید.

چیزهایی که برای نقشه‌های جاده‌ای دو نیاز دارید

نرم‌افزار مدل‌سازی

برای تکمیل نقشه‌ راه دو و نقشه‌ راه‌های بعدی، باید به نرم‌افزار مدل‌سازی دسترسی داشته باشید. راهنماهای نقشه‌های راه و بیشتر مقالات موجود در نقشه‌های راه با استفاده از STELLA II برای مکینتاش نوشته شده‌اند. STELLA II در حال حاضر برای هر دو پلتفرم مکینتاش و ویندوز در دسترس است. Vensim، Powersim و DYNAMO دیگر برنامه‌های نرم‌افزاری هستند که برای ساخت مدل‌های پویایی سیستم طراحی شده‌اند. Vensim توسط Ventana Systems تولید می‌شود که نسخه مقدماتی آن، Vensim PLE، را به صورت رایگان ارائه می‌دهد.

نحوه استفاده از نقشه راه دو  

کتاب «نقشه‌های راه دو» از طریق مقالات و تمرین‌های منتخب، به بررسی مباحث گوناگون در حوزه پویایی سیستم می‌پردازد. قبل از هر مقاله یا تمرین، خلاصه‌ای کوتاه از محتوای مقاله و مهم‌ترین ایده‌های آن ارائه شده است. پس از هر بخش، مهم‌ترین مفاهیم پیش از ورود به مطلب بعدی مورد تاکید قرار می‌گیرد.

هر فصل از «نقشه‌های راه» شامل مقالاتی است به معرفی و تقویت مبانی پویایی سیستم می‌پردازند. برخی دیگر از فصل‌ها بر پرورش مهارت‌های کسب شده از طریق تمرین‌های مختلف یا بازی‌های شبیه‌سازی تمرکز دارند. اکثر فصل‌ها با یک مقاله برجسته از ادبیات موجود در حوزه پویایی سیستم به پایان می‌رسند.

مفاهیم بنیادی پویایی‌ سیستم در مجموعه «نقشه‌های راه» در قالب اصول سیستم ارائه شده است. این اصول در کادرهای ویژه‌ای قرار گرفته‌اند تا با جدا شدن از متن اصلی، بر اهمیت آنها تأکید شود. چینش تدریجی اصول سیستم در این مجموعه به شما امکان می‌دهد هر اصل را چندین بار مرور کنید. هر بار که یک اصل در «نقشه‌های راه» بازنگری می‌شود، شما با یادگیری جنبه‌های جدید از آن اصل، درک پیشین خود را تکمیل خواهید کرد. اصول سیستم هسته مرکزی «نقشه‌های راه» را تشکیل می‌دهند و مطالب خواندنی، تمرین‌ها و مقالات حول این محور طراحی شده‌اند.

به عنوان بخشی از روش یادگیری مارپیچی که در مجموعه «نقشه‌های راه» به کار گرفته‌ایم، بسیاری از مفاهیم در مراحل اولیه به طور مختصر معرفی شده و سپس در ادامه با جزئیات بیشتر توضیح داده خواهند شد. این مجموعه شامل چندین سری مقاله است که در طول فصل‌های متوالی گسترده شده‌اند. هر یک از این سری‌ها بر موضوع خاصی در پویایی سیستم یا پرورش یک مهارت خاص متمرکز شده‌اند. هر سری با یک مقاله ساده آغاز می‌شود و سپس در فصل‌های بعدی، ایده اصلی به تدریج توسعه و بسط می‌یابد.

مقدمه‌ای بر مدل‌سازی کامپیوتری

دو مقاله اول در «نقشه‌های راه دو»، شما را با مبانی مدل‌سازی در نرم‌افزار STELLA آشنا می‌کنند. برای استفاده از این بخش به هیچ تجربه قبلی در کار با نرم‌افزار STELLA یا حتی کامپیوتر نیاز ندارید. ما گام به گام، از روشن کردن کامپیوتر تا ساخت یک مدل عملی در STELLA، همراه شما خواهیم بود.

در صورت تمایل به استفاده از نرم‌افزارهای دیگر برای مطالعه مجموعه «نقشه‌های راه»، پیشنهاد می‌کنیم زمان کافی برای آشنایی با نرم‌افزار مدنظر خود اختصاص دهید. یک آموزش مقدماتی برای نرم‌افزار Vensim PLE در پایان نقشه‌های راه دو گنجانده شده است. همچنین مطالعه مستندات این نرم‌افزار که در وب‌سایت Ventana در دسترس است، توصیه می‌شود. این راهنما با ارائه مجموعه‌ای از آموزش‌های جذاب، مروری بر مفاهیم پویایی‌ سیستم و معرفی جامعی از نرم‌افزار Vensim ارائه می‌دهد.

اصل سیستمی شماره ۲:

متغیرهای سطح‌ و نرخ‌ اجزای بنیادی ساخت حلقه‌ها هستند. 

در این بخش به بررسی دو مقاله زیر پرداخته می‌شود:

The First Step by Leslie A. Martin 
  این مقاله به مرور مبانی پویایی‌ سیستم می‌پردازد و اصطلاحات و مفاهیم کلیدی را معرفی می‌کند. این آموزش، شما را در ساخت اولین مدل‌هایتان در STELLA راهنمایی کرده و در استفاده از خود نرم‌افزار نیز کمکتان خواهد کرد. این مقاله مطالب مهم و گسترده‌ای را پوشش می‌دهد و به شما کمک می‌کند تا دو سیستمِ با یک متغیر انباشت با نرخ‌های چندگانه را بسازید، تحلیل کنید و آزمایش نمایید. همچنین مفاهیم متغیرهای انباشت و جریان و نقش اساسی آنها در ساخت مدل‌های سیستم را توضیح می‌دهد.

اصل سیستمی شماره ۳:

سطح‌ها و نرخ‌ها بر اساس واحد اندازه‌گیری از یکدیگر متمایز نمی‌شوند

Beginner Modeling Exercises by Leslie A. Martin 
  این مقاله، این فرصت را به شما می‌دهد تا دانش کسب‌شده از نقشه‌های راه یک و دو را محک بزنید. در این تمرین‌ها از شما خواسته می‌شود تا متغیرهای انباشت و جریان را تشخیص دهید، بین جریان‌های ورودی و خروجی تمایز قائل شوید، نمودارهای انباشت و جریان را ترسیم کنید و سناریوهای کوتاه را به معادلات مربوط به انباشت و جریان‌ تبدیل نمایید. تمرین‌های مدل‌سازی مرور مناسبی بر مباحث مطرح‌شده در نقشه‌های راه یک و دو تا این مرحله محسوب می‌شوند. توانایی انجام این تمرین‌ها ضروری است و در صورت نیاز، توصیه می‌شود پیش از ادامه کار با مجموعه «نقشه‌های راه»، برخی مطالب را بار دیگر مطالعه کنید.

بازخورد

در این بخش به بررسی مقاله زیر پرداخته می‌شود

Introduction to Feedback 5 by Leslie A. Martin 
  این مقاله به شما می‌آموزد که چگونه روابط علت و معلولی را ردیابی کنید و یاد خواهید گرفت که چگونه بین حلقه‌های بازخوردی مثبت و منفی تمایز قائل شوید. در این مقاله چندین ساختار بازخوردی ساده را مشاهده خواهید کرد که باید بتوانید آنها را در مدل‌های دیگران شناسایی کنید و سپس در مدل‌های خود نیز به کار بگیرید.

تمرین‌های انتگرال‌گیری گرافیکی

نرم‌افزارهایی مانند STELLA II ابزارهای بسیار قدرتمندی در شبیه‌سازی سیستم‌ها محسوب می‌شوند. با این حال،باید بتوانیم بدون استفاده از کامپیوتر نیز رفتار سیستم را تخمین بزنیم. مقاله بعدی، روش انتگرال‌گیری گرافیکی را معرفی می‌کند.

Graphical Integration Exercises Part 1:  Exogenous Rates by Alice Oh 
  این مقاله، اولین نوشته از مجموعه‌ای درباره انتگرال‌گیری گرافیکی است که در آن، روش‌های انتگرال‌گیری گرافیکی برای سیستم‌های دارای نرخ‌های ثابت مثبت و منفی و تابع پله‌ای توضیح داده شده است. در این مقاله از شما چند تمرین به شما داده می‌شود که می‌توانید پاسخ‌های خود را در پیوست کتاب بررسی کنید. روش انتگرال‌گیری گرافیکی برای تخمین رفتار بسیاری از سیستم‌ها بسیار مفید است. درک کامل این روش پیش از مطالعه مقاله بعدی این مجموعه ضروری می‌باشد.

متغیرهای انباشت و نرخ

این بخش به بررسی مقاله زیر پرداخته می‌شود.

Introduction to Computer Simulation, Chapter 13 Levels and Rates by Nancy Roberts et al. 
  این مقاله، نمودارهای انباشت و جریان را به عنوان تکاملی از نمودارهای حلقه‌ای علی و معلولی توضیح می‌دهد. همچنین معادلات مربوط به متغیرهای موجود در نمودارهای انباشت و جریان نیز تشریح خواهند شد. معادلات ارائه شده در این مقاله به زبان شبیه‌سازی داینامو نوشته شده‌اند. داینامو یک زبان شبیه‌سازی رایانه‌ای مبتنی بر معادلات است که بین سال‌های ۱۹۶۳ تا ۱۹۸۶ در پویایی‌شناسی سیستم مورد استفاده قرار می‌گرفت. بنابراین راهنمایی‌های لازم برای درک معادلات داینامو و تبدیل آنها به معادلات قابل استفاده در نرم‌افزار STELLA ارائه خواهد شد.  این مقاله به شما تجربه بیشتری در استفاده و ایجاد نمودارهای انباشت و جریان و نحوه وارد کردن معادلات مربوطه برای مدل‌ها در نرم‌افزار STELLA می‌دهد.

اصل سیستمی شماره 4:

متغیرهای انباشت، در واقع انباشت در طول زمان است (انتگرال‌ها)
متغیرهای انباشت، مقادیری هستند که در طول زمان انباشته می‌شوند. متغیرهای انباشت، متغیرهای نرخ‌ را در سیستم تجمیع می‌کنند.