[Список Лекций] [Вклад Л.В. Канторовича в экономическую науку] [Вычислительные методы] | [<<] [<] [^] [>] [>>] |
Вклад Л.В. Канторовича в экономическую науку
Вычислительные методы
Переходя к вычислительным методам, следует указать, что главный момент в методе Канторовича в 1939 г. — введение некоторых переменных, названных «разрешающими множителями», с интерпретацией, аналогичной множителям Лагранжа в классических задачах определения экстремума. Это, однако, нечто гораздо большее, чем тривиальная модификация классического анализа, поскольку линейность и ограничения в виде неравенств выдвигают совершенно новые математические проблемы. Канторович показал, что если значения этих множителей известны для некоторой задачи, то значения первоначальных неизвестных — переменных, которые характеризуют производственные, транспортные планы и т. п. в натуральных единицах — можно найти сравнительно просто. Как правило, число таких множителей будет намного меньше числа переменных, характеризующих физический план. Поэтому многообещающим должен быть подход, состоящий в попытке найти значения этих множителей как средства нахождения неизвестных переменных, описывающих оптимальный план в натуральных показателях. Для этой цели Канторович разработал метод пошаговой аппроксимации (итеративный метод). Начинают с задания предварительных оценок множителей и вычисляют, каким должен быть соответствующий физический план. Затем проверяют, удовлетворяет ли физический план всем ограничениям (уравнениям и неравенствам). В той мере, в какой наблюдаются расхождения, множители корректируются. Проводятся новые расчеты соответствующих физических планов и новые испытания выполнения или нарушения ограничений и т. д. Если расхождения используются надлежащим способом как индикаторы того, как следует корректировать множители, то такой пошаговый подход даст в конце оптимальный план или очень хорошее приближение к нему. В работах Канторовича метод иллюстрируется рядом относительно небольших задач (хотя и более объемных, чем, например, примеры, приводимые в стандартных современных элементарных введениях в линейное программирование). Этот метод имеет определенную слабость с алгоритмической точки зрения, особенно в связи с программированием для современных ЭВМ (конечно, это соображение более уместно в настоящее время, чем в 1939 г.). В оригинальной работе Канторовича метод был сформулирован таким образом, что на некоторых шагах требовались специальные проверки и решение на основе суждения, т. е. метод не был полностью механическим и требовал дальнейших уточнений. С этой точки зрения метод, позднее разработанный Данцигом (симплекс-метод), более полон и легче программируется для ЭВМ. В соответствии с этим именно данный метод, а не первоначально предложенный Канторовичем, стал стандартным методом решения задач линейного программирования. (Существует множество его вариантов, ориентирующихся на использование особенностей ЭВМ или на задачи со специальной структурой.) Два эти различных метода обладают определенным сходством в том, что они — итеративные методы, в которых приближение к правильному решению идет последовательными шагами, и в обоих множители типа Лагранжа играют важную роль. В обоих методах такие множители используются для описания оптимума. Вероятно, можно сказать, что в шагах, ведущих к оптимуму, эти множители играют более заметную роль в методе Канторовича, чем в симплекс-методе, поскольку изменения, которые делаются на каждом шаге по методу Канторовича, включают в первую очередь корректировку множителей, за которой следует корректировка переменных, характеризующих план в натуральных показателях, тогда как в симплекс-методе на каждом шаге сначала корректируют переменные, характеризующие план, а затем производят соответствующую корректировку множителей. Выше изложены только очень грубые и неопределенные соображения, но рассмотрение технических подробностей выходит за рамки настоящей работы. Однако этот момент представляет некоторый интерес в связи с рядом дальнейших заключений относительно организации планирования и управления, которые Канторович выводит из своего анализа линейного программирования. Мы коснемся этого позднее в настоящей статье. Я видел ссылки на дальнейшие разработки метода Канторовича, выполненные как самим Канторовичем, так и другими русскими математиками, в других довольно ранних изданиях, но эти работы были недоступны для меня. В западной литературе обсуждался вопрос о вкладе Канторовича в методы вычислений, сделанном в его первой работе. Данциг указывает [6, с. 22-23], что объяснение, данное Канторовичем, как корректировать множители — неполно, и что это — сложная проблема. Это является главным моментом в критическом рассмотрении метода Канторовича у Чарнса и Купера [4]. Я думаю, что моя характеристика и сравнение, приведенные выше, дают приблизительно верное представление. Интересно также рассмотреть некоторые соображения Чарнса и Купера [4]. В заключительном параграфе они отмечают, что Канторович и другие русские математики работали с вычислительными методами, предназначенными для специальных структур в пределах класса задач линейного программирования, и что позднее это стало очень важной областью западных исследований по математическому программированию. Цитирую их заключения: «Может оказаться, что Канторович предвидел некоторые из этих работ, или же может оказаться, что его разрешающие множители очень важны в таких задачах. Едва ли можно переоценить важность этой работы по специальным структурам и эффективным алгоритмам, если требуется прогресс в области крупномасштабных приложений и связанных с ними теоретических исследований. Поэтому было бы несчастьем, если бы любые такие возможности для успешного продвижения, которые могли бы вытекать из ранней работы Канторовича, были бы упущены просто из-за неправильного понимания его действительных достижений и того, в каком отношении они до сих пор отличались или дополняли работы, проводимые с тех пор другими». Хотя западные исследования по линейному программированию, по-видимому, привели к разработке более эффективных алгоритмов, тем не менее в соответствии с вышеизложенным возможно, что эти ранние методы, предложенные Канторовичем, но которые, кажется, никогда полностью не были доработаны2), содержат идеи, которые все еще могут оказаться весьма важными. |
|
[<<] [<] [^] [>] [>>] |