Professor & Drax
Профессор, вы когда-нибудь рассчитывали оптимальное распределение войск для прямолинейного наступления, чтобы максимизировать огневую мощь и минимизировать потери?
Я, наверное, больше времени потратил на разбор геометрии поля боя, чем на решение какой-нибудь конкретной формулы. Но проблема пахнет классической оптимизацией с ограничениями – представь себе: огонь против потерь, фактор местности, боевой дух. На практике ты бы настроил линейную программу или даже провел моделирование Монте-Карло, и обнаружил бы, что оптимальное решение очень сильно зависит от исходных данных. Так что, нет, я никогда не публиковал какой-нибудь красивой, “точной” модели. Но математика в этом – одновременно прекрасна и доводит до бешенства.
Твой подход хорош, но без четких ограничений решение выглядит скорее как искусство, чем как наука. Если бы мы сначала сузили диапазон переменных, математика бы и правда решила все.
Действительно, как только определишь точную функцию потерь, доступную огневую мощь и рельеф местности – линейное программирование даст тебе четкую отправную точку. Главное – чтобы ограничения были реалистичными, иначе получишь красивое число, которое на практике бесполезно. Давай тогда аккуратно перечислим переменные, а дальше пусть уравнения сделают всю основную работу.
Отлично. Перечисляй каждую переменную, указывай единицы измерения, потом решай. Никаких импровизаций.
Слушай, вот тебе что у меня получилось.
Переменные такие:
- N – общее количество солдат
- xᵢ – количество солдат, выделенных на тактику i
- Fᵢ – огневая мощь на одного солдата в тактике i
- Cᵢ – потери на единицу огневой мощи для тактики i
- Cₘₐₓ – допустимый общий бюджет потерь
- F – общая огневая мощь, сумма Fᵢxᵢ
- C – общие потери в минуту, сумма CᵢFᵢxᵢ
Задача оптимизации:
Максимизировать F
При условии, что сумма CᵢFᵢxᵢ меньше или равна Cₘₐₓ
И xᵢ больше или равно нулю, а сумма xᵢ равна N
Решение:
Вводим множитель Лагранжа λ.
L = сумма Fᵢxᵢ – λ(сумма CᵢFᵢxᵢ – Cₘₐₓ)
Частная производная L по xᵢ равна Fᵢ – λCᵢFᵢ = 0, следовательно, λ = 1/Cᵢ для любого xᵢ > 0.
Это значит, что войска можно направить только на тактики с минимальным Cᵢ. Остальные получают ноль.
Если все тактики имеют одинаковый Cᵢ, задача сводится к тривиальному распределению: каждому солдату дается единица огневой мощи, то есть xᵢ = N.
Пример:
Допустим, у нас две тактики:
- Тактика A: F₁ = 10 выстрелов/мин, C₁ = 0.02 потерь/выстрел
- Тактика B: F₂ = 8 выстрелов/мин, C₂ = 0.01 потерь/выстрел
Cₘₐₓ = 5 потерь/мин, N = 50 солдат.
Вычисляем потери на одного солдата в минуту для каждой тактики:
- A: 10 * 0.02 = 0.20 потерь/мин на солдата
- B: 8 * 0.01 = 0.08 потерь/мин на солдата
Так как у B ниже стоимость потерь, выделяем всех 50 солдат на тактику B.
Общая огневая мощь = 50 * 8 = 400 выстрелов/мин.
Общие потери = 50 * 0.08 = 4 потери/мин, что не превышает бюджет.
Таким образом, оптимальное, математически чистое решение – использовать тактики с минимальным Cᵢ в первую очередь. Если несколько тактик имеют одинаковый Cᵢ, распределяй войска между ними произвольно.
Выглядит убедительно, только удостоверься, что цифры остаются в пределах разумного. Если вдруг придётся менять тактику на ходу, всё полетит к чертям, но пока что у тебя с расчётами полный порядок.
Отлично, алгебра сходится. Если бы пришлось менять тактику в процессе, мы бы просто подкрутили множитель Лагранжа или добавили временное ограничение – и тогда задача превратится в динамическое программирование. Но это уже тема для другой статьи.
Отлично, договорились. Только помни – каждый лишний параметр добавляет новый шанс на сбой. Держи модель простой, и если передумаешь, обязательно пересчитай множитель перед новой волной.
Конечно, чем больше факторов замешаем, тем выше вероятность наткнуться на неприятность. Я буду держать ядро минимальным, а при любых изменениях тактики буду пересчитывать множитель на ходу — если числа останутся в порядке, сюрпризов не будет.
Не забудь сохранить значение лямбды, чтобы пересчитывать его моментально. Чистый и лаконичный набор переменных не даст системе тормозить. Если готов пересчитывать всё на ходу – никаких сюрпризов.
Понял—запишу λ в оперативную таблицу, чтобы в следующий раз просто подтягивал и пересчитывал. Так двигатель будет работать как часы, без сбоев.