Modeling of Russian–Ukrainian war based on fuzzy cognitive map with genetic tuning

Abstract

The Russian–Ukrainian conflict is considered as a dynamic system, whose variables are factors affecting the losses of the Russian army and the threat of the use of nuclear weapons. A fuzzy cognitive map (FCM) is used for modeling, that is, a directed graph whose vertices are model variables, and the weights of arcs are the degrees of positive and negative influences of variables on each other. The following factors influencing the losses of the Russian army and the threat of a nuclear strike were ed: resistance of the Ukrainian army, support of Ukraine with weapons, economic sanctions against Russia, opposition to the Russian government and its self-preservation instinct. The degrees of the influence of factors on each other and on the possibility of using nuclear weapons are evaluated by experts using fuzzy terms, which correspond to numeric values. To adjust the FCM, a genetic algorithm is used to the degrees of influence of factors that minimize the discrepancy between the simulation results and expert estimations. The obtained FCM is used for scenario modeling of the conflict according to the “what if” scheme and ranking of factors according to their degree of influence on the level of nuclear threat.

Російсько-український конфлікт розглядається як динамічна система, змінними якої є фактори впливу на втрати російської армії та загрозу застосування ядерної зброї. Для моделювання використовується нечітка когнітивна карта (FCM), тобто орієнтований граф, вершини якого є змінними моделі, а ваги дуг – ступенями позитивного та негативного впливу змінних один на одного. Серед факторів, що впливають на втрати російської армії та загрозу ядерного удару, виділено: опір української армії, підтримка України зброєю, економічні санкції проти Росії, протидія російському уряду та інстинкт його самозбереження. Ступіні впливу факторів один на одного і на можливість застосування ядерної зброї оцінюються експертами за допомогою нечітких термінів, які відповідають числовим значенням. Для коригування FCM використовується генетичний алгоритм для вибору ступенів впливу факторів, які мінімізують розбіжність між результатами моделювання та експертними оцінками. Отриманий FCM використовується для сценарного моделювання конфлікту за схемою «ЯКЩО-ТОДІ» та ранжування факторів за ступенем їх впливу на рівень ядерної загрози.