МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ Понятие модели

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 46Следующая ⇒

С различными моделями и модельными представлениями люди встречаются постоянно. По существу, моделями являются карты дорог, фотографии, рисунки, различные описания, списки и многие другие знаковые представления информации.

Модели играют огромную роль в различных науках как средство для отражения структуры и свойств различных объектов. Выбор модельных представлений часто определяет успех научных исследований, поскольку от этого выбора зависит точность и достоверность получаемых выводов, прогнозов и рекомендаций.

Модель (в широком понимании) — образ (в том числе схема, чертеж, график, план, карта) или прообраз какого-либо объекта или системы объектов (оригинала данной модели), используемый при определенных условиях в качестве их «заместителя». Так, например, моделью Земли служит глобус.

Модели по своей сути — чисто информационное понятие. Модели — это отражение наиболее существенных признаков, свойств и отношений явлений, объектов или процессов предметного мира. Например, фотографии и рисунки — это представления внешнего вида предметов, а чертежи и схемы раскрывают их структуру (внутреннюю организацию).

В то же время для одних и тех же явлений, процессов и объектов можно построить различные модели. Многообразие модельных представлений, связываемых с одними и теми же объектами, отражает различие точек зрения, интересов и потребностей людей в изучений этих объектов, а значит, в решении возникающих у них задач.

Различия между моделями определяются, с одной стороны, степенью их детальности, с другой — разницей выраженных в них внутренних связей отражаемых моделями процессов и явлений. Выбор степени детальности в подбираемых моделях зависит от целей исследования.

Под «моделированием» будем понимать процесс построения, изучения и применения моделей. Т.е. можно сказать, что моделирование — это изучение объекта путем построения и исследования его модели, осуществляемое с определенной целью, состоящее в замене эксперимента с оригиналом экспериментом на модели.

Модель должна строиться так, чтобы она наиболее полно воспроизводила те качества объекта, которые необходимо изучить в соответствии с поставленной целью. Во всех отношениях модель должна быть проще объекта и удобнее его для изучения. Таким образом, для одного и того же объекта могут существовать различные модели, классы моделей, соответствующие различным целям его изучения.

Необходимым условием моделирования является подобие объекта и его модели.

Классификация моделей

Модели можно классифицировать по ряду признаков: По способу построения (форме) модели можно разделить на:

а) материальные модели, которые иначе можно на
звать предметными. Они воспринимают геометрические и
физические свойства оригинала и всегда имеют реальное
воплощение;

б) информационные модели, которые нельзя потро
гать или увидеть. Они строятся только на информации.
Информационная модель — совокупность информации, ха
рактеризующая свойства и состояния объекта, процесса,
явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационная модель — это модель данных, их структур и процедур обработки. Другими словами, информационная модель — это схема, описывающая информацию об объекте и процедуры его исследования.

Для более полного описания характеристик модели необходимо обратиться к понятию переменной, замещающей атрибут объекта познания.

Информационная модель — это сконструированное по особым правилам необходимое количество переменных, каждая из которых имеет определенное количество значений, в совокупности несущих ненулевое количество информации об объекте познания. При этом правила конструирования совокупности переменных предопределяют процедуры представления и исследования информационной модели.

Базовый критерий целостности информационной модели — это адекватность модели оригиналу. Адекватность включает в себя три вида непротиворечивости.

1. Непротиворечивость реализации информации, заключенной в модели. Прогноз изменения состояния объекта, сделанный на основе его модели (в том числе и при условии того или иного вмешательства субъекта), должен соответствовать реальности.

2. Непротиворечивость накопления информации. Развитие модели (уточнение, пополнение, расширение) на основе новых порций поступающей информации не долж-

но приводить к нарушению системных свойств модели. Если представление об объекте противоречит очевидным фактам, то, скорее всего, представление не совсем правильное.

3. Внутренняя непротиворечивость. Если различные элементы модели имеют несовместимость, которая не позволяет им находиться в рамках одной системы, то обработка этой модели как единого целого становится невозможна или не может обеспечить требуемого качества результатов.

Развивается не информация, а информационная модель. Здесь несколько движущих факторов.

Во-первых, поступление новой информации и ее интеграция в модели необходимо приводят к изменению информационной модели (начиная с некоторой ступени развития субъекта, строящего модель).

Во-вторых, изменяются (развиваются) сами моделируемые объекты, и поддержание адекватности модели требует внесения изменений в ее структурное и элементное наполнение.

В-третьих, у субъектов, в процессе их собственного развития могут образовываться новые возможности и новые цели. Отсюда и предпосылки, и необходимость развития информационной модели их внешней среды в соответствующем направлении.

Любая автоматизированная информационная система существует до тех пор, пока она способна развиваться вслед за расширяющимися требованиями ее пользователей. А эти требования увеличиваются вслед за развитием возможностей самой системы. Исчерпание способности информационной системы к развитию ведет к появлению новой системы и смерти старой.

Только в построении и функционировании информационных моделей виден реальный путь целенаправленного развития новых информационных технологий.

Информационные модели, в свою очередь, могут быть: + вербальными (информационная модель в мысленной

или разговорной форме); + знаковыми (информационная модель, выраженная знаками, т.е. средствами любого формального языка);

По качественной специфике (содержанию модели):

+ практические (в качестве средства научного эксперимента); + теоретические (в качестве специфического образа действительности, в котором содержатся элементы логического и чувственного, абстрактного и конкретного, общего и единичного).

В зависимости от моделей и целей исследования моделирование может быть:

+ предметным (исследование основных геометрических, динамических, функциональных характеристик объекта на модели); ■ f физическим (воспроизведение физических процессов); + знаковым (расчетное моделирование, абстрактно-математическое); + имитационноеым (программное моделирование).

При физическом моделировании модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты и имеют одинаковую физическую природу, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений (в дополнение к геометрическому подобию предусматривается подобие скоростей, сил, материальных сред*и т. п.).

При знаковом, или структурно-функциональном, моделировании моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения в некотором алфавите (естественного или искусственного языка) и т.п. Важнейшим видом такого моделирования является математическое (логико-математическое) моделирование, производимое выразительными и дедуктивными средствами математики и логики.

При имитационном моделировании логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

Перечисленные выше виды моделирования не являются взаимоисключающими и могут применяться при исследовании сложных объектов либо одновременно, либо в некоторой комбинации.

В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением математических моделей.

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒