Понятие аппаратной реализации модели. Классификация моделей. Функции и цели моделирования.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Под аппаратной реализацией в системном анализе понимается моделирование поведения сложной системы, процессов принятия решений в ней, а также методология использования моделей.

В широком смысле слова под термином “моделирование” понимается исследование объектов познания на их моделях или построение моделей реально существующих предметов и явлений. В соответствии с данным понятием под моделью понимают:

· с учетом ее теоретического аспекта – способ познания мира как основной инструмент решения задач, возникающих перед исследователем, инструмент общенаучных методов познания: анализа и синтеза;

· с учетом ее прагматичного аспекта – представления объекта, системы или идеи в некоторой форме, отличной от самой целостности.

В том или ином значении модель может применяться в одном из следующих качеств:

· средства познания мира, анализа (изучения) характеристик и поведения реальных объектов в различных условиях;

· средства синтеза объектов с требуемыми характеристиками, заданным поведением;

· средства обучения и тренировки;

· средства общения (язык, письменность).

Модели могут служить для достижения описательной или предписывающей цели.

Описательные модели служат для лучшего понимания, объяснения объекта, предписывающие – позволяют предсказать и (или) воспроизвести характеристики объекта, определяющие его поведение.

Существует много классификаций моделей, характеризующие свойства моделей, особенности их применения, происхождение. Понимание классификаций моделей является одним из условий их грамотного применения.

В зависимости от особенностей возникновения моделей могут быть разделены на три группы:

· Феноменологические, возникающие в результате прямого наблюдения объекта, явления, его осмысление.

· Асимптотические – их появление результат дедукции. Новая модель появляется как частный случай более общей модели. Переход от феноменологических моделей к асимптотическим характеризует определенную зрелость науки.

· Модели ансамблей – возникли в результате процесса индукции. Новая модель является обобщением или синтезом отдельных моделей. В моделях ансамблей свойство отдельных объектов исследуется с учетом взаимодействия объектов. Модели ансамблей не могут быть получены путем механического объединения моделей отдельных объектов в модель системы. При объединение объектов в систему внутренние свойства объектов могут изменяться, что особенно заметно при изучении социально-экономических систем.

В зависимости от способа описания свойств моделируемого объекта различают модели:

· Вербальные – это словесные, описательные модели;

· Изобразительные (физические), в которых изучаемые свойства объекта представлены этими же свойствами, но, как правило, в другом масштабе. Например, модель самолета для продувки в аэродинамической трубе, модель солнечной системы в планетарии, модель гидроузла в конструкторской организации.

· Аналоговые, в которых свойства объекта отображаются набором специфических свойств модели. Так, при аналоговом моделировании полета самолета параметры (координаты, скорость) самолета отображаются в модели значениями напряжения, силы тока. Другой пример, множество точек земной поверхности с одинаковой высоты над уровнем моря отображаются на карте соответствующей линией – горизонталью.

· Символьные (знаковые), в которых представления величин и отношений между ними осуществляется с помощью букв, чисел и других знаков. Это наиболее общий тип моделей. Их основное качество – “вариантность”. Одним знаковым описанием кодируются физически различные системы. Бесконечное число конкретных значений параметров системы и, соответственно, бесконечное число вариантов ее поведения могут быть изучены на одной и той же модели.

В зависимости от способа отображения объекта различают модели:

· Аналитические, в которых используются полученные из различных соображений зависимости между выходными и входными переменными модели, в том числе, при необходимости, зависимости для вычисления критериальной функции. При этом для заданных входных возмущений обеспечивается вычисление исходов модели без имитации реальных процессов, протекающих в объекте. Для аналитических моделей наиболее характерны вербальные и знаковые способы описания

· Имитационные, которые имитируют исследуемый объект, течения реального процесса. Для имитационных моделей используются все способы описания.

По отношению к управлению модели разделяются на:

· Описательные, не содержащие управление;

· Конструктивные, содержащие управление.

В зависимости от цели исследования можно выделить модели функциональные, созданные для изучения преобразования системой входных сигналов, и структурные, предназначенные для изучения внутренней структуры системы.

По отношению к предметной области (ПО) модели делятся на независимые от ПО, настраиваемые на ПО, ориентированные на ПО.

В зависимости от вида входной информации разрабатываются следующие виды моделей: детерминированные, стохастические, модели с неопределенностями; непрерывные, дискретные и дискретно-непрерывные; статические и динамические; линейные и нелинейные.

10. Общие требования к моделям. Принципы и подходы к построению моделей.

Общие требования к моделям непосредственно вытекают из особенностей методологии системного подхода и могут быть сформулированы следующим образом:

· Требование адекватности модели моделируемой системе относительно совокупности характеристик, обеспечивающих достижение поставленной цели исследования. Поскольку модель ориентирована на решение конкретной задачи, в ней должны быть учтены все те свойства, которые, безусловно, влияют на результаты решения этой задачи. Модель, адекватная моделируемой системе, - это модель, в которой обеспечивается совпадение с объектом в той мере и с такой степенью точности (степенью загрубения), с которой это достаточно для решения поставленной задачи.

При разработке моделей известны две крайние точки зрения. Первая - это стремление во всех случаях обеспечить максимальное внешнее правдоподобие. После чего не исключено, что для реализации модели потребуется вводить существенные упрощения. Другая крайность - при формализации модель упрощается так, что можно было бы, используя известные вычислительные методы, полностью обеспечить внутреннее правдоподобие. Модели, в которых при небольшом внешнем правдоподобии используются весьма точные математические методы, весьма распространены, хотя оценка целесообразности такого подхода обычно не делается. Оправданно стремление к некоторому компромиссу, т.е. к «равнопрочности» этих двух этапов создания модели. Разумная степень такой равнопрочности должна быть выбрана в каждом конкретном случае.

· Требование достаточной простоты. Выполнение требований простоты и адекватности в общем случае взаимосвязаны. Могут быть случаи, когда требуемую адекватность получить не удается, вследствие невозможности создания модели соответствующей сложности. Однако не исключаются случаи, когда более простая модель обеспечивает лучшую адекватность- ввод в модель второстепенных не нужных для решения задачи деталей не способствует лучшему пониманию существа дела. Справедливо положение: из всех моделей лучшей является наиболее простая, обеспечивающая необходимую адекватность.

· Требование замкнутости модели. Если известно начальное состояние системы и известны на некотором интервале внешние воздействия и управления, то модель объекта должна позволить определить на этом интервале все переменные, характеризующие состояние объекта.

· Требование устойчивости. Модель должна быть устойчива (вычислительный процесс не должен расходиться) для тех условий и возмущений, для которых устойчив моделируемый объект. Устойчивость модели (сходимость метода) в каждом конкретном случае связана с определенными условиями. Например, иногда при включении в модель аналоговой ЭВМ неустойчивость возникает вследствие собственных «люфтов» ЭВМ. И при использовании в модели цифровой ЭВМ неустойчивость может, вследствие особенностей вычислительного процесса, появится там, где в моделируемом непрерывном процессе устойчивость гарантирована.

· Требование аддитивности. В модели должна быть предусмотрена возможность уточнения ее структуры и обновления данных.

· Требование удобства. Вся используемая в модели информация, в том числе все промежуточные и конечные результаты должны представляться оперативно в удобной форме. Соответственно, в модель должны быть включены сервисные программы, обеспечивающие простоту и удобство ее использования.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒