Классификация моделей, способы моделирования

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Моделью объекта называется любой другой объект, отдельные свойства которого полностью или частично совпадают со свойствами исходного.

Следует понимать, что исчерпывающе полной модель быть не может. Она всегда ограничена и должна лишь соответствовать целям моделирования, отражая ровно столько свойств исходного объекта и в такой полноте, сколько необходимо для конкретного исследования.

Математическая модель - это образ исследуемого объекта, создаваемый в с помощью определенных формальных (математических) систем с целью изучения (оценки) определенных свойств данного объекта.

Компьютерная модель – это программная реализация математической модели, дополненная служебными программами (Например, графическими). Данная модель имеет две составляющие – программную и аппаратную. Программная составляющая так же является абстрактной знаковой моделью.

Компьютерная модель проявляет свойства физической модели, когда она, а точнее ее абстрактные составляющие – программы – интерпретируются физическим устройством, компьютером. В работе совокупность компьютера и моделирующей программы называется «электронным эквивалентом изучаемого объекта». Компьютерная модель, как физическое устройство может входить в состав испытательных стендов и виртуальных лабораторий. Этот вид моделей, сочетающих в себе абстрактные и физические черты, обладает рядом полезных свойств. Главное из них – простота создания и модификации модели. Заново пишется и изменяется только программа, в то время как аппаратура компьютера остается неизменной. Кроме того, следует отметить практически неограниченную функциональную сложность модели и высокую точность получаемых результатов. Именно поэтому в настоящее время под моделированием почти всегда понимается компьютерное моделирование.

Существуют разнообразные классификации моделей, опирающиеся на различные основания: по области знания, по области или цели исследования, по основанию отображения свойств и другие. На сегодняшний момент классификации различных авторов по одному и тому же основанию могут отличаться. Часто они отличаются друг от друга только используемой терминологией.

Модели можно условно разделить на две группы: материальные и идеальные. Моделирование, таким образом, подразделяется на предметное и абстрактное. Основными разновидностями предметного моделирования являются физическое и аналоговое моделирование.

Физическим принято называть такое моделирование, при котором реальному объекту ставится в соответствие его увеличенная или уменьшенная копия. Эта копия создается на основе теории подобия, что и позволяет утверждать. Что в модели сохранились требуемые свойства. В физических моделях помимо геометрических пропорций может быть сохранен материал или цветовая гамма исходного объекта, а также любые другие свойства, необходимые для конкретного исследования.

Аналоговое моделирование основано на замене исходного объекта объектом другой физической природы, обладающим аналогичным поведением.

И физическое, и аналоговое моделирование в качестве основного способа исследования предполагают проведение натурального эксперимента с моделью, но этот эксперимент оказывается в каком-то смысле более привлекательным, чем эксперимент с исходным объектом.

На идеи моделирования базируется любой метод научного исследования, как теоретический, так и экспериментальный. Наиболее общим делением всех видов моделей будет деление по методу научного исследования (по закону функционирования). Экспериментальный метод познания использует материальное моделирование (оно же – предметное, натурное, физическое). Материальные модели функционируют по законам объективной природы. Теоретический метод познания использует мысленное моделирование (оно же – идеальное, как противоположность материального, оно же – логическое), так как модели, полученные таким методом, функционируют по законам логики в сознании человека). Мысленное моделирование так же называется информационным моделированием. Информационная модель противопоставляется материальной и определяется как «совокупность информации, характеризующей свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром». Но существует и другое понимание термина «информационная модель». Изменение ранее сложившегося значения термина может привести к терминологической путанице.

Рассмотрим ранее появившиеся определения. В словаре, основанном на многих авторитетных источниках, информационная модель определяется как «формализованное описание информационных структур и операций над ними» и отождествляется с «моделью данных», а также более узко – как «параметрическое представление процесса циркуляции информации, подлежащей автоматизированной обработке в системе управления». Требование формализации уже подразумевает более узкое понимание, чем идеальная модель. Аналогичное высказывание сделали А.В. Могилев и Е.К. Хеннер [4, 5]. Учитывая сказанное, на первый взгляд уместнее было бы именовать модели, используемые при теоретическом методе познания, мысленными (отталкиваясь от определения модели) или логическим (по имени науки, изучающей формы и законы мышления). Однако в последнее время употребление понятия «информационная модель» в значении мысленной модели становится уже привычным. Старое значение этого понятия целиком переносится на понятие «модель данных», которое его, по сути, сдублировало. Таким образом, будем считать, что все модели по закону функционирования делятся на материальные и информационные

Информационная (идеальная) модель – это в широком смысле любой образ объекта, мысленный или условный [6]. Мысленное моделирование сводится к информационным процессам. Форма существования информации определяется двумя факторами: способом кодирования (алфавитом и комбинаторикой) и материальным носителем. Алфавит кодирования отчасти определяет степень изученности моделируемого объекта. Из этого следует, что при классификации мысленных моделей важно различать их именно по способу представления (рисунок 1).

Рисунок 1 - классификация мысленных моделей по способу представления

Интуитивное моделирование – это мысленное представление об объекте. Алфавитом кодирования информации для интуитивных моделей является система понятий, а носителем – нервная система человека, мозг.

Понятие интуитивного моделирования используется, при невозможности дать описание используемой модели, хотя предпринимаются попытки описать некое событие с использованием этой модели. Жизненный опыт каждого человека – его интуитивная модель окружающего мира; музыкальная тема в мозгу композитора – интуитивная модель музыкального произведения.

Образное моделирование – это выражение свойств оригинала с помощью наглядных чувственных образов, описанных естественным языком или изображенных рисунком. Носитель информации может находиться и вне человека. Примеры: художественные полотна, фотографии, кинофильмы, устные рассказы, многие физические модели: модель атома, предложенная Резерфордом и Бором, другие шарики молекул в кинетической теории газов. Поскольку при научном моделировании понятия чаще всего кодируются словами и рисунками, то этот вид моделирования еще называют иконическим или вербальным. Представляется возможным считать вербальное и иконическое моделирование разновидностями образного моделирования по способу кодирования (по способу представления).

Образно-знаковое моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схему, граф, чертеж, график, план, карту и т.п. Примеры: школьная карта, план квартиры, столбчатая диаграмма соотношения голосов избирателей, семантическая сеть понятий, родословное дерево, блок-схема алгоритма, классификационная схема. Глобус можно рассматривать как совокупность двух моделей в одном реальном объекте: материальную подобную модель земного шара как физического тела и информационную образно-знаковую модель расположения чего-либо на его поверхности.

Знаковое (символическое) моделирование использует условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность законов оперирования с выбранными знаками. Примеры: общая схема описания системы языка или какой-либо его подсистемы, физические или химические формулы, математические выражения и уравнения, теория музыки, нотная запись и т.д. Из этого видно, что образно-знаковое моделирование является промежуточным между образным и знаковым в различной степени для каждой конкретной модели имеет черты и того и другого.

Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование. Абстрагируясь от физической природы объектов, математика изучает идеальные объекты. Далее остановимся подробнее на математическом моделировании и его важнейшей разновидности – компьютерном моделировании.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒