Понятие модели. Моделирование

При создании искусственных систем широко используется метод моделирования. Моделирование связано с такими методами познания как анализ, синтез, индукция, дедукция, абстрагирование, обобщение, аналогия и интуиция. Основное требование, выдвигаемое к полученным и используемым моделям – это их адекватность реальным процессам и объектам, которые модели замещают.

Моделирование основывается на том, что не все из многочисленных составляющих объекта, взаимосвязей между ними и влияний внешних факторов оказываются одинаково значимыми в рамках поставленной задачи. Можно выделить существенные и несущественные для данной задачи составляющие сложного объединения, а затем последние отбросить или описать приблизительно. Тем самым получим новое объединение, которое не будет полностью передавать свойства объекта, но будет проще, т.е. представлять собой модель, и отражать лишь некоторые стороны изучаемого объекта или явления, существенные с точки зрения моделирования.

Модель – реальный физический объект или процесс, теоретическое построение, упорядоченный набор данных, представляющие какие–либо свойства исследуемого объекта, процесса или явления.

Модель - объект или описание объекта, системы для замещения (при определенных условиях предложениях, гипотезах) одной системы (т.е. оригинала) другой системы для изучения оригинала или воспроизведения его каких - либо свойств.

Моделирование – один из основных методов создания искусственных систем, заключающийся в выделении из сложного явления (объекта) некоторых частей и замещения их другими объектами, которые более понятны, просты и удобны для описания, объяснения и разработки.

Моделирование - построение моделей для исследования и изучения объ­ектов, процессов или явлений.

Математическая модель – модель объекта, процесса или явления, представляющая собой математические закономерности, с помощью которых описаны основные характеристики моделируемого объекта, процесса или явления.

Классификация моделей

 По цели моделирования

1. Модели, используемые в научном познании, разрабатываются для понимания проблемы.

2. Модели, используемые в образовании, разрабатываются для передачи известных знаний.

3. Модели, используемые для создания систем, представляют собой модели исследовательского или нормативного характера, связаны с проектированием.

4. Модели, используемые в управлении системами, показывают изменение состояния объекта управления в зависимости от изменения параметров самого объекта. Используются в экономике, психологии, социологии, робототехнике.

По степени неопределенности

1. Детерминированные (определенные) – модели, для которых известны законы, по кото­рым изменяется или развивается объект.

2. Вероятностные – строятся на основе обработки статистической неопределенности и некоторых видов нечеткой информации.

По зависимости от времени

1. Статистические – неизменяемые во времени.

2. Динамические – изменяются во времени, как правило, строятся на основе решения дифференциальных уравнений и служат для решения задач управления и прогнозирования.

По назначению моделей

1. Описательные – описывают существо явления, объекта, процесса.

2. Имитационные – процесс описывается статистическими закономерностями. Используются при расчетах возможных путей развития тех или иных процессов (эпидемии заболеваний, атомные процессы и т.д.)

3. Оптимизационные – необходимы для выбора наилучших значений параметров реального процесса (планирование, управление)

4. Эталонные – позволяют, при использовании, получать заранее известные результаты.

5. Прогностические – позволяют прогнозировать некоторые события и явления (погода, разлив рек, модель «ядерной зимы» академика Н.Н. Моисеева)

6. Игровые – используются как тренажеры, или в качестве средств отдыха или обучения.

Формализация

Слова «формализация», «информация» имеют один корень «форма» и подразумевают, что «нечто» можно привести в форму, формализовать. Это «нечто» есть смысл, содержание чего бы то ни было (явление, предмет, действие). Превращение (преобразование) смысла в информацию – есть первый этап формализации, осуществляемый в аппарате мышления человека. Результат этой формализации мы можем видеть опосредовано, в виде устной или письменной речи (данных). Далее процесс может быть запрограммирован, и результатом будет уже являться компьютерная модель, представляющая собой искусственную систему.

Формализация – это процесс последовательного уточнения формы, путем замены реального объекта или процесса его знаковой моделью.

Этапы формализации: объект познания ® познающие субъекты ® личностное представление ® сформировавшаяся мысль ® живое слово ® записанное слово ® научный текст ® формальные конструкции.

 

 

Процесс, проводимый от "объекта познания" до "формальной конструкции" носит названиеназвание   формализация используется в познании мира, а обратный процесс – интерпретация,   используется, чаще всего, используется в обучении. Последний этап процесса формализации – это представление объекта познания в виде текста над конечным алфавитом, когда текст становится объектом, окончательно отчужденным, автономным от породившего его субъекта. Формализация отражает свойства объектов, в отличие от моделирования, которое представляет собой разработку моделей объектов.

Формальная система – это математическая модель, задающая множество дискретных компонентов путем описания исходных объектов и правил построения новых компонентов из исходных и уже построенных.

Компонентами формальной системы являются информационные представления материальных объектов, состояний, отношений и пр. Построение формальной системы (формализация) – это замена реального объекта его формальным описанием, т.е. его информационной моделью. Формальные конструкции представляют собой информационную модель объекта.

Информационные модели – класс моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах разнообразной природы.