Факторы, влияющие на модель объекта

 

Из изложенного выше понятно, что для любого объекта можно по- строить множество моделей. От чего зависит «характер» модели объекта? В первую очередь, от следующих факторов:

1) от объекта исследования (кого или что исследуем);

2) проблемы и задачи исследования (что хотим узнать об объекте);

3) априорной информации об объекте (что уже знаем об объекте ис- следования);

4) субъекта исследования (кто исследует объект);

5) от языка описания объекта (как исследуем и описываем объект).

1. Объект исследования

Объект исследования (от лат. objectum – предмет) – все то, на что направлена человеческая деятельность. Для моделирования и исследова- ния объекта необходимо выделить его из окружающего внешнего мира, а также выявить все воздействия на объект со стороны других окружаю- щих объектов и реакцию исследуемого объекта на эти воздействия.

Каждый объект до начала исследования имеет свою структуру, свои свойства и характеристики. В теории моделирования воздействие со сто- роны окружающего мира на объект при его исследовании называют вход- ным воздействием и представляют в виде входных факторов (в математи- ческих моделях их называют входными переменными).

Поведение объекта и его проявления в окружающем мире, возни- кающие от внешнего воздействия, называют откликом объекта и пред- ставляют в виде выходных факторов (в математических моделях – выход- ных переменных).

Внешнее воздействие на объект можно разделить на управляющее и возмущающее. Под возмущающим обычно понимают воздействие на объект со стороны окружающей среды, параметры и закономерности кото- рого случайным образом изменяются во времени и недоступны для изме- рения, контроля и тем более изменения в момент непосредственного ис- следования объекта. Под управляющим обычно понимают целенаправлен- ное воздействие на исследуемый объект, параметры и закономерности ко- торого могут быть измерены, проконтролированы и изменены по желанию субъекта в момент непосредственного исследования объекта.

Параметры свойств и структуры объекта могут быть известны (или определены) на момент начала исследования объекта и в дальнейшем из- меняться под внешним воздействием, являясь объектами изучения.

Ранее было использовано понятие «фактор». В моделировании фак- тор – некоторая переменная величина, принимающая в каждый момент времени некоторое определенное значение из своей области определения и отражающая внешнее воздействие на объект или его отклик на это воз- действие.

Тогда входными факторами можно считать свойства и структуру объекта до начала исследования, а также управляющее и возмущающее воздействие на объект в процессе его исследования; выходными фактора- ми – свойства, структуру, поведение объекта, изменившиеся под влиянием входных факторов.

Все объекты имеют следующие характеристики:

● сложность – определяется количеством состояний, в которых мо- жет находиться объект (по этому параметру различают простые объекты, сложные объекты и большие системы);

● управляемость – способность объекта переходить из одного со- стояния в другое под воздействием извне и находиться в этом состоянии с заданной точностью заданный промежуток времени;

● степень воспроизводимости результатов – если наблюдать объект в одном и том же состоянии в различные моменты времени, то разница в наблюдениях не должна превышать некоторого заданного значения (точ- ности измерения).

2. Проблема и задача исследования

В моделировании различают понятия «проблема» и «задача».

Проблема – разновидность вопроса, имеющая четко поставленную цель, но пути достижения этой цели в данный момент времени могут быть неизвестны.

Задача – разновидность вопроса, имеющая четко поставленную цель и известные пути достижения этой цели.

Рассмотрим классификации задач.

1. По поставленному вопросу:

● прямые задачи (отвечают на вопрос: «Какими будут поведение и проявления исследуемого объекта, если известны внешнее воздействие, структура и свойства объекта?»);

● обратные задачи (отвечают на вопросы: «Какими должны быть структура и свойства объекта, если при известном внешнем воздействии известны поведение и проявления объекта?» и «Каким должно быть внеш- нее воздействие на объект, если известны структура и свойства объекта, поведение и проявления объекта?»).

2. По количеству шагов решения:

● одношаговые (очень простые) задачи;

● многошаговые задачи.

3. По условиям:

● детерминированные задачи;

● стохастические задачи.

4. По количеству выходных переменных (факторов):

● однокритериальные задачи;

● многокритериальные задачи.

3. Априорная информация об объекте

Информация (от лат. information – разъяснение, изложение) включает в себя какие-либо сведения и является объектом информационных технологий.

Различают два вида информации: знания и данные.

Знания – информация, на основании которой реализуется процесс логического вывода (философское знание о жизнедеятельности человека).

Данные – информация, представленная в формализованном виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возмож- ном участии человека (как правило, данные – это зарегистрированные сигналы).

Можно сказать, что информация – это продукт взаимодействия дан- ных и адекватных методов их преобразования [6].

Выделяют следующие особенности информации:

● динамический характер (информация меняется и существует толь- ко в момент взаимодействия данных и методов; информация существует только в момент протекания информационных процессов; все остальное время информация существует только в виде данных);

● диалектический характер взаимодействия данных и методов (ин- формация возникает и существует в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов).

Рассмотрим классификации информации.

1. По области получения и использования:

● научная (логическая) информация – физическая, биологическая, химическая и др. (т. е. объективно существующая);

● техническая информация – конструкторская, технологическая, пла- ново-экономическая, управленческая (т. е. созданная человеком).

2. По назначению:

● массовая информация;

● специальная информация.

3. По форме хранения и типу носителя:

● информация, представленная в машинном (цифровом) виде;

● информация, представленная в виде документа (на бумажном или другом подобном носителе).

Наиболее важными свойствами информации считаются [6]:

● объективность и субъективность;

● полнота;

● достоверность;

● адекватность;

● доступность;

● актуальность.

В моделировании эти свойства можно рассматривать как требования к априорной информации.

4. Субъект исследования (моделирования)

Совершенно очевидно, что субъектом моделирования является толь- ко человек1.

5. Язык описания объекта

Язык описания объекта соответствует виду моделирования, который выбирается исследователем (субъектом моделирования).

Вопросы для самоконтроля

 

1. Что такое модель?

2. Что такое объект?

3. Что такое процесс?

4. Что такое система?

5. Что такое элемент системы?

6. Что такое окружающая среда?

7. Что такое гипотеза?

8. Что такое аналогия?

9. Что такое моделирование?

10. Обозначьте цели моделирования.

11. Назовите принципы моделирования.

12. Перечислите аксиомы моделирования.

 

 

1 Примеры применения моделирования рассмотрены в кн.: Дулов В. Г. Матема- тическое моделирование в современном естествознании. СПб., 2001. 244 с.

13. Какие виды моделей существуют?

14. Какие виды моделирования существуют?

15. Что такое материальное моделирование?

16. Что такое мысленное моделирование?

17. Какие функции выполняют модели?

18. От чего зависит модель объекта?

19. Что такое фактор, уровень фактора?

20. Что такое сложность объекта?

21. Что такое задача?

22. Что такое проблема?

23. Что такое информация? Назовите виды информации.