Моделирование систем

Под моделированием понимается процесс исследования реальной системы, включающий построение модели, изучение ее свойств и перенос полученных сведений на моделируемую систему.

Исследования свойств, связей и отношений в социально-экономических системах не могут быть описаны только языком математики. В этом и заключается сложность и неоднозначность исследования сложных и больших систем. Поэтому в таких случаях используют метод моделирования.

Моделирование является основополагающим методом анализа больших и сложных систем в теории систем. В теории систем утверждается, что никаких других средств для качественного и эффективного описания больших и сложных систем кроме моделирования не существует.

В современной науке укоренилось представление, что «всякое познание является моделированием». Каждая теория - это тоже модель понимания содержания предмета исследования. Модели могут создаваться на основе средств познания (формы мышления) - эвристические, гипотетические, концептуальные модели, и на основе рационально-логических средств исследования - эмпирические, теоретические, математические модели. Разница между разными видами моделирования в том, что не всегда разработанную модель можно адекватно описать формализованными (математическими) средствами. Например, социально-экономическую модель нельзя адекватно представить в математическом виде, поскольку она слишком сложна. Применение математических средств возможно лишь тогда, когда определены средства оценки и измерения всех существенных параметров системы. Для создания наиболее адекватной модели сложной системы необходимы средства содержательного качественного представления, которые предшествуют использованию формализованных средств математики.

В теории систем широко используются специальные методы моделирования, которые применяются в прикладной информатике. К ним относятся:

· имитационное динамическое моделирование, использующее методы статистики и специальный язык программирования взаимодействия структурных элементов;

· ситуативное моделирование, использующее методы теории множеств, теории алгоритмов, математической логики (Булевой алгебры) и специальный язык анализа проблемных ситуаций;

· информационное моделирование, использующее математические методы теории информационного поля и теории информационных цепей.

Общими функциями моделирования являются описание, объяснение и прогнозирование поведения реальной системы.

Типовыми целями моделирования могут быть

· исследование, анализ системы

· определение свойств системы (чувствительности к изменению значений характеристик и др.),

· установка взаимосвязей между характеристиками системы,

· управление системой

· поиск оптимальных или близких к оптимальным решений по управлению и оценка эффективности этих решений,

· конструирование (проектирование) новых систем.

Модель - это объект (или система взаимосвязанных объектов), который имеет сходство в некоторых отношениях с прототипом (моделируемым объектом) и служит средством описания и/или объяснения, и/или прогнозирования поведения прототипа.

Важнейшим качеством модели является то, что она дает упрощенный образ, отражающий не все свойства прототипа, а только те, которые существенны для исследования.

При разработке моделей различают три стадии:

· первую (основную) — построение модели;

· вторую — пробную работу с ней;

· третью — корректировку и изменение модели по результатам пробной работы.

После этого модель считается готовой к использованию.

Различают три основных вида моделей: вербальные (словесные, описательные); натурные (макетирование, физическое моделирование, масштабированные модели, модели части свойств и др.); знаковые. Среди знаковых моделей выделяется их важнейший класс — математические модели. Примеры других знаковых моделей — химические и ядерные формулы, графики, схемы, в том числе графовое изображение связей, информационных потоков в системе; с некоторой оговоркой (их относят и к макетам т. е. натурным моделям) — чертежи, топографические карты.

Математическая модель — это описание протекания процессов (в том числе функционирования, движения), описание состояния изменения системы на языке алгоритмических действий с математическими формулами и логических переходов.

Заметим, что деление моделей на вербальные, натурные и знаковые в определенной степени условно. Так, существуют смешанные типы моделей, скажем, использующие и вербальные, знаковые построения. Можно даже утверждать, что нет знаковой модели без сопровождающей описательной – ведь любые знаки и символы необходимо пояснять словами.