Классификация моделей. Глава I. Общие понятия моделирования

Глава I. Общие понятия моделирования

Мир можно рассматривать, как неразделимую совокупность и взаимодействие вещества, энергии, информации. Другими словами понятие вещество, энергия, информация – это три точки зрения на мир. Понятие «информация» связывает воедино очень многие стороны нашей жизни. Информация является неотъемлемой составляющей действительности. Мир информации очень велик и потенциально бесконечен. Но – человек конечное существо: он может прочитать конечное количество слов. Его жизнь заканчивается через конечное число лет, поэтому очень естественно для человека является сохранить усвоенную им информацию, то есть записать ее и сделать свои знания и опыт достоянием других. Потребность делиться знаниями, информацией – это естественная потребность для самого человека и необходимость для существования в обществе.

Информация поступает к человеку через органы чувств и, следовательно, имеет пространственно-временные характеристики. Это значит, что информация видится нам либо как информационная система (модель), либо как информационный процесс, либо и то и другое вместе. В самом общем виде информационная модель материального объекта – это описание этого объекта на одном из языков кодирования (разговорном, научном, графическом, специальном, и т.д.).

Рассмотрим пример. Представление об объекте передадим через текст. Текст является своеобразной моделью, способной содержать, хранить и передавать смысл, информацию. То есть текст можно назвать информационной моделью. Если рассмотреть сам текст, в частности русский, то оно состоит из слов, построение предложений подчиняется некоторому алгоритму (правилам синтаксиса, семантики), а слова состоят из определенных знаков (алфавита).

Организация информации необходима и тогда, когда эта информация поступает к нам в виде более или менее связанного текста. Умение выделять необходимую информацию и организовывать ее структуру - важнейшие качества человеческого интеллекта. Простейший способ организации информации заключается в составлении таблиц. Таблица есть модель информации, организованная в пространстве.

Представление информации можно организовать в виде образно-иллюстративных моделей, как графически: план класса, чертеж детали, электрическая схема, блок-схема алгоритма и др., так и виде иллюстраций (эскизы, фотографии, фильмы, картины, в том числе и художественные и др.), т.е. информацию мы представляем в виде некоторых моделей.

Понятие модели тесно связано с понятием формализация.

Формализацией называется представление и изучение какого-либо содержательной области знания об объекте в виде формальной системы или исчисления. Формализация связана с усилением роли формальной логики и математических методов в описании окружающего мира.

Для формализации изучаемых объектов вводят формализованный язык, т.е. систему специализированных языковых средств или их символов с точными правилами сочетаемости. Примерами формализованных объектов можно привести достаточно много – это естественные языки, язык записи математических формул, химических формул, искусственные языки (программирования, эсперанто, Морзе, семафорные языки) и другие. Однако не всякая информация об объекте может быть формализована, например простая народная речь, художественные картины, фотографии и т.д. и т.п.

Отметим, формализованный (формальный) язык от неформального языка отличается в восприятии информации субъектом. Например:

выражения (фразы, объекты) неформального языка (таковыми являются все разговорные языки, язык живописи, язык музыки, язык мимики и жестов и др.) могут быть поняты субъектом неоднозначно, по-разному восприняты разными людьми;

выражение формального языка (формализованные языки – алгоритмические языки, язык технических чертежей, электрических схем, математический язык и др.) воспринимаются всеми однозначно.

В общем случае под моделью мы будем понимать формализованные и неформализованные (фиксированные в реальном материале) представление об объекте или системы объектов, служащее средством изучения и прогнозирования их свойств и поведения, а также управления ими.

Модель объекта (информация об объекте) может существовать только в сознании субъекта, причем общее представление, конструкция, функционирование модели в сознании у каждого субъекта отражаются индивидуально.

Понятие модели является неоднозначной, поэтому классификацию моделей можно проводить по разным признакам.

Рассмотрим классификацию моделей по признакам объекта и субъекта предложенную в работе [ ] (рис.1.1).

Здесь выделены:

Модели по степени формализации объекта

формализованные;

частично-формализованные;

неформализованные.

Модели по характеристикам объекта моделирования:

Модели поведения это такие, которые описывают изменение содержания и структуры со временем;

Модели внешнего вида это связано с внешним видом объекта и его дизайном;

Модели структуры связаны со структурой изучаемого объекта, например для книги – это структура из чего состоит объект – содержание, главы, заключение, литература, ссылки, сноски.

По виду деятельности субъекта моделирования:

Модели, связанные с познавательными интересами субъекта

Коммуникативные (модели, связанные с общением с другими субъектами, с группой субъектов, по отношению к внешнему миру, с обществом и т.д.);

Модели, связанные с практической деятельностью субъекта;

По роли управления объектом – это могут быть модели:

натурные, уменьшенные, увеличенные относительно объекта, геометрические, аналоговые;

идеализированные – модель математического маятника, понятие точки, прямой, бесконечности;

информационные – дающие в реальном материале любую информацию об объекте.

По сущности объекта моделирования подразделяются на:

регистрирующие,

эталонные (эталон метра, килограмма, времени),

прогностические (прогноз погоды с помощью термометров, барометров),

имитационные (модели, связанные со случайными внутренними и внешними стохастическими факторами),

оптимизационные (модели, связанные с оптимизацией процесса).

По фактору времени модели подразделяются на статистические и динамические модели. Динамические модели могут быть детерминированные без учета стохастических, случайных факторов и стохастические связанные со случайными процессами.

Классификацию моделей можно построить по типу описания и представления объекта (см. рис.1.2.). Условно их можно разбить на три четыре класса:

информационные модели,

эстетические модели,

модели физического подобия,

математические модели.