2. Принципы моделирования

Информационная достаточность– это некоторый уровень информации, при которой возможно построить модель (при полном отсутствии информации об объекте, построение модели невозможно и при)

Осуществимость– модель должна обеспечивать достижение поставленной цели исследования объекта.

Множественность– для полного исследования объекта необходим ряд моделей.

Системность– любой объект можно представить в виде системы взаимодействующих и взаимосвязанных элементов.

3. Классификация моделей

Классификация– это разделение объектов на группы, имеющие один или несколько общих признаков. В зависимости от признака классификации одни и те же модели могут быть отнесены к разным классам.

Следует заметить, что на сегодняшний день не существует единого общепринятого подхода к вопросу о классификации моделей.

Наиболее распространенные признаки классификации моделей [1]:

• область использования (рис. 1);

• учет в модели временного фактора (динамики) (рис. 2);

• представленная в модели отрасль знаний (рис. 3);

• способ представления моделей (рис. 4).

Рис. 1. Классификация по области использования модели.

Учебные модели– наглядные пособия, тренажеры, обучающие программы.

Игровые модели– экономические, военные, деловые игры. Они репетируют поведение объекта в различных ситуациях.

Исследовательские модели– создаются для исследования процессов или явлений, например, стенды для проверки электронной аппаратуры.

Опытные модели– уменьшенные копии объектов.

Имитационные модели– не просто отражают реальность, но имитируют ее. Эксперимент многократно повторяется.

Рис. 2. Классификация с учетом фактора времени.

Статическая модель– это как бы одномоментный срез информации по объекту, нее изменяющийся во времени (например, результат одного медицинского обследования человека, фотография объекта, чертеж детали).

Динамическая модель– позволяет увидеть изменения объекта во времени (например, медицинская карта человека, заполняемая на протяжении какого-либо временного интервала, или модель ядерной реакции).

Непрерывные модели изменяют своесостояниево времени за сколь угодно малое приращение времени.

Дискретные моделиизменяют свое состояние во времени дискретно, через определенный временной интервал, который называют тактом, циклом, периодом и т.д.

Детерминированные модели– модели, в которых все воздействия и факторы известны на всем интервале управления моделью.

Стохастические модели– модели, в которых хотя бы один из факторов носит случайный характер.

Рис. 3. Классификация по отрасли представленных знаний.

Рис. 4. Классификация по способу представления модели.

Материальные моделииначе можно назватьпредметными. Они воспринимают геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

Информационная модель– совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

Вербальная модель– это модель в разговорной форме. Форма представления такой модели – устное сообщение.

Мысленная модель– это мысленное представление об объекте. Такие модели формируются в воображении человека и сопутствуют его сознательной деятельности. Они всегда предшествуют созданию материального объекта, материальной и информационной модели.

Знаковая модель– информационная модель, выраженная знаками, т.е. средствами любого формального языка.

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F=ma), таблицы (например, периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева) и так далее.

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

Геометрическая модель– представляется в виде графических форм и объемных конструкций.

Математическая модель– представляется с помощью математических формул.

Структурная модель– это схемы, графики, таблицы.

Логическая модель– это модель, в которой представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий.

Специальные модели– это химические формулы, ноты и т.д

Информационные модели можно разделить на компьютерные и некомпьютерные. Компьютерная модель– модель, реализованная средствами программной среды.

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

Основные свойства моделей

Адекватность– степень соответствия модели исследуемому реальному объекту. Она никогда не может быть полной. На практике модель считают адекватной, если она с удовлетворительной точностью позволяет достичь целей исследования.

Сложность– количественная характеристика свойств объекта, описывающих модель. Чем она выше, тем сложнее модель. Однако на практике надо стремиться к наиболее простой модели, позволяющую достичь требуемые результаты изучения.

Потенциальность– способность модели дать новые знания об исследуемом объекте, спрогнозировать его поведений.