Моделирование, как область системного анализа. Широкое толкование понятия модели.

Осознание объективной системности любой деятельности происходило со значительной задержкой по сравнению с практикой. Не является исключением и такая форма человеческой деятельности, как моделирование.

Моделирование – построение, использование и совершенствование модели. Само понятие модели развивалось в несколько этапов. Первоначально моделью называли некоторое вспомогательное средство или объект, который в определённой ситуации заменял другой объект. При этом далеко не сразу была понята универсальность законов природы и всеобщность моделирования, т.е. не просто возможность, но и необходимость представлять любые знания в виде модели. Например, древнегреческие философы считали невозможным моделирование естественных процессов, т.к. по их представлениям природные и искусственные процессы подчиняются различным закономерностям. Они полагали, что отобразить природу можно только с помощью логики, методов рассуждения, споров, т.е. по современной терминологии – языковых моделей. Другая крайность – несколько столетий назад девизом английского королевского научного общества стал лозунг – «ничего словами». Этот лозунг кратчайшим образом излагает принципы естествознания того времени. Признавались только выводы, подкреплённые экспериментально или математическими выкладками. В английском языке до сих пор в понятие наука не входят области, которым в русском языке соответствуют гуманитарные науки. Эти области отнесены к искусству. В результате очень долго понятие модель относилось только к математическим объектам.

Развитие понятия модели.

Осмысливание основных особенностей этой модели привело к разработке многочисленных определений, типичным примером которых служит следующее определение: «Моделью называется некий объект-заменитель, который в определённых условиях может заменять объект-оригинал, причём имеет существенные преимущества: удобство, наглядность, лёгкость оперирования». Далее, с течением времени были осознаны модельные свойства чертежей рисунков, карт, т.е. реальных объектов искусственного происхождения, которые уже воплощали в себе абстракцию довольно высокого уровня. Следующий шаг заключался в признании того, что моделями могут служить не только реальные объекты, но и абстрактные, т.е. идеальное построение. Типичным примером этого служат математические модели. В результате деятельности математиков, логиков и философов была создана теория модели. В ней моделирование представляется как результат отображения одной абстрактной математической структуры на другую, также абстрактную, либо как результат интерпретации первой модели в терминах и образах второй.

Моделирование – неотъемлемый этап всякой целенаправленной деятельности. Классификации моделей.

Всякий процесс труда – деятельность, направленная на достижение целей. Важнейшим организующим элементом такой модели является цель. Цель – образ желаемого будущего, т.е. модель состояния, на реализацию которой направлена деятельность. Системность деятельности заключается в том, что она осуществляется по определённому плану (алгоритму). Алгоритм – образ, т.е. модель будущей деятельности. Как правило, деятельность редко осуществляется по жёсткому алгоритму без учёта того, что происходит на промежуточных этапах. Чаще приходится оценивать текущий результат предыдущих действий и выбирать следующий шаг из числа возможных. Это означает, что необходимо сравнивать результаты возможных шагов, т.е. проигрывать их на модели. Таким образом, модель является обязательно неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности, пронизывает и организует её. Моделирование представляет собой не часть, а аспект. Таким образом, модель является не просто образом заменителя оригинала, а отображением целевым.

• Познавательная и прагматическая модели.

Поскольку модели играют определяющую роль в любой деятельности, все виды деятельности удобно разделить по направленности основных потоков информации, циркулирующей между объектом и окружающим его миром. В этом плане модели делятся на познавательные и прагматические, что соответствует делению целей на теорию и практику. Разница между этими видами моделей проявляется в их отношении к оригиналу в процессе деятельности. Познавательные модели являются формой организации представления средств соединения новых знаний с имеющимися.

модель реальность

При обнаружении расхождений между познавательной моделью и реальностью встаёт задача устранения, таким образом, познавательная деятельность ориентирована на приближение модели к реальности, которую эта модель отображает.

Прагматические модели являются средством управления, средством организации практических действий, способом представления образцово-правильных действий или их результата, т.е. являются рабочим представлением целей, т.е. использование прагматических моделей заключается в том, чтобы при обнаружении расхождений между моделью и реальностью направить усилия на изменение реальности, чтобы приблизить реальность к модели.

модель реальность

Прагматические модели играют роль стандарта, под который подгоняется как сама деятельность, так и её результат. Примером такого типа моделей могут служить планы, программы действий, уставы, кодексы и т.п. Короче, основное различие между познавательными и прагматическими моделями заключается в том, что познавательные модели отображают существующее, а прагматические – желаемое.

• Статические и динамические модели.

Для одних целей нам требуется модель конкретного состояния объекта, как то моментальный снимок состояния. Такие модели называются статическими. Если же наши цели связаны не с одним моментальным состоянием объекта, а с различием между его состояниями, возникает необходимость отображения изменения состояния. Такие модели называются динамическими.

Классификация моделей по способам воплощения.

Т.к. мы рассматриваем модели, сознательно создаваемые человеком, в его распоряжении имеются две составляющие – средства создания моделей и средства окружающего мира. Следовательно, модели делятся на абстрактные (идеальные) и материальные (реальные, вещественные).

• Абстрактные модели и роль языков.

Абстрактные модели являются идеальными конструкциями, построенными средствами человеческого сознания. К абстрактным моделям, прежде всего, относятся языки.

Языки делятся на естественные и искусственные (профессиональные). Естественный язык является универсальным средством построения любых абстрактных моделей. Эта универсальность обеспечивается возможностью ввода в язык новых слов и возможностью иерархического построения всё более сложных языковых моделей. Универсальность естественного языка обеспечивается ещё и тем, что языковые модели обладают неоднозначностью (одному слову могут соответствовать разные понятия). На практике человек преодолевает неоднозначность естественного языка пониманием или интерпретацией. Неоднозначность естественного языка является недостатком для некоторых приложений. Дифференциация наук объективно потребовала создания профессиональных языков, которые более чётки и точны, нежели естественные.

• Материальные модели и виды подобия.

Чтобы некоторая материальная конструкция была отображением, т.е. замещала в некотором отношении оригинал, между оригиналом и объектом должно быть установлено отношение подобия.

Существуют различные способы установления подобия. Прежде всего, это подобие, установленное в результате физического взаимодействия. Такое подобие называется прямым. Примерами прямого подобия могут служить фотографии, куклы, модели зданий…

Второй тип подобия – косвенное. Устанавливается не в результате физического взаимодействия, а объективно существует в природе. Например, электромеханическая аналогия, которая основана на том, что некоторые закономерности электрических и механических процессов, описываются одинаковыми уравнениями. Различие состоит лишь в различной физической интерпретации элементов уравнений.

Третий тип подобия – условное. Устанавливается в результате соглашения. Например, деньги – условная модель стоимости, удостоверение личности – модель владельца. Соглашение об условном подобии принимает вид совокупности правил построения и правил пользования моделями.

Знаковые модели и сигналы.

Теория связи, теория информации, радиотехника имеют дело со специальными моделями условного подобия, которые применяются в технических устройствах без участия человека. Эти модели получили название сигналов. Для таких моделей разработаны правила построения и использования сигналов, которые называются кодом. Существует теория кодирования.

С других позиций рассматриваются модели условного подобия в науках, изучающих создание и использование моделей самим человеком. Такие модели получили название знаки. Возникшая в связи с этим теория построения и использования знаков получила название семиотика. Эта теория изучает знаки не в отдельности, а как входящие в состав более сложных образований – слов. Имеются три правила отношения между знаками. Синтаксис – отношения между различными знаками - позволяет строить сложные знаковые конструкции. Семантика – отношения между знаками и их обозначениями – изучение смысла знаков. Прагматика – отношения между знаками и их пользователями.

Условное подобие не требует фактического сходства, но оно должно строиться с учётом человека, как потребителя этих моделей.