Раздел 4. Модель и моделирование

4.1. Модель

Модель – это совокупность свойств и отношений между компонентами изучаемого объекта, процесса или явления, отражающая существенные стороны изучаемого объекта, процесса или явления.

Фактически модель это описание объекта (предмета, процесса или явления) на каком-либо формализованном языке, составленное с целью изучения его свойств. Такое описание особенно полезно в случаях, когда исследование самого объекта затруднено или физически невозможно. Чаще всего в качестве модели выступает другой материальный или мысленно представляемый объект, замещающий в процессе исследования объект-оригинал.

Степень соответствия модели исходному объекту характеризует уровень ее адекватности. Чем точнее модель передает основные свойства объекта, тем выше уровень ее адекватности.

Таким образом, модель выступает как своеобразный инструмент для познания, который исследователь ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий его объект.

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные из них. В результате чего модель сохраняет только основные свойства объекта и становится проще исходного объекта. Например, рассматривая свободно падающее тело, мы рассматриваем его как материальную точку (пренебрегаем размерами тела, но сохраняем важный показатель – массу).

Создание модели объекта оправдывает себя в том случае, если исследование самого объекта слишком сложно, невозможно без его разрушения или создание объекта чрезвычайно дорого. В случае если не определены существенные свойства исследуемого объекта, то создание модели нецелесообразно.

Каждый материальный объект может быть описан соответствующей моделью, причем для одного и того же объекта можно составить несколько разных моделей. Например, для объекта – «Человек» можно составить биологическую, химическую, физическую, психологическую и т.д. модели.

4.2. Формализация

При составлении модели объекта его описание можно осуществить несколькими способами:

• на естественном языке;

• с помощью рисунков, схем, графиков, таблиц и т.д.;

• с помощью формальных языков.

С помощью естественного языка создаются описательные информационные модели.

Например, закон Гука на естественном языке записывается следующим образом: сила упругости прямо пропорциональна деформации объекта.

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.).

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

Самым распространенным формальным языком является язык математики. Модели, описанные с помощью математических формул, называются математическими моделями.

Например, формула является формальной математической моделью для упругой деформации.

Другим примером формального языка является язык алгебры логики (алгебры высказываний), который дает возможность строить формальные логические модели. С помощью алгебры высказываний формализуются (записываются в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Путем построения логических моделей удается решать логические задачи, создавать логические модели устройств компьютера (сумматора, триггера) и т. д.