Системный подход к моделированию

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты, процессы, явления, недоступные для непосредственного восприятия. Строгие правила построения модели сформулировать невозможно, однако накоплен значительный опыт моделирования. Модели играют большую роль в проектировании. Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей: гипотез, законов, теорий, отражающих строение, свойство и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей может менять представление об окружающем мире: модель расширяющейся вселенной, модель атома и т.д. Адекватность модели проверятся опытами и экспериментами. Художественное творчество также фактически является процессом создания модели (басни, картины, скульптуры и т.п. – это модели).

Таким образом, моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Модель – это объект, отражающий существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, причем разные объекты могут описываться одной моделью, при этом модель не может заменить сам объект.

ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МОДЕЛЕЙ

ФОРМАЛИЗАЦИЯ

Модели обычно разбивают на два класса: предметные (материальные) и информационные. Предметные модели воспроизводят физические, геометрические и другие свойства объектов в материальной форме (макеты зданий, кристаллические решетки и т.д.). Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Образные модели: рисунки, фотографии, плакаты и т.п. Знаковые информационные модели строят с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (программа на ЯП), формулы, таблицы и т.д.

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей (модель мира Коперника). Формальные языки используют для построения формальных информационных моделей (математические, логические модели). Наиболее известный формальный язык – математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называют математическими моделями. Под математической моделью понимают математическое описание поведения объекта в заданных условиях и с заданной точностью.

Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами. Язык алгебры логики (алгебры высказываний) позволяет строить формальные логические модели. То есть с помощью алгебры высказываний можно формализовать простые и сложные высказывания. Построение логических моделей позволяет решать логические задачи, строить логические модели устройств компьютера.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ

Практически каждый объект представляет собой систему, то есть состоит из других объектов. Важным признаком системы является ее целостное функционирование. Система является совокупностью взаимосвязанных объектов, которые называются элементами системы. Состояние системы характеризуется структурой, то есть составом, свойствами элементов, их отношениями и связями между собой. Система сохраняет свою целостность под воздействием внешних воздействий и внутренних изменений пока сохраняется неизменность структуры. При изменении структуры (удаление элемента) система может перестать функционировать как целое. Система в каждый момент времени находится в определенном состоянии, которые характеризуются составом элементов, значениями их свойств, величиной и характером взаимодействия между элементами. Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называются статическими информационными моделями. Системы существуют в пространстве и во времени. Состояние систем изменяется во времени, то есть происходят процессы изменения и развития систем. Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными моделями.