Основные функции моделей в современной науке

Вопросы к экзамену

 

Три направления в истории моделирования

 

Исторические направления моделирования:

1) технология литья в формы

2) макетные объекты архитектуры

3)

· модели теоретической зависимости (на научной основе – представление в виде формул)

· экспериментальные модели (графики и т.п.)

Теория подобия дает возможность использовать масштабные модели

Аналоговое моделирование: некоторые свойства моделируемого объекта воспроизводимы аналогами (чем-то похожим)

Вероятностно-статистический метод моделирования

 

Моделирование процессов и явлений -> моделирование знаний и умений.

Понятие модели и моделирования практически отождествляется с компьютерным моделированием.

 

Основные понятия моделирования

Объект моделирования и (оригинал) – некий объект реального мира, который может быть рассмотрен, как единое целое.

 

Модель – объект произвольной природы, отражающий свойства, характеристики и связи моделируемого объекта, являющийся существенным для решения поставленных задач.

Назначение модели – упростить получение информации об оригинале для решения некоторых задач.

Модели:

· Познавательные – модель подгоняется под реальность

· Прагматические – образец, под который подгоняется реальность

 

 

 

Факторы, определяющие множественность моделей.

Существует два основных типа множественных моделей: упорядоченный логит и собственно множественный логит. Упорядоченный логит развивает пороговую модель, а собственно множественный логит — модель выбора по полезности.
Упорядоченный логит имеет дело с альтернативами, которые можно расположить в определенном порядке. Например, это могут быть оценки, полученные на экзамене, или качество товара, которое может характеризоваться сортом от "высшего" до "третьего". Будем предполагать, что альтернативы пронумерованы от 0 до S. Переменная Y принимает значение s, если выбрана альтернатива s. Предполагается, что в основе выбора лежит ненаблюдаемая величина Y= Хв + є. Y = 0 выбирается, если Y меньше нижнего (первого) порогового значения, Y = 1, если Y попадает в промежуток от первого до второго порогового значения и т. д

 

Условия деления моделей на группы

 

 

Основные функции моделей в современной науке

Можно выделить следующие функции, выполняемые моделями:
• исследовательская — применяется в научном познании;
• практическая — применяется в практической деятельности (проектировании, управлении и т. п.);
• тренинговая — используется для тренировки практических умений и навыков специалистов в различных областях;
• обучения — для формирования у обучаемых знаний, умений и навыков.

 

Еще раз подчеркнем, что главное назначение моделей — упрощение получения информации

об объекте моделирования. Вместе с тем модели выполняют и ряд других важных функций:

— познавательная функция (получение новых знаний, выяснение

закономерностей функционирования объекта);

— передача знаний;

— решение задач оптимизации и управления состоянием объекта;

— создание объектов с заданными свойствами;

— диагностика состояния объекта, прогнозирование его поведения

и развития;

— имитация объектов, создание тренажеров;

— разработка игровых моделей и моделей обучения.

В целом моделирование— это общенаучный метод изучения свойств объектов и процессов по их моделям, используемый в целях познания, исследования, проектирования, принятия решений. Процесс моделирования можно представить в виде следующих этапов. Термин «моделирование» используется также для обозначения собственно процесса построения модели. В этом смысле он понимается как технология построения моделей. Первоначально при создании модели от нее в первую очередь требуется отображение свойство бъекта моделирования, актуальных для решения задачи. Далее при экспериментах с моделью возможен прогноз поведения объекта-оригинала в иных ситуациях по сравнению с теми, на основе которых создавалась модель. При этом сведения, полученные в ходе моделирования (т. е. исследования модели), объективно представляют собой информацию о свойствах самой модели, поэтому далее они должны быть перенесены на оригинал на основе определенных правил с целью предсказания свойств уже самого объекта моделирования. В принципе возможны два пути исследования любого объекта или процесса: прямое изучение объекта-оригинала и его изучение по модели. (Естественно, что во многих случаях используется и моделирование, и прямое изучение объекта моделирования.) Необходимо признать, что моделирование особенно актуально в следующих случаях.

1.Объект либоеще, либоужене существует, но необходимо изучить его свойства. Например, методами математического моделирования была восстановлена картина развития процессов при падении Тунгусского метеорита, а на основе анализа результатов этого моделирования были качественно объяснены все последствия падения космического тела и определены его параметры. Аналогично модель изменения климата вследствие ядерного конфликта убедительно доказала реальную возможность развития глобальной экологической катастрофы («ядерной зимы») и неприемлемость применения ядерного оружия даже в ограниченном варианте. Кроме того, в любом производстве результатом проектирования является модель будущего объекта, который после его создания (производства) должен обладать заданными свойствами.

2.Масштабы времени реальных процессов или геометрические размеры объекта несоизмеримы с возможностями нашего восприятия. Моделирование позволяет изучать как весьма быстрые (химические и ядерные реакции), так и достаточно медленные процессы (старение материалов, движение материков и т. п.), микро- и макроскопические объекты (модель атома, модель планеты Земля).

3.Реальный объект или процесс недоступен для прямого изучения. Средства наблюдения и/или измерения в ряде случаев способны существенно исказить естественный ход событий, либо прямые измерения могут быть невозможны в принципе. Такие ситуации бывают и в технике, и в фундаментальных науках, и в социально экономической сфере.

4.Эксперименты с реальным объектом слишком дороги или опасны. Подобная ситуация имеет место в экономических и социальных науках, а также везде, где эксперименты с реальными системами могут привести к необратимым катастрофическим последствиям. (Всем известно, например, чем закончился натурный эксперимент на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС.) Таким образом, модель служит для получения информации об объекте исследования, которую трудно или невозможно получить путем непосредственного исследования оригинала; во многих случаях моделирование — это единственно возможный путь изучения объектов и процессов.