Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

MODELLING

 

Sharapov 1 V.M., Dr. Tech. Sc., Professor,

Zbrutsky 2 O.V., Dr. Tech. Sc., Professor,

Sterenhartz 3 A., doctor-engineer Saenko 4 N.V.

1Cherkasy State Technological University

18006, Shevchenko str, 460, Cherkasy, Ukraine, v_sharapov@rambler.ru

2National Technical University of Ukraine ''Kyiv Polytechnic Institute''

37 Prospect Peremogy, Kiev, 03056, Ukraine

3ECM Space GmbH, Berlin, Germany

4The New York university, USA

 

Abstract. Tthe technology of construction of models (modelling) is described at carrying out of scientific researches or by working out of new devices, methods, programs, technologies, etc. in the given work. Properties of models - finitenesses, simplified nature and nearness are described.

The parity in model of the is unconditional-true maintenance, is conditional-true and presumably true is besides, discussed. Communication between the subject (the researcher, the developer), object (subject) of modelling, model and is described environment. Models of "a black box», structure, structure and the block diagramme are described, classification of models is resulted.

Key words: technology of modelling, linguistic models, classification of models, model of "a black box», structure, structure, the block diagramme.

 


В работе [1] описана технология сбора и изучения информации о характеристиках, достоинствах и недостатках объекта (предмета) исследований, его аналогах, приведена классификация известных устройств и методов по выработанным критериям.

Необходимо отметить, что в этом случае, как во многих других, мы имеем дело не с реальными объектами, а с их моделями. Модель – это некое подобие, образ (аналог) оригинала, реального объекта или другой модели [2-5].

В данной статье описана общая технология построения моделей (моделирования) при проведении научных исследований или при разработке новых изделий, программ, технологий, что и является целью данной работы.

Первоначально моделью назывался объект-заменитель, который в определенных условиях может заменить объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала, причем имеет существенные преимущества, удобства (наглядность, обозримость, доступность для испытаний, легкость оперирования с ним и др.).

Затем были осознаны модельные свойства чертежей, рисунков, карт реальных объектов искусственного происхождения, воплощающих абстракцию довольно высокого уровня.

Следующий шаг заключался в признании того, что моделями могут служить не только реальные объекты, но и абстрактные, идеальные построения. Типичными примерами служат математические модели. Модель в этом случае определяется как результат отображения одной абстрактной математической структуры на другую, также абстрактную, либо как результат интерпретации первой модели в терминах и образах второй [3-6]. Технология построения математических моделей будет описана в отдельной работе.

Имеется два типа материалов для построения моделей – средства самого сознания и средства окружающего материального мира. Соответственно этому модели могут быть разделены на абстрактные (идеальные) и материальные (реальные, вещественные).

Абстрактные модели являются идеальными конструкциями, построенными средствами мышления, сознания. Очевидно, что к абстрактным моделям относятся языковые (лингвистические) конструкции.

На естественном языке мы можем говорить обо всем. Он является универсальным средством построения любых абстрактных моделей. Эта универсальность обеспечивается не только возможностью введения в язык новых слов, но и возможностью иерархического построения все более развитых языковых моделей (слово – предложение – текст; понятия – отношения – определения – конструкции…) [3].

Универсальность языка достигается, кроме прочего, еще и тем, что языковые модели обладают неоднозначностью, расплывчатостью, размытостью. Это свойство проявляется уже на уровне слов. Многозначность почти каждого слова (см. толковый словарь любого языка) или неопределенность слов (например, «много», «несколько») вместе с многовариантностью их возможных соединений во фразы позволяет любую ситуацию отобразить с достаточной для обычных практических целей точностью.

Однако, рано или поздно, практика сталкивает нас с ситуациями, когда приблизительность естественного языка оборачивается недостатком, который необходимо преодолеть на постоянной основе. Такую основу предоставляет выработка «профессионального» языка людьми, связанными общей для них, но частной для всех остальных деятельностью.

Например, у северных народов имеется несколько десятков разных слов, обозначающих различные состояния снега. У африканского скотоводческого племени масаев столько разных слов, выражающих различия между коровами, что масай по одному слову может выделить одно животное из огромного стада [3].

В результате мы приходим к иерархии языков и соответствующей иерархии типов моделей. На верхнем уровне этого спектра находятся модели, создаваемые средствами естественного языка, и так вплоть до моделей, имеющих максимально достижимую определенность и точность для сегодняшнего состояния данной отрасли знаний.

Итак, модели могут быть качественно различными, они образуют иерархию, в которой модель более высокого уровня (например, теория) содержит модели нижних уровней (например, гипотезы) как свои части, элементы. Важно также, что признание идеальных научных построений, законов в качестве моделей подчеркивает их относительную истинность [3].

Модели обладают рядом свойств. Мир, в котором мы живем, бесконечен. Модели же конечны. Из конечности моделей вытекают с очевидностью свойства упрощенности и приближенности моделей. Кроме того, модели должны иметь сходство с моделируемым объектом.

Главная ценность моделей как формы знаний состоит в том, что они содержат объективную истину, т.е. в чем-то правильно отображают моделируемое. Однако кроме безусловно истинного содержания в модели имеется и условно-истинное (т.е. верное лишь при определенных условиях), и предположительно – истинное (т.е. условно-истинное при неизвестных условиях), а следовательно, и ложное. При этом в каждых конкретных условиях неизвестно точно, каково же фактическое соотношение истинного и ложного в данной модели. Ответ на этот вопрос дает только практика [3-5].

Все наши знания представлены моделями.

Модели можно разделить по направленности потоков информации, циркулирующих между субъектом и окружающим его миром (средой) на познавательные и прагматические (теоретические и практические).

Познавательные модели являются формой организации и представления знаний, средством соединения новых знаний с уже имеющимися. Познавательная деятельность ориентирована в основном на приближении модели к реальности, которую 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.

Примерами прагматических моделей могут служить планы и программы действий, уставы организаций, кодексы законов, алгоритмы, рабочие чертежи и шаблоны, параметры отбора, технологические допуски, экзаменационные требования и т.д.

Другими словами, основное различие между познавательными и прагматическими моделями можно выразить так: познавательные модели отражают существующее, а прагматические – не существующее, но желаемое и (возможно) осуществимое [7].

Модель является не просто образом – заменителем оригинала, не вообще каким-то отображением, а отображением целевым.

Модель отображает не сам по себе объект-оригинал, а то, что в нем нас интересует, т.е. то, что соответствует поставленной цели».

Из того, что модель является целевым отображением, с очевидностью следует множественность моделей одного и того же объекта: для разных целей обычно требуются разные модели. Сама целевая предназначенность моделей позволяет все разнообразное множество моделей разделить на основные типы – по типам целей [7, 8].

Модели – это специальные системы. Мир моделей системен.

Целесообразная деятельность невозможна без моделирования. Сама цель уже есть модель будущего состояния. И алгоритм деятельности – также модель этой деятельности, которую еще только предстоит реализовать.

Таким образом, моделирование является обязательным, неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности, пронизывает и организует ее, представляет собой не часть, аспект этой деятельности [3-5].

Здесь следует также ввести понятие система.

Важнейшим понятием при проведении научных исследований или при разработке новых изделий, программ, технологий и т.п. является понятие «система». Например, в [8] собрано 35 (!) определений системы. Приведем здесь только два определения.

Система – это средство для достижения цели. Например, для достижения цели – полета на Луну или Марс – потребуется создание сложнейшего ракетно-космического комплекса (РКК), состоящего из наземных сооружений, многоступенчатой ракеты, спускаемого аппарата, систем связи, управления, жизнеобеспечения космонавтов и др.

Как следует из приведенного примера, система (ракетно-космический комплекс) – это устройство, обособленное от внешней среды (но связанное с ней), состоящее из отдельных частей (подсистем), соединенных между собой определенным образом (второе определение).

Для создания такой системы требуется еще большая система (надсистема), состоящая из НИИ, КБ, заводов и т.п., цель которой другая - (разработка и изготовление ракетно-космического комплекса).

Как правило, деятельность редко осуществляется по жесткой программе без учета 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 последствия всех возможных шагов, не выполняя их реально, т.е. «проиграть» их на модели.

Отметим еще один аспект моделирования – взаимоотношение субъекта, который производит моделирование, объекта – объекта (предмета) моделирования (исследований), модели и среды (культуры), в которой происходит моделирование (рис. 1).

 


Рис. 1. Схема взаимоотношений при моделировании

Для реализации своих модельных функций необходимо, чтобы модель была согласована с культурной средой, в которой ей предстоит функционировать, входила в эту среду не как чуждый ей элемент, а как ее естественная часть. Такое свойство согласованности с культурной средой называют ингерентностью [8, 9].

Как и все в мире, модели проходят свой жизненный цикл: они возникают, развиваются, сотрудничают или соперничают с другими моделями, уступают место более совершенным.

Когда модель рассматривается в конкретный момент времени, можно говорить о ее неизменности. Такие модели называют статическими. Когда модели описывают процессы, протекающие в объекте моделирования, говорят о динамических моделях.

Важную для человека роль играют наглядные, образные, визуальные модели. Перейдем от первого определения системы (система есть средство достижения цели) к его визуальному эквиваленту [3].

Во-первых, приведенное определение ничего не говорит о внутреннем устройстве системы. Поэтому ее можно изобразить в виде непрозрачного «ящика», выделенного из окружающей среды. Эта простейшая модель отражает два важных свойства системы – целостность и обособленность от среды.

Во-вторых, в определении системы косвенно говорится о том, что хоть «ящик» и обособлен, выделен из среды, но не является полностью от нее изолированным.

В самом деле, ведь достигнутая цель – это запланированные заранее изменения в окружающей среде, какие-то продукты работы системы, предназначенные для потребления вне ее. Иначе говоря, система связана со средой и с помощью этих связей воздействует на среду. Эти связи на рисунке модели изображаются в виде стрелок, направленных от системы в среду (рис. 2).

 

 
 

 

 


Рис. 2. Модель «черного ящика»

 

Эти связи названы выходами системы.

Кроме того, в определении имеется указание о наличии связей другого типа: система является средством, поэтому должны существовать и возможности воздействия на нее, т.е. такие связи со средой, которые направлены в систему (входы системы).

При рассмотрении любой системы необходимо различать внутренние составные части самой системы. При более детальном рассмотрении некоторые части системы могут быть, в свою очередь, разбиты на составные части. Неделимые части системы называют элементами. Части системы, состоящие из двух и более элементов, называют подсистемами. В подсистемы могут входить как элементы, так и подподсистемы (подсистемы «такого-то» уровня).

В результате получается модель состава системы, описывающая из каких подсистем и элементов она состоит.

Модель состава ограничивается снизу тем, что считается элементом, а сверху – границей системы. Как эта граница, так и границы разбиения на подсистемы определяются целями построения модели и, следовательно, не имеют абсолютного характера. Это не означает, что сама система или ее состав нереальны. Мы имеем дело не с разными системами, а с разными моделями системы.




Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 21 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.011 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав