Лекции 2,3 "Модели. Моделирование" 1. Ключевые этапы процесса

моделью и действительностью
3. Сходство между моделью и действительностью
4. Сложность

формирования модели (моделирование) не представляется возможным
Можно сформулировать этапы, исключение которых

Модель – сложное и многоуровневое отображение объекта-оригинала

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

объект-заместитель, который в определенных условиях может
заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие

НО!

Эта точка зрения не подразумевает
универсальность законов природы и
всеобщность моделирования

Следующий шаг в расширении понятия модель заключается в признании того, что моделями могут служить
не только материальные, но и абстрактные построения

Понятие абстрактной модели стало относиться к любым знаниям и представлениям о мире, тем самым
понятие модели становится философской категорией

1. Применительно к разным субъектам понятие модели может
иметь разное содержание и поэтому является иерархичным

2. Тот факт, что любой объект может быть использован как модель,
не означает, что он не может быть ничем иным

3. Самые общие понятия, например, материя, энергия, движение
и т.п., вовсе не являются логически пустыми

а то, что в нем нас интересует, что соответствует
поставленной

Множественность моделей одного и того же объекта: для разных целей обычно требуются разные модели

ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ модели являются формой
организации и представления знаний, средством
соединения новых знаний с имеющимися

При обнаружении расхождения между моделью
и реальностью возникает задача устранения этого
расхождения с помощью изменения модели

Таким образом, цель познавательной модели –
отражать существующее, поэтому
модель «подгоняется» под реальность

ПРАГМАТИЧЕСКИЕ модели являются средством
управления, средством организации практических
действий, способом представления образцово
правильных действий или их результата, т.е.
являются рабочим представлением целей

Прагматические модели носят нормативный
характер, играют роль стандарта, образца, по
которому организуется деятельность и
ориентируется результат

Цель прагматической модели – отражать желаемое,
поэтому реальность «подгоняется» под модель

Модель – целевой образ объекта и любого вида деятельности человека

Модель - отображение ...

состояния объекта, своего рода
«моментальная фотография» интересующего нас состояния объекта
Если

Системы, в которых происходят какие бы то ни было изменения со временем, будем называть
динамическими, а модели, отображающие эти изменения, - ДИНАМИЧЕСКИМИ моделями системы

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ подразумевает
процессы, происходящие в модели,
стабильно реализующую фиксированную цель

РАЗВИТИЕ – подразумевает процессы, которые
происходят в модели при изменении ее целей

построенными средствами мышления (сознания)
При формировании моделей наибольшее применение остается за

На ЕСТЕСТВЕННОМ языке мы можем говорить обо всем, он является универсальным средством построения
любых абстрактных моделей

Универсальность обеспечивается
1. Возможностью введения в язык новых слов 2. Возможностью иерархического построения

Многозначность почти каждого слова вместе с многовариантностью их возможных соединений во фразы позволяет любую ситуацию
отобразить с достаточной для обычных практических целей точностью и является неотъемлемым свойством языковых моделей

НО!

Однако практика сталкивает нас с ситуациями, когда приблизительно
многозначность естественного языка оборачивается недостатком,
который необходимо преодолеть на постоянной основе

Выработка «ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО» языка людьми, связанными общей для них, но частной для всех остальных деятельностью

Если старых языковых средств для их построения не хватает

Возникают еще более специализированные языки

В результате приходим к иерархии языков и соответствующей иерархии типов модели

Максимально достижимая определенность и точность для сегодняшнего состояния данной отрасли знаний
достигается использованием математической модели, обладающей заранее оговоренной точностью

материального мира
Чтобы некоторая материальная конструкция могла быть отражением, т.е. замещала

1.

ПРЯМОЙ способ подобия устанавливается в результате физического взаимодействия (или цепочки
физических взаимодействий) в процессе создания модели

НО!

Между моделью и оригиналом могут возникать различия в отображении их динамики.
Например, при испытании уменьшенной модели корабля на гидродинамические качества,
часть условий эксперимента можно привести в соответствие масштабам модели (скорость
течения), другая же часть условий (вязкость и плотность воды, сила тяготения,
определяющие свойства волн., т.д.) не может быть масштабирована. Задача пересчета данных
модельного эксперимента на реальные условия ставится не правильной

2.

КОСВЕННОЕ подобие между оригиналом и моделью объективно существует в природе и
обнаруживается в виде совпадения или достаточного сходства их абстрактных моделей

Оказывается возможным не только заменить неудобное и громоздкое экспериментирование
с механической конструкцией на простые опыты, перепробовать множество вариантов,
не переделывая конструкцию, но и
«проиграть» на модели варианты, в механике пока неосуществимые

3.

УСЛОВНОЕ подобие устанавливается в результате соглашения о том, какое состояние реального
объекта ставится в соответствие абстрактной модели

Способны отчуждаться от сознания и возвращаться в абстрактную форму.
В результате могут передаваться от одного человека к другому, храниться
до момента их использования

Обычно не ограничены фактическим сходством или аналогией и строятся с
учетом потребностей человека – их создателя и потребителя

отвечала своему назначению необходимо, чтобы существовали условия,
обеспечивающие ее функционирование
Отсутствие

Необходимо чтобы модель была согласована с культурной средой, в которой ей предстоит функционировать,
входили в эту среду не как чуждый ей элемент, а как ее естественная часть

В самой среде должны быть реализованы подсистемы, другие модели и алгоритмы, обеспечивающие
функционирование модели, использующие результаты ее функционирования, управляющие ходом
процесса моделирования

Не только модель должна приспосабливаться к среде, но и среда к модели

долго? "
"...какими средствами? "
"...в какой среде? "
"...какого качества? "

самого результата
моделирования, т.е. отношение моделей с отображаемой ими

Чем отличаются МОДЕЛИ и
моделируемые ОБЪЕКТЫ и явления

В каком смысле и до какой степени
можно отождествлять
ЦЕЛЬ с ОРИГИНАЛОМ?

1.

2.

Различие между моделью
и действительностью

Сходство между моделью
и действительностью

частности бесконечны не только
в пространстве и времени,
но и

Ограниченными являются как наши
собственные ресурсы, так и внешние,
которые мы можем вовлечь
в конкретный процесс практической или
теоретической деятельности

При этом

В результате возникает явное противоречие – необходимо
познавать бесконечный мир конечными средствами

Человеческая практика показывает, что это
возможно посредством построения моделей
и достаточно эффективно

Из необозримого множества свойств объекта-модели
выбираются и используются лишь некоторые свойства,
подобные интересующим нас свойствам
объекта-оригинала

Модель конечна, т.к.

она отображает оригинал лишь в конечном
числе отношений в соответствии с
поставленной целью

2. ресурсы моделирования конечны, т.к. конечны
правила и соглашения при построении модели

Различие между моделью и действительностью: конечность модели

моделей делает их упрощенность
неизбежной, но это ограничение не
настолько сильно,

Гораздо более важным является то, что в
человеческой практике упрощенность
моделей является не только
допустимой, но и для конкретных целей такое
упрощение является даже необходимым

Упрощение является сильным средством для
выявления главных эффектов в исследуемом
явлении

Необходимость оперирования моделью исходя из
тех ресурсов, которыми мы располагаем

Иными словами:
что можно и что нужно «отбросить»;
в каком направлении упрощать модель по
сравнению с отображаемым оригиналом

1-ая причина

2-ая причина

и упрощенность моделей также можно интерпретировать как приближенность, таким образом
необходимо

Качественные различия между оригиналом
и моделью (их и будем связывать с
конечностью и упрощением)

Различия, которые допускают количественное
(«больше-меньше») или хотя бы ранговое
(«лучше-хуже») сравнение. Этот аспект и
свяжем с термином «приближенность».

Различие само по себе не может быть ни большим, ни малым: само по себе оно либо есть, либо его нет.
Величину (меру, степень) приемлемости различия мы можем ввести только соотнося его с целью моделирования

Таким образом, приближенность модели может варьироваться в зависимости от принимаемых во внимание факторов

Однако, если исследователь при интерпретации помнит о том, что и какими средствами он исследует, то он
получает возможность продвигаться в понимании конкретного вопроса

Можно сказать, что приближенность является стимулом для развития модели

различия между моделью и реальностью принципиально неизбежны и неустранимы, то

Об истинности или ложности модели самой по
себе говорить бессмысленно: ее можно оценить
только на практике

Изменение условий, в которых ведется сравнение,
весьма существенно влияет на его результат: именно
из-за этого возможно существование нескольких
противоречивых, но «одинаково» истинных
моделей одного объекта

Применение модели требует проверки выполнения
условий для которых она создавалась

Если условия проверить невозможно, то к полученным результатам должно
быть осторожное, условное отношение

Ошибки в предположениях вредны и даже
губительны при использовании прагматических
моделей

При создании познавательных моделей поисковые
предположения, истинность которых еще предстоит
проверить,- единственный способ оторваться от
фактов

НО!

эффективность модели
Модель, с помощью которой успешно
достигается поставленная цель, будем
называть АДЕКВАТНОЙ

Адекватность не полностью совпадает с требованиями
полноты, точности и правильности (истинности):
адекватность означает, что эти требования выполнены
не вообще (безмерно), а лишь в той мере, которая
достаточна для достижения цели

В ряде случаев удается формализовать
некоторую меру адекватности модели, т.е.
указать способ сравнения двух моделей по
степени успешности достижения цели с
их помощью

Если к тому же такой способ приводит к количественно
выражаемой мере адекватности, то можно формулировать
критерии, по которым оценивать формируемую модель,
проводить адаптацию модели (подстройку параметров
модели с целью повышения адекватности)

Тогда можно говорить об ЭФФЕКТИВНОСТИ модели по различным характеристикам:
времени формирования, точности результатов,
чувствительности к вариации параметров и т.д.

НО!

Количественные характеристики предполагают существование некой величины, принятой за единицу и
способа сравнения с этой величиной. И в этом смысле они относительны

о
действительности также
является моделью
(действительности)
Модель есть сложное

исследователей
исходным стремлением
было найти наиболее эффективную
последовательность этапов
в работе с

В практике моделирования чаще всего не
удается строго выдержать рекомендуемую
последовательность действий и на сегодняшний
день не существует какого-то единого,
пригодного для всех случаев алгоритма
работы с моделями

Основная сложность формализации моделирования заключается в том, что разработка
моделей невозможна без эвристического, творческого, неформального начала

Дополнительные факторы:

1. Модель функционирует в культурной среде, и конкретное окружение каждой модели может настолько
отличаться, что опыт работы с одной моделью не может без изменений переноситься на другую

2. Требования, предъявляемые к модели, противоречивы: полнота модели противоречит ее простоте,
точность модели – ее размерности, эффективность – затратам на реализацию. Многое в истории данной
модели зависит от того, какой именно компромисс выбран между этими противоречащими критериями

3. С самого начала невозможно предусмотреть все детали того, что произойдет в будущем с любой моделью.
Моделирование призвано устранить неопределенность, но существует неопределенность и в том, что
именно надо устранять. Начальные цели впоследствии могут оказываться неполными

НО!

Колоколов Ю.В., к.т.н., доц. Моновская А.В.
Проект «Курс лекций «Исследование