Связь понятий модели и информации

Модель можно рассматривать как детализацию и конкретизацию системы, т.е. понятия системы и модели можно рассматривать как два последовательных звена в цепи упрощения и схематизации объекта исследования.

Информация — это абстракция.

Модель — это тот объект, та система, которая позволяет облечь эту информацию в конкретное, например компьютерное, представление, содержание.

Моделирование — тот процесс, метод, который позволяет осуществлять перенос информации от реальной системы к модели и наоборот.

Определение понятия моделирования во многом зависит от определения понятия информации, понимания места моделирования среди методов познания.

Любой материальный объект имеет набор свойств. Свойства объекта выявляются (а могут и не выявиться) в процессе взаимодействия объекта с другими объектами, т.е. в результате установления некоторого отношения между объектами (например, чтобы определить цвет объекта необходимо иметь источник света и анализатор цвета – дальтоник цвета определить не может, но это не значит, что объект его не имеет). Свойства объекта могут изменяться во взаимодействии с другими объектами и с внешней средой, или изменять свойства других объектов и внешней среды.

Объект несет в себе информацию, но получить ее можно, отразив в другом объекте: единство материи и информации – материя без информации не проявляется, информация без материи невозможна.

Многие из свойств могут быть описаны количественно (например, состав, масса, цвет, прочность и др. – число их огромно).

Таким образом, исходя из того, что сущность объекта проявляется в виде свойств, которые имеют информационную природу, то информация – это свойства объекта (системы), отображаемые во взаимодействии с субъектом.

Модель называется изоморфной (одинаковой по форме), если между нею и реальной системой наблюдается полное поэлементное соответствие.

Такое соответствие имеется между негативом и полученным с него изображением, чертежом и изготовленной по нему деталью, между процессами в реальной системе и уравнением, описывающим поведение этой системы.

Во многих случаях изоморфные модели оказываются сложными и неудобными для практического использования, поэтому более удобны модели, которые позволяют судить только о существенных аспектах поведения реальных систем без их детализации. Пример такой модели — географическая карта по отношению к изображенному на ней участку земной поверхности.

Модели, отдельные элементы которых соответствуют лишь крупным частям реальной системы, а полное поэлементное соотношение между моделью и системой отсутствует, называются гомоморфными.

Например, карта, глобус предоставляют некоторую информацию о местности, причем, объем информации зависит от целей, которые поставили при создании карты, глобуса.

Вся информация, которая содержится в одном объекте, никогда не может быть полностью отображена в другом объекте. Количественное отображение информации является отображением объекта – его моделью, которая может быть представлена как мера снятия неопределенности отображения объекта (определяется целями отображения).

Пример карты: полную информацию о местности может предоставить сама местность. Винер: наилучшей моделью кота может быть другой кот, а еще лучше – тот же самый кот.

В большинстве случаев исследуется не сама система (сложность, громоздкость, недоступность), а формализованное описание (модель) тех ее свойств, которые существенны для целей исследований, т.е. процесс познания зависит от поставленной цели.

Сущность объекта проявляется в виде свойств, которые имеют информационную природу, информация – это свойства объекта (системы), отображаемые во взаимодействии с субъектом.

Количественное отображение информации является отображением объекта – его моделью, которая может быть представлена как мера снятия неопределенности отображения объекта (определяется целями отображения).

Поскольку сущность объекта проявляется в его свойствах, а описать свойства во всех мыслимых условиях (которых бесконечно много) невозможно, то полностью познать объект практически невозможно - невозможно создать исчерпывающую его модель.

Модель как отображение свойства объекта является инструментом познания объекта. При моделировании свойства одного объекта переносятся на другой объект (модель) таким образом, чтобы свойства объекта и модели была идентичными. Наблюдая за процессами в модели, субъект делает выводы о процессах в объекте.

Познание – процесс отображения свойств, т.е. перенос информации от объекта к субъекту.

Модель в широком понимании – отражение действительности, понятие модели относится к любым знаниям и представлениям о реальном мире.

Общая методология моделирования

Выделение общих принципов, подходов к построению и исследованию моделей является предметом методологии моделирования.

Методология – исходные руководящие принципы, способы и формы деятельности. Методология не дает алгоритмически оформленной технологии создания моделей вообще - необходима содержательная последовательность действий при создании моделей конкретных объектов и явлений.

Общая методология – основные принципы построения моделей.

Частная методология – совокупность методов, приемов, способов построения моделей в конкретной области, основывается на законах этой конкретной области.

Общих правил построения моделей для различных дисциплин и задач практически не существует – нет единой теории систем, теории моделирования (и не может быть – достаточно высокий уровень обобщения приводит к формулировке общефилософских принципов).

Могут быть обобщены только некоторые общие схемы и принципы построения моделей в различных областях знаний, на основе которых разрабатываются конкретные правила и рекомендации по построению частных моделей в конкретных предметных областях.

Моделирование – искусство, интуиция, основанная на опыте·.

Модель можно рассматривать как детализацию и конкретизацию системы, т.е. понятия системы и модели взаимосвязаны: модель в определенной мере является упрощением объекта.

Фактически все разделы механики, физики, химии посвящены построению и исследованию математических моделей различных физических объектов и явлений. Разработка новых технических, экологических, организационных, экономических систем - это, по сути, построение их моделей, в частности, математических.

Несмотря на то, что создание любой новой модели – процесс творческий, близкий к искусству, существуют достаточно общие подходы, методы, «инструменты», пригодные для различных предметных областей, которые раскрывают «кухню»разработчиков математических моделей.

Проблема описания (моделирования) материального мира сводится, прежде всего, к описанию механизмов отбора, лежащих в основе причинности всех реальных движений материи, сужению множества виртуальных (мыслимых, согласуемых со связями) движений, отбору реальных движений из числа виртуальных.

Понятия модели как нечто универсальное, как способ исследования технических систем начали складываться в исследовании операций, кибернетике, информатике, системном анализе, затем и в других областях науки и техники. Все эти (и другие) дисциплины исследуют не саму систему, а ее модель, и в каждой из этих дисциплин сложились присущие им подходы к построению математических моделей.

При построении модели обычно учитываются только наиболее существенные для достижения поставленных целей моделирования факторы. Поэтому построенная модель не тождественна объекту-оригиналу.

Априори предполагается, что не учтенные при построении модели факторы оказывают малое влияние на поведение объекта по сравнению с выбранными факторами и поэтому, с точки зрения поставленных целей моделирования, построенная модель адекватна объекту-оригиналу. Однако в совокупности, не учтенные факторы, могут приводить к значительным различиям между объектом и его моделью, что приводит к необходимости отладки или оптимизации построенной модели после ее апробации на ряде тестовых примеров.

Если результаты дальнейшего моделирования удовлетворяют исследователя и могут служить основой для прогнозирования поведения или свойств исследуемого объекта, то говорят, что модель адекватна объекту - оригиналу. При этом адекватность модели зависит от целей моделирования и принятых при оптимизации критериев качества модели и построение идеально адекватной модели принципиально невозможно из-за практической невозможности учета бесконечного числа параметров объекта-оригинала.

В общем виде методология моделирования представляет собой взаимосвязанную совокупность положений, определений, методов и средств создания и изучения моделей. Эти положения, определения, методы и средства, как и сами модели, являются предметом теории моделирования.

Основная задача методологии моделирования - предоставить исследователю технологию создания таких моделей, которые достаточно точно и полно фиксируют интересующие свойства оригинала, проще и быстрее поддаются исследованию и допускают перенесение его результатов на оригинал.

Следует также учитывать, что модели проходят свой жизненный цикл: они возникают, развиваются, сотрудничают или соперничают с другими моделями, уступают место более совершенным. В этом проявляется динамика модели.

Основной принцип построения моделей: свойства объекта исследуются на модели, сходство которой с объектом существенно, а различие несущественно (здесь главным становится вопрос о степени существенности сходства модели и объекта).

Поскольку нет четких правил выделения системы из внешней среды (зачастую трудно сказать, где кончается система и начинается среда), система может иметь практически необозримое количество сущностей (свойств), создание модели всей системы нереально – не существует модели «вообще».

Таким образом, моделирование имеет целевой характер - модель отображает не вообще оригинал, а то, что необходимо для исследований системы.

Моделирование как метод исследования имеет следующую структуру: постановка задачи, создание модели, исследование модели, перенос знания с модели на оригинал.

Использование того или иного метода исследований определяется характером стоящих перед исследователем задач. Рассмотрение внутренних механизмов функционирования объекта, взаимосвязей и взаимодействий его с внешней средой обуславливает применение системного подхода. Представление объекта как системы позволяет широко использовать моделирование, которое предполагает установление определенных соответствий между элементами модели и моделируемого объекта и внешней среды.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 223; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!