uzluga.ru
добавить свой файл


Системный анализ и принятие решений

  • Лекция 4

  • Модели и моделирование.


История развития понятия модели

  • Первоначально моделью называли некое вспомогательное средство, объект, который в определенной ситуации заменял другой объект

  • Очень долгое время понятие модели относилось к материальным объектам, потом к моделям отнесли и отображения реальных объектов (рисунки, чертежи, географические карты)

  • Далее моделью стали называть объект-заменитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала

  • Следующим этапом развития стало признание, что моделями могут служить абстрактные и идеальные построения, например законы, гипотезы, теории (математическая модель)

  • С этого момента развивается теория моделей



Понятие «Модель»

  • Модель – это целевое упрощенное отображение реальности

  • Из целевого характера модели, следует множественность моделей одного и того же объекта: различным целям моделирования соответствуют разные модели

  • Модели могут образовывать иерархию (модель – теория, содержит модели более низких уровней – гипотезы)

  • Это означает, что все наши знания представлены моделями и познавательная деятельность человека невозможна без моделирования

  • Мысленные образы – это тоже модели

  • Модель есть способ существования знаний



Моделирование

  • Моделирование является обязательным неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности, пронизывает и организует ее, представляет собой не часть, а аспект этой деятельности

  • Аспект (от лат. aspectus - вид), точка зрения, с которой рассматривается предмет, явление, понятие

  • Всякий процесс труда есть деятельность, направленная на достижении определенной цели (Студент учиться, чтобы иметь профессию, т.е. устроиться на работу)

  • Моделирование - исследование объектов познания на их моделях.

  • Различают логическое (абстрактное качественное), математическое (абстрактное количественное) и натурное (материальное) моделирования.



Цель как модель

  • Цель – модель состояния, образ желаемого будущего, на реализацию которого направлена деятельность

  • Алгоритм достижения цели – образ будущей деятельности, т.е. модель деятельности

  • Модель – целевое отображение оригинала

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



Классификация моделей

  • Типы моделей могут быть классифицированы по различным признакам

  • Классификация вводится для удобства изучения и работы с моделями

  • При классификации модель нелегко однозначно отнести к какому либо классу



Познавательные и прагматические модели

  • Данная классификация разделяет видя деятельности по направлению основных потоков информации, циркулирующей между субъектом и окружающим его миром

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

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

  • Познавательные модели отражают существующее, а прагматические – не существующее, но желаемое и (возможно) осуществимое



Признаки познавательных и прагматических моделей

  • Познавательная модель изменяется ля устранения расхождений между моделью и реальностью при обнаружении данных расхождений

  • Использование прагматических моделей состоит в том, чтобы при обнаружении расхождений между моделью и реальностью направить усилия на изменения реальности, так, чтобы приблизить ее к модели



Статические и динамические модели

  • Примером статических моделей являются структурные схемы объектов, т.е. состояние объекта в определенный момент времени

  • В случаях когда цели субъекта связаны не с одним состоянием системы, а с различием между состояниями, возникает необходимость процесса изменения состояния. Такие модели называют динамическими, примером служат функциональные схемы модели системы



Абстрактные модели

  • Абстрактные модели являются идеальными конструкциями, построенные средствами мышления сознания

  • Абстр. моделями являются не только языковые модели, которые на самом деле есть конечный продукт мышления, но неязыковые формы мышления, эмоции, интуиция, подсознание.

  • Языковым моделям свойственно неоднозначность, расплывчатость, размытость, вследствие инвариантности значения слов

  • Для преодоления этого недостатка происходит выработка «профессионального» языка в среде людей занимающихся определенной деятельностью



Материальные модели

  • Для отображения материальной конструкции, между оригиналом и моделью должно быть установлено отношение похожести, подобия (не путать с аналогией)

  • Прямое подобие устанавливается в результате физического взаимодействия с оригиналом в процессе создания модели (фотографии, уменьшенные копии объектов)

  • Косвенное подобие обнаруживается в виде совпадений или достаточной близости их абстрактных моделей (электромагнитная аналогия)

  • Условное подобия устанавливается в результате соглашения (деньги – модель стоимости, паспорт – модель владельца, чертежи – модель продукции)



Условия реализации свойств модели

  • Чтобы модель отвечала своему назначению, недостаточно взять готовую модель, необходимо, чтобы существовали условия, обеспечивающие ее функционирование.

  • Свойство согласованности с культурной средой (деньги существуют только тогда когда в обществе есть соглашение о модели стоимости)



Соответствия между моделью и действительностью: различия

  • Конечность моделей: существующий мир бесконечен – модель конечна, в модели заложено конечное число свойств реального объекта

  • Упрощенность моделей – упрощенность облегчает работу с моделями, но требует доказательства адекватности модели

  • Приближенность модели, может быть высокой и низкой в зависимости от целей моделирования



Соответствия между моделью и действительностью: сходство

  • Истинность моделей: степень истинности выявляется в практическом сопоставлении реальности и модели.

  • Истинность и ложность моделей: предположения имеют разные последствия.

  • Предположения единственный способ оторваться от фактов и сделать открытия

  • Воображение важнее знания, ибо знание ограничено, воображение охватывает все на свете, стимулирует прогресс и является источником его эволюции (А. Эйнштейн)



Динамика моделей

  • Все в мире имеет жизненный цикл

  • Модели с ходом времени меняются

  • При проектировании часто создают «плохую», действующую модель-макет системы и «доводят» ее, постепенно улучшая

  • Модели могут естественно эволюционировать, так социальные модели взаимодействия эволюционируют под воздействием изменяющейся окружающей среды



Определение системы, как тип модели

  • Определение системы является наипростейшей моделью системы

  • В данной модели о внутреннем устройстве системы говорится в самой общей форме как о совокупности взаимосвязанных частей, а суть определения сводится к обособлению системы как целостного объекта от взаимодействующей с ней среды.



Модель «Черного ящика»

  • Входы – связи, отображающие воздействие среды на систему: функционально обусловленные воздействия, необходимые для реализации цели системы (например, управляющие воздействия) и возмущающие воздействия

  • Выходы – связи, отображающие воздействие системы на среду: целевые воздействия – полезные результаты работы системы в направлении достижения цели, и другие, вынужденные воздействия, например вредные выбросы



Модель состава

  • Данная модель позволяет различат составные части системы и определяет иерархию частей

  • Модели состава одной и той же системы может быть различной вследствие ее условности, различных целевых подходов и подходов к элементарности

  • Описание данной модели см. в лекции 2



Модель структуры

  • Объединение модели «черного ящика» и модели состава образуют модель структуры

  • В структурной модели указываются все элементы системы, все связи между элементами внутри системы и связи определенных элементов с окружающей средой (входы и выходы системы)



Динамические модели систем

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

  • Различают 2 типа динамики системы: функционирование – процессы которые происходят в системе (и среде), стабильно реализуют фиксированную цель (например, часы, радиоприемник, городской транспорт) и развитие – изменение системы при изменении целей, т.е. происходит изменение структуры системы для обеспечения новой цели.



Типы динамических моделей