4.3.Виды моделирования

Существует множество подходов к классификации видов моделирования (рис.36). Рассмотрим один из наиболее подробных:

Рис.36. Классификация способов моделирования

По полноте способы моделирования делятся на: полный, неполный и приближенный. При полном способе моделирования модели изоморфны (идентичны) объекту во вре­мени и пространстве. Для неполного способа моделирования эта идентич­ность не сохраняется. В основе приближенного способа моделирования лежит подобие, при котором некоторые стороны реального объекта не моделируются совсем (гомоморфизм). Поскольку абсолютное подобие возможно лишь при замене одного объекта другим точно таким же, то при моделировании абсолютное подобие не имеет места. Исследователи стремятся к тому, чтобы модель хорошо отображала только исследуемый аспект системы.

По отношению к случайностям среди способов моделирования выделяют детерминированный и стохастический.

Детерминированное моделирование отображает процессы, в которых случайные воздействия не учитываются. Стохастический способ их учитывает.

По отношению ко времени способы разделились на статические и динамические (рис.37). Статический способ моделирования служит для опи­сания объекта и его состояния в определённый момент времени (в статике), а динамический способ – для исследования изменения рассматриваемого объекта или процесса с течением времени.

Рис.37. Взаимосвязь статических и динамических моделей

По отношению к тому, является ли генератором и носителем модели сознание человека способы моделирования подразделены на мысленный и реальный.

При реальном способе моделировании ис­следуются характеристики либо на реальном объекте целиком, либо на его части. Такие исследования проводятся как на объек­тах, работающих в нормальных режимах, так и при организации специальных режимов для оценки интересующих исследователя характеристик. Реальное моделирование яв­ляется наиболее адекватным, но его возможности ограничены. Натурным способом моделирования называют проведение исследова­ния на реальном объекте с последующей обработкой и анализом результа­тов эксперимента. Физический способ, отличающееся от натурного тем, что исследование проводится на оборудовании, сохраняющем физическое подобие реального процесса. При этом варьируются характеристики внешней среды и исследует­ся поведение самого объекта или его модели. Физическое моделирование может протекать в реальном, модельном масштабах времени или рассматри­ваться без учета времени. В последнем случае изучению подле­жат статические процессы, рассматриваемые на определённый момент времени.

Мысленный способ моделирования является, пожалуй, самым старым. Он позволяет сформировать модели, не реализуемые в данный момент времени, при текущем уровне развития науки и технологий. Благодаря этому мысленный способ позволяет создавать самые смелые, но и самые сложные для принятия на них решения модели. Мысленный способ моделирования делится на наглядный, символический и математический способы. Наглядное моделирование широко используется в учебном процессе. Он состоит в создании наглядных модели на базе представлений чело­века о реальных объектах, для отобра­жения протекающих в них явлений и процессов.

Символический способ моделирования заключается в создании определённого логического объекта, который замещает реальный и выражает его основные свойства с помощью системы символов и знаков.

Математический способ моделирования устанавливает в соответствие реальному объекту некоторый математи­ческий объект, называемый математической моделью. Для исследования характеристик любой системы матема­тическими методами, должна быть обяза­тельно проведена её формализация и построена математическая модель. Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так и от задач исследования объекта, от требуемой достоверности и точности решения зада­чи. Математическая модель описыва­ет реальный объект с некоторой степенью приближения.