2. Понятие модели и моделирования

Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Мы рассматриваем только те модели, которые строятся человеком и используются им в качестве инструмента получения знаний.

Модель — это материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.

Процесс построения, изучения и применения моделей называется моделированием. Оно тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез.

Метод моделирования разработан с учетом принципа изоморфизма (многообразия) замены одного объекта на адекватную (похожесть) замену ее на модель. Соотношение объекта и модели определяется степенью ее адекватного описания научными или иными средствами (вербально, графически, математически и т.п.).

Моделирование является основополагающим методом исследования больших и сложных систем в теории систем. В теории систем утверждается, что никаких других средств для качественного и эффективного описания больших и сложных систем, кроме моделирования не существует.

Модели могут создаваться на основе средств познания (формы мышления), т.е. эвристические, гипотетические, концептуальные и на основе рационально-логических средств исследования – эмпирические, теоретические, математические. Разница между разными видами моделирования в том, что не всегда разработанную модель можно адекватно описать математическими средствами для получения количественных и качественных результатов. Например, социально-экономическую модель нельзя адекватно представить в математическом виде. Она слишком сложна. Применение математических средств возможно лишь тогда, когда определены средства оценки, измерения всех существенных параметров системы. Для создания наиболее похожей модели сложной системы необходимы средства содержательного эмпирического представления, которые предшествуют использованию формализованных средств математики.

Любая модель строится на основе некоторых теоретических принципов и реализуется определенными инструментальными средствами прикладных наук. Теоретическими принципами построения моделей больших и сложных динамических систем становятся принципы теории систем. Основу инструментальных средств построения этих моделей составляют математические методы описания алгоритмических процессов. Такой подход в моделировании обеспечивает определенную строгость и логичность доказательств, которые могут избежать многих противоречий в понятиях на междисциплинарном уровне.

3. Основные методы моделирования в теории систем

Классификация методов моделирования в теории систем отличается от классических методов теории моделирования тем, что процесс моделирования связан с сочетанием процедур анализа и синтеза. Это объясняется необходимостью учета в исследовании объекта-системы принципов симметрии и гармонии как фундаментальных закономерностей при композиции элементов в целом образовании, будь-то космические системы, системы живой или неживой природы и общества.

Принцип симметрии – это фундаментальное свойство всех материальных систем, связанное с законом сохранением энергии, информации и вещества в целом образовании.

Принцип гармонии – это фундаментальное свойство сохранения устойчивых связей и отношений между элементами в целом образовании.

В теории систем различают методы индукционного и редукционного моделирования.

Индукционное моделирование осуществляется с целью получения сведений о специфики объекта-системы, об ее элементах, способах их взаимодействия на основе анализа частного и приведения этих сведений к общему описанию.

Индуктивный метод моделирования больших и сложных систем используется в том случае, когда невозможно адекватно представить модель внутренней структуры объекта. Это метод позволяет создать обобщенную модель объекта-системы, сохраняя специфику организационных свойств, связей и отношений между элементами, что отличает ее от другой системы. При построении такой модели часто использую методы логики теории вероятности, т.е. такая модель становится логической или гипотетической. Затем определяются обобщенные параметры структурно-функциональной организации системы и описываются их закономерности, с помощью методов аналитической и математической логики.

Редукционное моделирование используется с целью получения сведений о закономерностях взаимодействия элементов в системе для сохранения целого структурного образования. Причем, считается, что свойства целого образования нам известны на основе законов теории систем, а сами элементы не являются объектами исследования. При таком методе исследования сами элементы заменяются описанием их внешних свойств.

Использование метода редукционного моделирования позволяет решить задачи по определению свойств элементов, свойств их взаимодействия и свойств самой структуры системы, чтобы их совокупность отвечала наилучшим образом принципам целого образования с заданными свойствами. Такой метод используется для поиска методов декомпозиции элементов и изменения структуры, придавая системе в целом новые качества. Этот метод отвечает целям синтеза свойств системы на основе исследования внутреннего потенциала к изменению. Часто метод редукционного моделирования называют методом «генологического» моделирования. Практическим результатом использования метода синтеза в редукционном моделировании становится математический алгоритм описания процессов взаимодействия элементов в целом образовании.

Количество методов системного анализа достаточно велико, поэтому решение проблемы их классификации является субъективным и не имеет пока четкого общепризнанного разделения. Это объясняется тем, что при системном анализе исследователь в праве выбирать те методы формального описания сложного объекта, которые отвечают реализации главной цели с учетом основополагающих принципов системного анализа. К таким принципам относятся:

• целесообразность как соответствие методов решения задач исследования целям системного анализа;

• оптимальность как основа для формулирования критериев выбора наилучшего варианта сочетания методов, позволяющих получить практические результаты;

• системность как основа реализации целостного подхода в исследовании сложного комплексного объекта;

• иерархии как проявление закона порядка и отношения уровней применения методов в соответствии с целями решаемых задач исследования;

• интеграции как основа изучения свойств и закономерностей функционирования в специфики организации единого целого объекта исследования, с учетом сочетания получаемых результатов;

• формализации как основа наиболее адекватного способа описания, исследуемого объекта системой методов.