1.4.3. Методы и технологии моделирования

При наблюдении за объектом-оригиналом в голове исследователя формируется некий мысленный образ объекта, его идеальная модель, которую принято называть когнитивной. Представление когнитивной модели на естественном языке называется содержательной моделью. По функциональному признаку и целям содержательные модели подразделяются на описательные, объяснительные и прогностические. Описательной моделью можно назвать любое описание объекта. Объяснительная модель позволяет ответить на вопрос, почему что-либо происходит. Прогностическая модель должна описывать будущее поведение объекта. При этом прогностическая модель не обязана включать в себя объяснительную. Концептуальной называют содержательную модель, при формулировке которой используются понятия предметных отраслей знания, занимающихся изучением объекта моделирования. Другими словами, это содержательная модель, базирующаяся на определенной концепции или точке зрения. Формальная модель является представлением концептуальной модели с помощью одного или нескольких формальных языков (например, языков математических теорий, универсального языка моделирования UML или алгоритмических языков).

Основными задачами теории моделирования являются выбор моделей и перенос результатов исследования моделей на оригинал, которые решаются с помощью эффективных и достаточно об­щих методов. Последние могут служить основой единичных специальных методов в различных областях науки и техники. В част­ности, в качестве заместителей оригиналов модели используют как средства общения людей (язык, письменность, радиосвязь), так и средства осмысления и познания явлений материального мира (модели Солнечной системы, атома), а также средства обучения и трени­ровки (тренажер для тренировки летчиков в наземных условиях) и средства прогнозирования поведения объектов в различных усло­виях (например, для подбора параметров, соответствующих оп­тимальному функционированию проектируемого объекта).

В общем случае процесс моделирования состоит из нескольких этапов:

1. постановки задачи и определения свойств оригинала, подлежащего исследованию;

2. констатации затруднительности или невозможности исследования оригинала в натуре;

3. выбора модели, достаточно хорошо фиксирующей существенные свойства оригинала и легко поддающейся исследованию;

4. исследования модели в соответствии с поставленной задачей;

5. переноса результатов исследования модели на оригинал;

6. проверки результатов.

Методы реализации математических моделей можно разделить на аналитические и алгоритмические. Метод реализации модели относят к аналитическим, если он позволяет получить выходные параметры в виде аналитических выражений, т.е. выражений, в которых используется не более чем счетная совокупность арифметических операций. Аналитические методы делятся на алгебраические и приближенные. Алгоритмические можно разделить численные и имитационные.