12. Понятие модели. Виды моделирования

Модель – это вспомогательный объект способный заменить оригинал на определённом этапе и обладающий свойствами оригинала.

Моделирование – это разработка, проверка и исследование модели и распространение модельной информации на оригинал.

Модель можно классифицировать по следующей схеме:

1) Материальные;

2) Абстрактные:

а) знаковые (компьютерные и некомпьютерные)

б) вербальные

Прежде чем приступить к моделированию необходимо формализовать информацию.

Формализация-это выделение внутренней структуры объекта, процесса или явления и перевод ее в информационную структуру.

По строению модели делятся на: материальные и абстрактные (информационные).

Материальные модели по своей физической природе сохраняют свойство оригинала. Например, макеты – сохраняют геометрическое подобие, гидрологические модели сохраняют подобие физических процессов. Материальные модели могут быть натуральными (метод пробных площадок)

Информационные модели – совокупность информации характеризующую свойство или состояние объекта, процесса, явления.

Информационные модели бывают вербальные, схематические, математические, компьютерные.

Вербальная модель – модель в мыслимой или разговорной форме. Например, естественно научное описание в виде текста.

Схематическая модель – это схемы, рисунки, карты, фотографии. Например, схемы биохимических круговоротов, пирамиды Элтона и т.д. Их достоинства: наглядность, информативность, простота. Вербальная и схематическая модель неотъемлемая часть качественного анализа экосистем.

Математическая модель – это математическое описание оригинала, сущность его в том, что взаимосвязь исследования явления и фактов представлена в виде формул, систем уравнений или неравенств.

Математические модели описывают процессы и явления обладающие изоморфными свойствами. Изоморфизм – взаимнооднозначное отображение соответствия между оригиналом и моделью в области изучаемых свойств.

Гоморфизм – это отображение части свойств оригинала на модель.

Компьютерная модель – это модель организовывается свойствами программной среды. Например, базы данных, которые представляют собой совокупность таблиц со группировкой по определённым признакам экологических характеристик.

По отношению ко времени модели бывают: статические и динамические. Статические отображают систему не изменяющуюся во времени.

Динамические отображают своё состояние во времени.

По целям построения, технологии построения, качеству информации, модели делятся на следующие 4 группы:

1. аналитические

2. эмпирико-статистические

3. имитационные

4. модели искусственного интеллекта.

Аналитические модели – это модели в которых для определения значения, предсказания используются выражения в явном виде. К ним относятся: регрессионные модели; теоретические, статистические распределения; динамические популяционные модели.

Аналитические модели служат целями выявления математического описания, объяснения свойств экосистем. Например, модель Вольтера описывает сосуществование двух видов в рамках различных сообществ.

Имитационные модели – представляют собой формализацию с помощью ЭВМ всех эмпирических сведений об экосистеме. С помощью имитационной модели можно проводить экспе5римент с экосистемами. Например, в опыте на машинах испытывают влияние токсиканта и уточняются ПДК.

Математические модели экосистем разделяют на модели: популяционные биоценотические, модели экосистемного уровня.

Популяционные модели описывают динамику численности популяции в зависимости от плотности популяции. Модели биоценотического уровня представляют собой систему дифференцированного уравнения, отображающую динамику биоценоза, как функцию плотностей составляющих его популяцию.

Модели экосистемного уровня представляют собой системы дифференциальных уравнений зависимости от внутренних переменных систем и от внешних переменных (вынужденные функции). теоретическими моделями.