Скачиваний:
124
Добавлен:
25.05.2014
Размер:
69.12 Кб
Скачать

Моделирование как один из этапов системных исследований.

Т.о., Модель – это есть объект-заменитель, который в опред-ой ситуации заменяет объект-оригинал и отражает лишь интересующие исследователя свойства объекта-оригинала и обладает перед последним преимуществами: наглядностью, обозримостью, доступностью эксперимента.

Особенности понятия «модели»:

Модель – триедина:

  1. модель – способ существования знаний

  2. модель – способ сужения (концентрации) знаний

  3. модель – способ генерации новых знаний.

Виды моделей:

1. по целям использования моделей:

  1. познавательные (учебные) – в целях использования для обучения и для генерации новых знаний.

  2. Прагматические (рабочие) – цель: генерация правильных действий при функционировании реального объекта.

2. по режиму работы:

  1. статические – отражают равновесие работы с\с (S = D)

  2. динамические – неравновесные режимы работы с\с.

3. по виду средств, используемых для построения моделей:

  1. абстрактные модели (все, что построено средствами сознания, мышления: язык, мысли, идеи)

  2. материальные модели – построены средствами материального мира.

Существуют 3 вида подобия, положенных в основу создания материальных моделей:

    1. прямое – подобие возникает в рез-те непосредственного взаимодействия (физич-ого) моделей и оригинала (напр, уменьшенные копии здания, вид непосредственного взаимодействия это масштабирование, фотографии, голографические снимки).

    2. косвенное подобие – это подобие возникает, когда модель и оригинал различны по физической природе, однако ведут себя при некоторых условиях аналогично. Это подобие явл-ся объективным и обнаруживается в природе в виде совпадения абстрактных моделей различных по природе реальных объектов (напр, подопытные животные, электромеханическая аналогия движения маятника и протекания тока (электрическая с\с) описываются одинаковыми диф.уравнениями (абстрактные модели одинаковы). Это позволяет вместо проведения громоздких экспериментов с механическими с\с провести эксперимент с моделями в электрических схемах).

    3. условное подобие (по договоренности) (напр, паспорт – модель владельца, деньги – модель стоимости, сигналы – модель сообщения, карта – модель местности, предложение на естественном языке – модель мысли).

Самый главный представитель условного подобия – знаковые модели, которые занимают промежуточное положение м\у абстрактными и материальными моделями, и является материальным воплощением абстрактных моделей, т.е. является способом временного отчуждения от сознания мысли (абстрактных моделей) и способом перевоплощения их в матер.модель. Это делается с 2-мя целями:

Абстрактная модель (мысли, знания) → условное подобиезнаковая модель (материальная форма абстрактной модели).

Цель: 1. передача знания (абстр. Модель) во времени.

1) Семиотика – наука о знаках;

2) семантика – соотношения м\у знаками и инфо, кот в них заложена;

3) прагматика – это отношение м\у знаками и воспринятым смыслом.

Цель 2. передача знания от одного объекта к другому.

Свойства моделей и требования к ним.

    1. свойство «конечность» - требование «быть целенаправленной» - модель создается с определенной целью, согласно которой на реальный объект исследователь смотрит под определенным углом зрения, с разных точек зрения. Отсюда: моделированию подвергается только ряд важных свойств – конечное число свойств.

    2. упрощенность (сложность) – быть удобной в обращении. Причины упрощенности:

  1. объективная – связана с 1-ым свойством.

  2. субъективная – исследователь сам стремится упростить модель

сложность модели

удобство обращения

Сложность реал объекта

Отражение основных закономерностей,

важных с позиций целей моделирования

Достоинства упрощенности:

    1. упрощение является очень сильным средством для выявления главных эффектов в исследуемом объекте (идеальный газ, матем.маятник, абс.черное тело).

    2. возможность оперирования с моделью и возможность получения новых решений (линеализация, уменьшение кол-ва переменных в уравнениях, переход от стохастических к детерминированным).

    3. загадочный аспект.

Из двух моделей, одинаково точно описывающих реальный объект, та, которая проще, оказывается ближе к истинной природе исследуемого явления.

3. приближенностьбыть достаточно точной. Приближенность хар-ет количественное различие м\у моделью и оригиналом (точность часов: бытовые и спортивные).

4. адекватность быть достаточно полным. В понятие адекватности входит степень сложности (упрощенности, степень приближенности, степень истинности).

Под адекватностью понимается степень качественного и количественного соответствия модели оригиналу, достаточную для достижения цели.

Проверка адекватности осуществляется в 2 этапа: 1) верификация, 2) валидация.

5. Истинностьдавать правильные ответы.

Основные задачи, решаемые с помощью моделирования.

Модель предназначена для решения след основных классов задач:

1. задачи анализа:

Дано: система с известной структурой.

Необходимо: выявить свойства, хар-ки с\с.

1. задачи оценки.

Дано: реальная с\с с известной структурой и идеальная с\с с известной структурой. Необходимо: сравнить свойства этих с\с (конкурентоспособность, фин.устойчивость).

2. задачи сравнения.

Дано: 2 реальные с\с с известной структурой.

Необходимо: сравнить свойства.

Примечание: в качестве свойств могут рассматриваться функц-ые, инфо-ые хар-ки, чувствительность.

2. задачи синтеза:

Дано: желаемые свойства, характеристики с\с.

Требуется: найти структуру с\с, удовлетворяющей желаемым хар-кам, свойствам.

1. задачи оптимизации:

Дано: желаемый критерий оптимальности и ограничения по ресурсам.

Требуется: найти оптимальный план, т.е. синтезировать некоторые решения (элемент с\с управления).

2. другие виды постановок задач принятия решений.

3. Задачи прогнозирования.

Дано: инфо о с\с – ретроспектива

Необходимо: выдать инфо о будущем поведении с\с.

Виды задач прогнозирования:

  1. прогноз без знания о структуре с\с, на основе только стат. инфо о с\с.

  2. прогноз с учетом знания инфо о структуре с\с (имитационное моделирование).

4. Задачи идентификации:

Дано: инфо о входах с\с и выходах с\с (как реакция на заданные входы).

Необходимо: сопоставить реальной с\с некоторую модель.

Определение процесса моделирования.

Процесс моделирования в широком смысле включает в себя:

  1. процесс разработки модели

  2. процесс расчета по модели (моделирование в узком смысле)

  3. процесс анализа результатов расчета по модели.

Структурная схема процесса моделирования:

Разработка модели

Расчет по модели

Верификация

Валидация

Анализ рез-тов модел-ия

Проверка адекватности модели

Цели,задачи СА модель рез-ты рез-ты рез-ты

вериф адеква

Инфо об объекте расчета

Верификация – это есть проверка соответствия данных, которая выдает модель предположениям экспериментатора.

Валидация – это проверка соответствия данных, кот выдает модель реальному ходу процессов в реальной с\с. Эта проверка осуществляется в ретроспективе.

Уточненная схема основных этапов СА сложных систем (см. Лекция 1).

моделирование

и

ФП

ВЦ ПЗ

В с.с. ОИ

РМ

Расч по модели

Вериф

Валид

Анализ рез-тов модел

ПР

Внедрение

нфо об ОИ

ФП – формулировка проблемы

ВЦ ПЗ - выявление цели и постановка задачи

РМ – разработка модели

Расч по М – расчет по модели

Вер – верификация

Вал – валидация

В с.с. ОИ – выявление содержимого системных свойств.

  1. определение границ с\с, кот содержит проблему с позиций целей исследования.

  2. Определение целей с\с

  3. Определение списка элементов с\с и анализ их свойств

  4. Определение списка связей м\у элементами подс\с и анализ их свойств

  5. Выявление сути целостности с\с (анализ свойства эмерджентности)

  6. Анализ взаимосвязей м\у элементами с\с и элементами внешней среды, анализ целей элементов внешней среды

  7. Анализ соблюдения системных законов и принципов функционирования с\с

  8. Уточнение границ с\с (возможен возврат на 1 пункт)

  9. Выбор способа декомпозиции с\с и базового элемента

  10. Первоначальная структуризация с\с построения структуры (возможен возврат на пункт9).