2. Этапы моделирования

Процесс моделирования состоит из нескольких этапов:

объект исследования – модель – изучение модели – знания об объекте.

Этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обуславливаются тем, что модель отражает какие-либо существенные черты объекта-оригинала. Вопрос о необходимости и достаточной мере сходства оригинала и модели требует конкретного анализа. Очевидно, модель утрачивает свой смысл как в случае тождества с оригиналом (тогда она перестает быть моделью), так и в случае чрезмерного во всех существенных отношениях отличия от оригинала. Таким образом, изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от отражения других сторон. Поэтому любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле. Из этого следует, что для одного объекта может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации.

На втором этапе процесса моделирования модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение «модельных» экспериментов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные об ее «поведении». Конечным результатом этого этапа является множество знаний о модели.

На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал. Этот процесс переноса знаний проводится по определенным правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учетом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели. Мы можем с достаточным основанием переносить какой-либо результат с модели на оригинал, если этот результат необходимо связан с признаками сходства оригинала и модели. Если же определенный результат модельного исследования связан с отличием модели от оригинала, то этот результат переносить неправомерно.

Четвертый этап – проверка полученных с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им.

Моделирование цикличный процесс. Это означает, что за первым четырехэтапным циклом может последовать второй, третий и т. д. При этом знания о следуемом объекте расширяются или уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта и ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах.

3. Основные типы моделей

Модели классифицируются по ряду признаков: область использования, по отраслям знаний, по фактору времени, по способу представления результатов и т. д.

Классификация моделей по области использования: а) учебные (наглядные пособия, карты, схема звездного неба, обучающие и контролирующие программы и т. д.); б) опытные (авиамодель и т. д.); в) научно-технические (прибор, имитирующий разряд молнии и т. д.); г) игровые (деловые игры и др.); имитационные (эксперимент и т. д.).

Классификация моделей по отраслям знаний: а) математические, б) физические, в) химические, г) биологические, д) экологические, е) географические, ж) исторические и т. д.

Классификация моделей по фактору времени: а) статические; б) динамические.

Классификация моделей по способу представления: а) материальные; б) информационные. Материальные модели можно назвать предметными, физическими их можно увидеть, потрогать, услышать. Информационные модели нельзя увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому, что они строятся на информации.

Информационные модели – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром. Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объем и форму представления, выражаться различными средствами. Это многообразие настолько безгранично, насколько велики возможности каждого человека и его фантазии. К информационным моделям можно отнести знаковые и вербальные.

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка (рисунки, схемы, графики, формулы, тексты и т. д.). Знаковые модели можно разделить на компьютерные и не компьютерные. Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.

Вербальная (от лат. verbalis – устный) модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме. Это модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или быть выражены словесно. Например, идея возникшая в голове ученого.

По классификации А. Д. Арманда (1976) модели могут быть: а) теоретические (структурные схемы ландшафта), б) поисковые (прогнозные карты); в) портретные (пейзаж).

По классификации П. Хаггета, Р. Чорли (1971) модели могут быть: 1) вещественные (репродуктивные – модели рельефа, и аналоговые – грязевой вулкан; 2) теоретические (структура природных зон на идеальном материке); 3) символические (панда – символ Китая, медведь – символ России, кенгуру – символ Австралии), 4) концептуальные (упрощенная схема ландшафта Леша), 5) умозрительные (модель Большого взрыва).

По классификации В. А. Штофа (1966) модели могут быть: материальные и идеальные. Материальные модели могут быть: а) пространственно подобными (аэрофотокарты), б) физически подобные (глобус), в) математически подобные (уравнения водного и теплового балансов). Идеальные модели могут быть: а) образными (Земля – шар); б) образно-знаковые (топографическая и географическая карта); в) знаковые или символические (пиктограммы).

По классификации В. П. Максаковского (1998) модели могут быть: а) материальные (пространственно-подобные – макеты, муляжи; физически подобные – глобус, диорама; математически подобные – аналоговые и цифровые машины), б) мысленные или идеальные (образные –фотографии, зарисовки; знаковые (символические) – формулы; образно-знаковые – карты, чертежи, графики, блок-диаграммы).