Розділ 6. Моделі систем
-
Формальні і змістовні моделі
Побудову моделі системи ми розглядаємо як етап вирішення проблемної ситуації, етап вивчення системи. Існує багато моделей систем, які суттєво відрізняються одна від одної. Розглянемо їх.
Формальні моделі - це окремі типи моделей, подані у формальному, описовому вигляді, в який входять головні ознаки, за якими дана модель, суттєво відрізняється від інших. В описі формальної моделі даються також правила її побудови, складові частини моделі, зв’язки між частинами, вигляд моделі в цілому.
Формальна модель має загальний характер без конкретного наповнення є немовби каркасом, на основі якого можна побудувати цілий ряд змістовних моделей. Формальних моделей існує обмежена кількість. В описі формальної моделі абстрагуються від змісту, внутрішнього наповнення, предметної області, для якої створюється модель. Формальні моделі є абстрактними моделями, описаними абстрактною, найбільш загальною мовою. Залежно від рівня абстракції формальні моделі можуть охоплювати різну кількість систем. До формальних моделей самого високого рівня абстракції відносяться моделі „Чорний ящик”, “Склад системи”, “Структура системи”, “Структурна схема”.
Змістовні моделі – це моделі, наповнені поняттями даної предметної області. Вони будуються на основі формальних моделей, що служать шаблоном, зразком для побудови змістовних моделей.
Створення змістовної моделі - це процес інтерпретації формальної моделі на мові певної предметної області. Інтерпретація – це встановлення відповідності між формальною і змістовною моделями системи. Інтерпретація (від лат. “interpretatio” – пояснення, тлумачення) визначається як сукупність значень (змісту), які певним чином надаються елементам деякої системи, теорії чи моделі. У математиці інтерпретація – це встановлення відповідності, пояснення положень деякої формальної теорії на мові певної змістовної системи, причому положення змістовної системи повинні бути визначені незалежно від формальної системи. Інтерпретація вважається повною, якщо кожному елементу формальної системи відповідає певний елемент змістовної системи.
У системному аналізі змістовні моделі систем будують на основі формальних моделей. Формальна модель задає основні положення цієї моделі, її елементи, зв’язки, правила побудови, а змістовна модель наповнює ці елементи і зв’язки певним змістом, узятим з конкретної системи, яка досліджується. Таким чином встановлюється відповідність між елементами формальної моделі та елементами змістовної моделі системи. У випадках, коли встановлено, що елементи формальної моделі однозначно відповідають елементам змістовної системи, існує взаємно однозначна відповідність, то всі результати, отримані для формальної моделі, підтверджуються в змістовній моделі.
Формальних моделей ми знаємо обмежену кількість, а змістовних моделей може бути побудовано в необмеженій кількості. Це викликано тим, що за однією формальною моделлю можна побудувати змістовні моделі для безлічі систем навколишнього світу. З іншого боку, навіть для однієї системи за однією і тією ж формальною моделлю можна побудувати необмежену кількість змістовних моделей, залежно від цілей моделювання, точки зору та рівня знань того, хто будує модель. Якою буде побудована змістовна модель залежить від цілей моделювання, складності системи, досвіду і знань аналітика та інших факторів. Успіхи вивчення систем і вирішення проблем системного аналізу значною мірою залежить від того, в якій мірі аналітик володіє набором формальних моделей і вміє їх інтерпретувати.