- •Оглавление
- •Раздел I: Системология моделирования 7
- •Раздел II: Классификация моделей 16
- •Раздел III: Принципы моделирования сложных систем 21
- •Раздел IV: Методы моделирования 31
- •Раздел V: Технологии моделирования 39
- •Раздел VI. Содержательное и формализованное описание объектов-оригиналов. 56
- •Раздел VII: Математическое моделирование элементов сложных систем 76
- •Раздел VIII: Математическое моделирование сложных систем 93
- •Раздел IX: Математическое моделирование систем по экспериментальным данным 104
- •Раздел X: Вероятностно статистическое моделирование систем 105
- •Раздел XI. Концептуальное моделирование систем 117
- •Раздел I: Системология моделирования
- •Моделирование как метод экспериментально-теоретической деятельности специалиста по икт.
- •Основные системные компоненты модельной деятельности, их назначение связи и взаимодействия.
- •Анализ модельной деятельности при посредстве графа «субъект – объект - модель».
- •Место моделирования в теории познания.
- •Субъект и его модельная деятельность. Понятие эксперта по моделированию.
- •Предмет моделирования, окружающая среда и предметная область объекта - оригинала.
- •Модель и моделирование - основные понятия и определения.
- •Назначение, роль и взаимодействия в диадах: «Объект - субъект», «Объект – модель», «субъект – модель».
- •Развитие понятий «модель» и «моделирование» (этимология понятий).
- •Моделирование как метод инженерного эксперимента.
- •Моделирование как метод научного исследования.
- •Моделирование как метод организации знаний.
- •Модель как средство накопления, хранения и использования знаний.
- •Объяснительная и предсказательная функции модели.
- •Основные функции модели, как инструмента познавательной и созидательной деятельности.
- •Необходимость и целесообразность модельного метода к решению научно-технических задач.
- •Место и роль модельного подхода в решении задач анализа и синтеза.
- •Назначение и роль классификации в моделировании.
- •Активная классификационная система (акс) и принципы ее формирования.
- •Классификация моделей в зависимости от объекта и предметной области. Классификация моделей в зависимости от языков описания.
- •Классификация моделей в зависимости от методов моделирования.
- •Классификация моделей в зависимости от способов и средств их реализации.
- •Раздел III: Принципы моделирования сложных систем
- •Место и роль принципов в моделировании.
- •Системно-комплексный принцип.
- •Целенаправленность моделирования. Принцип целенаправленности.
- •Целостность как свойство системы и его отображение в модели. Принцип целостности.
- •Окна информационной прозрачности модели.
- •Принцип информационной прозрачности
- •Концептуальный подход к моделированию. Принцип концептуальности.
- •Сложность, редукция сложности и моделирование.
- •Принцип соответствия модели и оригинала (по у.Р. Эшби).
- •Принцип информативности и его использование при создании модели.
- •Принцип оптимальности конструкции н. Рашевского и моделирование.
- •Принцип максимального упрощения и его использование при построении модели.
- •Принцип интерпретируемости модели.
- •Принцип адекватности модели.
- •Развитие модели в онто- и филогенезе.
- •Принцип эволюционируемости.
- •Принцип ведущей компоненты.
- •Принцип инвариантности.
- •Принцип когерентности.
- •Принцип экстраспективности.
- •Принцип интраспективности.
- •Модульность построения моделей.
- •Принцип модульности конструкции.
- •Аутокаталичность как свойство больших (сложных) систем.
- •Принцип аутокаталичности.
- •Принцип управляемости.
- •Принцип комплексности.
- •Принцип системности.
- •Определить совокупность принципов, используемых при создании модели в зависимости от фаз жизненного цикла модели.
- •Определить совокупность принципов, используемых при решении задачи моделирования, в зависимости от фаз жизненного цикла задачи.
- •Методы концептуального моделирования.
- •Раздел V: Технологии моделирования
- •Основные понятия
- •Классическая технология моделирования.
- •Фазы моделирования:
- •Создание модели:
- •Использование модели:
- •Бионическая технология моделирования.
- •Задачная технология моделирования
- •Комплексная технология моделирования.
- •Решение задач с помощью комплексной технологии моделирования.
- •Раздел VI. Содержательное и формализованное описание объектов-оригиналов.
- •Понятие содержательного описания, его назначение и формы представления.
- •Внешнее описание объекта.
- •Источники информации для построения описания объекта-оригинала.
- •Модульный принцип организации данных об объекте при его описании.
- •Внутреннее описание объекта.
- •Формализованное описание объекта.
- •Морфологическое описание объекта.
- •Уровни морфологического описания.
- •Функциональное описание объекта.
- •Уровни функционального описания
- •Описание организованности объекта.
- •Граф-схема анализа объекта моделирования на основе концептуальной модели.
- •Концептуальная схема описания системы «объект - среда».
- •Концептуальная схема внутреннего описания объекта моделирования.
- •Языки описания объектов моделирования.
- •Классификация языков описания объектов.
- •Иерархии языков описания в зависимости от этапов создания модели.
- •Аналогии и подобие в моделировании.
- •Эквивалентность моделей в задачах приближенного моделирования.
- •Раздел VII: Математическое моделирование элементов сложных систем
- •Системный элемент и его характеристики.
- •Классификация элементов по морфологическим признакам.
- •Функциональное описание элемента.
- •Физические элементы систем.
- •Определение метода «математическое моделирование».
- •Понятие «математическая модель».
- •Дуализм математической модели и математического описания.
- •Три этапа материализации знаний.
- •Классификация математических моделей.
- •Математическое определение статистики элемента.
- •Математическое определение динамики элемента.
- •Математическое определение элементов (общий подход по о. Ланге)
- •1 Случай. Дифференциальная модель.
- •2 Случай. Интегральная модель.
- •3 Случай. Функциональная модель.
- •Математическое моделирование динамики элемента по аналогии (метод интерпретаций).
- •Математическое моделирование элементов систем по методу пространства состояний.
- •Модель входного процесса:
- •Модель выходного процесса.
- •Модель в состоянии процесса.
- •Раздел VIII: Математическое моделирование сложных систем
- •Понятие сложной системы.
- •Связь и взаимодействие элементов в системе.
- •Теоретико-множественная модель структуры связей элементов.
- •Матричная модель сопряжения элементов в системе.
- •Основные свойства матрицы структуры.
- •Моделирование статики динамической системы с последовательным соединением элементов.
- •Моделирование статики динамической системы с параллельным соединением элементов (согласное и встречное).
- •Моделирование динамической системы по передаточным функциям.
- •Чистое запаздывание:
- •Реальный элемент:
- •Графическое представление:
- •Организация синтеза математической модели системы (основные этапы). (точно не было) Раздел IX: Математическое моделирование систем по экспериментальным данным
- •Метод экспериментально-статистического моделирования систем.
- •Методы и источники накопления информации о моделируемом объекте.
- •Определение и отбор существенных факторов при построении модели по экспериментальным данным.
- •Раздел X: Вероятностно статистическое моделирование систем
- •Возникновение случайности в сложных системах. Типы случайностей.
- •Основные типы структурных моделей, учитывающих случайные факторы.
- •Элементарные St – модели.
- •Простые многоэлементарные St – модели.
- •Сложные многоэлементарные St – модели.
- •Высокоорганизованные St – модели.
- •Структура вероятностно-статистической модели.
- •Имитатор случайных воздействий. Структура и назначение элементов.
- •Методы имитации случайных взаимодействий.
- •Аналитический метод получения псевдослучайных чисел.
- •2. Метод произведений.
- •3. Метод вычетов
- •Раздел XI. Концептуальное моделирование систем
- •Общие представления о концептах, отношениях, концептуальных системах, моделях их приложениях в информационных, автоматизированных и телекоммуникационных системах.
- •Понятие и определение концепта.
- •Характеристики концептов: содержание и объем концептов.
- •Закон обратного отношения, ранг концепта.
- •Классификация концептов.
- •Концептуальный подход к описанию и моделированию систем. Концептуализация как ментальный процесс познавательной деятельности.
- •Концептуальные системы. Определение концептуальной системы. Особенности концептуальных систем.
- •Механизмы синтеза концептуальных систем.
- •Модели формирования концепт-компонентов и концепт отношений.
- •Синтез концептуальных систем, факт-конструкций.
- •Первый тип механизма в факт-конструкции (мфк-I).
- •Второй тип мфк-II.
- •Концептуальные системы уровня конструкта.
- •Конструкты в приложениях.
- •Концептуальное моделирование, особенности и назначение км.
- •Методологические аспекты традиционного (предметного) и концептуального моделирования: сравнительный анализ.
- •Сфера концептуального моделирования.
- •Концептуальная модель – содержательное определение.
- •Формализация концептуальных моделей.
- •Математические концептуальные модели.
- •Семиотические концептуальные модели.
- •Интерпретации концептуальных моделей.
- •Виды и уровни интерпретаций.
- •Семантические интерпретации.
- •Синтаксические интерпретации.
- •Качественные и количественные интерпретации.
- •Системная организация концептуального моделирования.
- •Организация процесса создания и использования прикладной пользовательской модели.
- •Методические, технологические и организационные аспекты создания и использования концептуальной модели.
- •Принцип организации знаний в средах.
- •Три принципа (метода) познания.
- •Индуктивный принцип.
- •Волновой принцип.
- •Системная организация комплексного моделирования.
- •Основные особенности и свойства концептуальных моделей.
- •Концептуальная модель мира интеллектуальных систем.
- •Концептуальное модельное представление системного элемента как компонента реального и виртуального миров.
- •Морфологические км.
- •Функциональные км.
- •Организационные км.
- •Комбинированные неполные км.
- •Комбинированные целостные (полные).
- •Открытые и закрытые км.
- •Концептуальное модельное представление системных задач.
- •Возникновение системных задач.
- •Концептуальная модель системной задачи (кмз).
- •Концептуальный анализ и раскрытие неопределенности системной задачи на основе механизма рекурсии.
Понятие и определение концепта.
Содержательное определение и описание русского термина понятие, а как следствие, и его латинского эквивалента - концепт, наиболее полно и глубоко рассмотрел Войшвилло Е.К.
Термин концепт и в смысле «понятие» и в смысле «идеальный объект» определяется как результат обобщения предметов некоторого класса и мысленного выделения самого этого класса по определенной совокупности общих для предметов этого класса – и в совокупности отличительных для них признаков.
Формирование концептов осуществляется посредством мысленного (ментального) выделения классов предметов на основе обобщения этих предметов по сходственным или отличительным существенным признакам. Следовательно, концепт – это результат мысленного обобщения явлений, их свойств, признаков и закономерных связей. Таким образом, концептуальное моделирование, как на фазе создания модели, так и на фазе ее использования, прежде всего – мыслительный (ментальный) процесс, осуществляемый на основе понятий (концептов).
Концепт - это идеальный объект, результат умственной деятельности человека, отражающий некоторый конкретный реальный или идеальный объект реального или виртуального миров.
Формирование концептов обеспечивается соответствующими механизмами, реализующими функции обобщения, аппроксимации, абстрагирования, идеализации, сравнения, определения, вербализации, означивания, формализации и т.п.
Характеристики концептов: содержание и объем концептов.
Концепт, как ментальный объект, определяется двумя принципиально важными фундаментальными характеристиками: содержанием и объемом.
Содержание концепта определяется совокупностью атрибутов, характеризующих определенный класс объектов, отраженных в данном концепте, а также взаимосвязями этих атрибутов друг с другом, т.е. системой отношений.
Объем концепта определяется тем множеством (совокупностью, классом) объектов, каждому из которых принадлежат атрибуты, входящие в содержание концепта.
Закон обратного отношения, ранг концепта.
Закон обратного отношения. Соотношение между содержанием и объемом концепта определяется законом обратного отношения. Согласно закону обратного отношения, с увеличением содержания концепта уменьшается его объем и, наоборот, с уменьшением содержания концепта увеличивается его объем.
Закон обратного отношения, а также приведенные выше определения проинтерпретируем посредством диаграммы Эйлера-Вена. Пусть заданы три объекта-оригинала , и , образующих систему-оригинал (рис. 4).
Предположим, что каждый из заданных объектов-оригиналов с достаточной степенью полноты характеризуется соответствующей совокупностью атрибутов:
;
; (1)
.
На основе эквивалентных отображений каждый из объектов-оригиналов (1) представим соответствующим концептом, т.е.:
;
; (2)
.
Тогда, содержание концепта будет определяться совокупностью атрибутов , содержание концепта - совокупностью атрибутов , а содержание концепта соответственно, совокупностью атрибутов .
Рассмотрим концепты, представляющие пары объектов-оригиналов. Для объектов и определим эквивалентный концепт . Его содержание определяется пересечением двух совокупностей атрибутов:
(3)
Аналогично определим концепты и для двух других пар объектов-оригиналов. Для объектов и имеет место концепт , содержание которого отражает запись:
(4)
Для пары объектов и содержание концепта представляет запись:
(5)
Наконец, содержание итогового концепта , определяющего совокупность из трех объектов-оригиналов, будет характеризовать выражение:
(6)
С учетом проведенного рассмотрения построим диаграмму Эйлера-Вена (рис. 1). Каждый объект-оригинал, выраженный посредством соответствующего концепта, представим кругом, площадь которого пропорциональна его содержанию (1). Пересечения соответствующих пар кругов и тройки в целом определяют площади, пропорциональные содержанию соответствующих концептов (3), (4), (5) и (6).
Рис. 1. Геометрическая интерпретация закона обратного отношения для отражения содержания концепта.
Таким образом, если площади кругов диаграммы (см. рис.4) пропорциональны содержанию концептов, то совершенно очевидно уменьшение этих площадей при соответствующих пересечениях, отражающих содержание обобщающих концептов.
Ранг концепта. Для интерпретации посредством диаграммы характеристик объема концептов целесообразно ввести понятие ранга концепта. В общем случае, с увеличением общности ранг концепта возрастает. Первый ранг припишем концептам, представляющим объекты-оригиналы в отдельности, независимо друг от друга (см. запись 2). Второй ранг припишем концептам, представляющим пары объектов-оригиналов (3), (4), (5). Наконец, третий ранг припишем концепту (см. запись 6), представляющему систему в целом. Тогда для концептов первого ранга объем определится одним единственным объектом-оригиналом (=1,2,3). Для концептов второго ранга – соответствующей парой объектов-оригиналов, а для концептов третьего ранга – тройкой объектов, т.е. системой-оригиналом в целом (рис.2).
Рис. 2. Геометрическая интерпретация закона обратного отношения для отражения объема концептов.