Глава 1. Моделирование в информационных системах

Основные понятия теории моделирования

Термин «модель» в русском языке имеет множество значений. Согласно БЭС модель (лат. modulus – мера, образец) может означать:

– образец (эталон, стандарт) для массового изготовления какого-либо изделия (например, модель платья);

– тип, марку изделия или конструкцию (например, модель корабля, автомобиля);

– изделие, с которого снимается форма для воспроизведения в другом материале (например, лекала, шаблоны, плазы);

– устройство, воспроизводящее, имитирующее строение и действие какого-либо другого (моделируемого) устройства в научных, производственных (при испытаниях) или спортивных целях.

В широком смысле – любой образ, аналог (мысленный или условный: изображение, описание, схема, чертеж, график, план, карта и т. п.) какого-либо объекта, процесса или явления («оригинала» данной модели), используемый в качестве его «заместителя».

Моделирование – метод исследования, основанный на изучении объекта (оригинала) посредством объектов-заместителей, моделирующих их структуру и поведение, с последующим переносом полученных знаний с модели на оригинал.

Модель – объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Информационная модель – описание объекта моделирования, частично или полностью формализованное.

Формализация – замена реального объекта или процесса его формальным описанием на языке описания или представления информации:

– неформализованном (например, разговорный или рисунок);

– формализованном (например, научный или формула, схема);

– формальном (например, программирования или чертеж).

Поэтому и описание внешности литературного героя, и уравнение химической реакции, и блок-схему алгоритма вполне обоснованно следует рассматривать как информационные модели.

Цель построения модели – помочь пользователю понять проблему, подтвердить или опровергнуть гипотезу.

Цель моделирования возникает, когда субъект моделирования решает стоящую перед ним задачу, и зависит как от решаемой задачи, так и от субъекта моделирования.

Адекватность модели – если результаты моделирования подтверждаются и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то говорят, модель адекватна объекту.

Адекватность модели следует рассматривать только по определенным признакам, характеристикам, принятым в данном исследовании за основные.

Модель как средство осмысления помогает выявить взаимосвязи переменных, характер их изменения во времени, найти существующие закономерности. При составлении модели становится более понятной структура исследуемого объекта, вскрываются важные причинно-следственные связи. В процессе моделирования постепенно происходит разделение свойств исходного объекта на существенные и второстепенные, с точки зрения сформулированных требований к модели. Мы выделяем только те свойства исходного объекта, которые имеют непосредственное отношение к интересующей нас стороне его функционирования. Поэтому, понимаем, что исчерпывающе полной модель быть не может, она создается ради исследований, которые на реальном объекте проводить невозможно, опасно, дорого или неудобно.

Модель как средство прогнозирования позволяет предсказывать поведение объекта и управлять им в текущий момент времени и в будущем, испытывая различные варианты воздействия.

Модель как средство оптимизации позволяет использовать построенные модели для нахождения оптимальных соотношений параметров, исследования особых (критических) режимов работы, выработки альтернативы решений в принятии оптимального управленческого решения.

Модель как средство обучения в качестве тренажера при подготовке персонала к последующей работе в реальной обстановке или в качестве исследуемого объекта в виртуальной лаборатории, позволяет имитировать объекты управления, помогает в выработке и оценке альтернативы для принятия обоснованного управленческого решения.