Визначення поняття моделі. Функції моделей.

Визначення поняття моделі. Модель є представленням об'єкту, системи або поняття (ідеї) в деякій формі, відмінній від форми їх реального існування. Модель служить звичайно засобом, що допомагає нам в поясненні, розумінні або вдосконаленні системи. Модель якого-небудь об'єкту може бути або точною копією цього об'єкту (хоча і виконаної з іншого матеріалу і в іншому масштабі), або відображати деякі характерні властивості об'єкту в абстрактній формі. Унаслідок того, що імітація є лише одним з видів моделювання, хоча і дуже важливим, ми підготуємо ґрунт для його подальшого обговорення, розглянувши спочатку моделювання в його загальній формі.

Звичайно вважається, що модель — це що використовується для прогнозу і порівняння інструмент, що дозволяє логічним шляхом спрогнозувати наслідки альтернативних дій і достатньо упевнено вказати, якому з них віддати перевагу. Хоча таке використовування моделей має важливе значення, воно жодною мірою не вичерпує мети моделювання. Як ми побачимо з наступних розділів, побудова моделей дає в руки різних фахівців і керівників, що ухвалюють рішення, метод, що підвищує ефективність їх думок і інтуїції. В певних рамках модель може служити також ефективним засобом спілкування і осмислення дійсності.

Багато людей думають, що використовування моделей почалося недавно. Проте саме по собі моделювання не ново — формування поняття моделювання і розробка моделей грали життєво важливу роль в духовній діяльності людства з тих пір, як воно стало прагнути розуміння і зміни навколишнього середовища. Люди завжди використовували концепцію моделі, намагаючись представити і виразити з її допомогою абстрактні ідеї і реальні об'єкти. Моделювання охоплює широкий діапазон актів людського спілкування — від наскального живопису і споруди ідолів до складання систем складних математичних рівнянь, що описують політ ракети в космічному просторі. По суті, прогрес і історія науки і техніки знайшли свій найточніший вираз в розвитку здатності людини створювати моделі природних явищ, понять і об'єктів.

Майже всі без виключення автори, пишучі про науку, стверджують, що одним з головних елементів, необхідних для ефективного вирішення складних задач, є побудова і відповідне використовування моделі. Така модель може приймати різноманітні форми, але одна з найкорисніших і безумовно самих споживаних форм — це математична, виражаюча за допомогою системи рівнянь істотні риси реальних систем або явищ, що вивчаються. На жаль, не завжди; можливо створити математичну модель у вузькому значенні цього слова. При вивченні більшості промислових і військових систем ми можемо визначити мету, вказати обмеження і передбачити, щоб наша конструкція могла бути описана фізичними і (або) економічними законами. При цьому можуть бути розкритий і представлений в тій або іншій математичній формі істотні зв'язки в системі. На відміну від цього рішення проблем захисту від забруднення повітряного середовища, запобігання злочинів, охорони здоров'я і зростання міст пов'язано з неясною і суперечливою метою, а також з вибором альтернатив, диктованих політичними і соціальними чинниками. Отже, наше визначення моделі повинне включати як кількісні, так і якісні характеристики моделі.

Функції моделей. Ідея представлення деякого об'єкту, системи або поняття за допомогою моделі носить такий загальний характер, що дати повну класифікацію всіх функцій моделі досить важко. У роботі [2] наведено принаймні п'яти узаконених і стали звичними випадків застосування моделей в якості:

— засоби осмислення дійсності

— засоби спілкування

— засоби навчання і тренажу

— інструменту прогнозування

— засоби постановки експериментів.

Корисність моделі як засоби осмислення реальних зв'язків і закономірностей очевидна. Моделі можуть допомогти нам упорядкувати наші нечіткі або суперечливі поняття і невідповідності. Наприклад, представлення робіт по проектуванню складних систем у вигляді мережної моделі ПЕРТ спонукає нас продумати, які кроки і в якій послідовності необхідно робити. Така модель допомагає нам виявити взаємозалежності, необхідні заходи, тимчасові співвідношення, необхідні ресурси і т.п. Вже сама спроба представити наші словесні формулювання і думки в якійсь іншій формі часто виявляє суперечності і неясності. Правильно побудована модель вимушує нас організувати наші задуми, оцінити і перевірити їх обґрунтованість.

Як засіб спілкування добре продумана модель не має собі рівних. Цю функцію моделей як не можна краще підтверджує прислів'я: «Краще один раз побачити, ніж сто разів почути». Всі мови, в основі яких лежить слово, в тій чи іншій мірі виявляються неточними, коли справа доходить до складних понять і описів. Правильно побудовані моделі можуть допомогти нам усунути ці неточності, надаючи в наше розпорядження більш дієві, більш успішні способи спілкування. Перевага моделі перед словесними описами — в стислості і точності представлення заданої ситуації. Модель робить більш зрозумілою загальну структуру досліджуваного об'єкту і розкриває важливі причинно-наслідкові зв'язки.

Моделі застосовувалися і продовжують широко застосовуватися як засоби професійної підготовки і навчання. Психологи давно визнали важливість навчання людини професійній майстерності в умовах, коли у нього немає до цього сильних спонукальних мотивів. Якщо людина практикується в чомусь, то на нього не повинен виявлятися тиск. Критична ситуація виникає тут при виборі невідповідного часу і місця навчання людини новим професійним прийомам. Тому моделі часто застосовуються як чудовий засіб навчання осіб, які повинні уміти справлятися із всілякими випадковостями до виникнення реальної критичної ситуації. Загальновідомо широке застосування моделей, як натурних макетів або моделі космічних кораблів, що використовуються для тренування космонавтів, тренажери для навчання водіїв автомашин і ділові ігри для навчання адміністративного персоналу фірм.

Ймовірно, одним з найважливіших застосувань моделей і в практичному, і в історичному аспектах є прогнозування поведінки модельованих об'єктів. Будувати ультразвуковий реактивний літак для визначення його льотних характеристик економічно недоцільно, проте їх можна спрогнозувати засобами моделювання. При польоті космічного корабля «Аполлон-13» імітаційне моделювання було застосовано для аналізу надзвичайних заходів до того, як були дані команди на їх здійснення; ці заходи дали можливість космонавтам повернутися на Землю неушкодженими після вибуху балона з киснем.

Нарешті, застосування моделей дозволяє проводити контрольовані експерименти в ситуаціях, де експериментування на реальних об'єктах було б практично неможливим або економічно недоцільним. Безпосереднє експериментування з системою звичайно полягає у варіюванні її деяких параметрів; при цьому, підтримуючи всю решту параметрів незмінними, дослідники спостерігають результати експерименту.

В техніці моделі служать як допоміжні засоби при розробці нових або досконаліших систем, тоді як в соціальних науках моделі пояснюють існуючі системи. Модель, яка придатна для розробки системи, повинна також і пояснювати її властивості, але очевидно, що моделі, створювані виключно для пояснення, часто не відповідають навіть своєму прямому призначенню.