Материальные и информационные модели

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПОСОБУ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ И ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ КЛАССИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ

Контрольные вопросы

1. Что такое модель?

2. Чем модель отличается от реального объекта или процесса?

3. Что такое моделирование?

4. Приведите примеры моделей.

5. Что может послужить прототипом для моделирования?

6. Случалось ли вам видеть модели реального объекта «дерево»? Как они выглядели?

7. Как могла бы выглядеть модель реального явления «ветер»?

8. Приведите пример процесса и его модели.

9. Приведите примеры разных моделей для одного и того же объекта, процесса или явления.

Изучив эту тему, вы будете знать:

• по каким признакам

можно классифицировать модели;

• что такое информационная модель и чем она отличается от материальной;

• виды информационных моделей по форме представления;

• виды информационных моделей по способу реализации.

В предыдущем параграфе вы познакомились с объектами моделирова­ния и убедились в их многообразии. Оно зависит от разнообразия как объектов, так и их конкретных моделей.

Как разложить все это многообразие «по полочкам», т. е. класси­фицировать? В различных областях науки вы уже сталкивались с клас­сификацией. Например, в биологии и зоологии — это систематика растений и животных, в химии — Периодическая таблица Менделее­ва, в грамматике— классификация слов по частям речи.

С чего начинается классификация? Любая систематизация — это разделение объектов на «родственные» группы, имеющие один или несколько общих признаков. Здесь важно прежде всего правильно вы­делить некий единый признак (параметр), а затем объединить те объек­ты, у которых он совпадает. Например, вы рассматриваете акварель — пейзаж возле реки. Чтобы сгруппировать изображенные на ней объек­ты, сначала следует определить основной, объединяющий их признак, предположим, желтый цвет. Затем надо выделить те объекты, которые соответствуют такому признаку. В группу войдут: солнце, одуванчи­ки, песок.

То же самое можно сделать и с моделями. Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:

• область использования;

• учет в модели временного фактора (динамики);

• отрасль знаний;

• способ представления моделей.

Если рассматривать модели с позиции для чего, с какой целью они используются, то можно применять классификацию по области использования.

Учебные модели - это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.

Опытные модели — это уменьшенные или увеличенные копии про­ектируемого объекта. Их называют также натурными и используют для исследования объекта и прогнозирования его будущих характери­стик.

Например, модель корабля испытывается в бассейне для определе­ния устойчивости судна при качке, а уменьшенная копия автомобиля «продувается» в аэродинамической трубе для изучения обтекаемости его кузова. На модели проверяется каждый элемент конструкции зда­ния, а модель гидростанции еще при разработке проекта помогает ре­шить гидротехнические, экологические и многие другие проблемы.

Научно-технические модели создают для исследования процессов и явлений. К ним можно отнести, например, и синхротрон — ускори­тель электронов, и прибор, имитирующий разряд молнии, и стенд для проверки телевизоров.

Игровые модели — это военные, экономические, спортивные, дело­вые игры. Они как бы репетируют поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника. Игровые модели позволяют оказывать психологическую помощь больным либо разрешать конф­ликтные ситуации.

Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперимент либо много­кратно повторяется, чтобы изучить и оценить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия. Подобный метод выбора правильного решения называется методом проб и ошибок. К примеру, в ряде опытов на мышах испытывается новое лекарственное средство, чтобы выявить побочные дей­ствия и уточнить дозировки.

Другим примером такого моделирования могут служить экспери­менты в обычных школах. Предположим, хотят ввести новый предмет «Основы вождения». Выбирают ряд школ для эксперимента. В одной учат водить грузовик, в другой — собранный учащимися легковой ав­томобиль, а в третьих все сводится к знакомству с правилами дорож­ного движения (моделирование различных ситуаций на дорогах). Ре­гулярная проверка занятий и анализ результатов внедрения нового предмета во множестве классов помогает сделать вывод о целесообраз­ности такого предмета во всех школах страны.

Как уже упоминалось, одна из классификаций связана с фактором времени. Модели можно разделить на статические и динамические по тому, как отражается в них динамика происходящих процессов.

Статическая модель — это как бы одномоментный срез информа­ции по объекту. Например, обследование учащихся в стоматологиче­ской поликлинике дает картину состояния их ротовой полости на дан­ный момент времени: число молочных и постоянных зубов, пломб, дефектов и т. п.

Динамическая модель позволяет увидеть изменения объекта во вре­мени. В примере с поликлиникой карточку школьника, отражающую изменения, происходящие с его зубами за многие годы, можно считать динамической моделью.

При строительстве дома рассчитывают прочность и устойчивость к постоянной нагрузке его фундамента, стен, балок — это статическая модель здания. Но еще надо обеспечить противодействие ветрам, дви­жению грунтовых вод, сейсмическим колебаниям и другим изменяю­щимся во времени факторам. Это можно решить с помощью динами­ческих моделей.

Как видно из примеров, один и тот же объект возможно изучать, применяя и статическую и динамическую модели.

Можно классифицировать модели и по тому, к какой области зна­ний они принадлежат (биологические, социологические, исторические и т. п.), и по множеству других факторов.

Подробнее рассмотрим классификацию всего многообразия моде­лей по способу представления.

Как видим, здесь модели делятся на две большие группы: матери­альные и информационные. Названия этих групп как бы показывают, из чего «сделаны» модели.

Материальные модели иначе можно назвать предметными, физи­ческими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

Самые простые примеры материальных моделей — детские игруш­ки. По ним ребенок получает первое представление об окружающем мире. Двухлетний малыш играет с плюшевым медвежонком. Когда, спустя годы, ребенок увидит в зоопарке настоящего медведя, он без труда узнает его.

Материальные модели — это, к примеру, чучела птиц в кабинете биологии, карты при изучении истории и географии, схемы солнечной системы и звездного неба на уроках астрономии, макет многоступенча­той ракеты и еще многое другое.

Материальные модели — это не только школьные пособия, но и различные физические и химические опыты. В них моделируются про­цессы, например реакция между водородом и кислородом. Такой опыт сопровождается оглушительным хлопком. Модель предупреждает о последствиях возникновения «гремучей смеси» из безобидных и ши­роко распространенных в природе веществ.

Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объек­та, явления или процесса.

Информационные модели нельзя потрогать или увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому что они строятся только на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.

Информационная модель — совокупность информации, характери­зующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.