Выделяют следующие признаки классификации моделей:
С точки зрения этапов моделирования:
когнитивная – мысленный образ объекта;
содержательная – получение информации об объекте и выявление взаимосвязей и закономерностей (описательные, объяснительные и прогностические модели);
концептуальная – сформулированная на вербальном или на вербально-визуальном уровне модель, базирующаяся на определенной концепции или аспекте (логико-семантические, структурно-функциональные и причинно-следственные модели);
формальная – представленная в виде алгоритмов и математических зависимостей, описывающих или имитирующих реальные объекты и процессы (математические и компьютерные модели);
В зависимости от средств, с помощью которых реализованы модели:
материальные – воспроизводят основные геометрические, физические,
динамические и функциональные характеристики изучаемого объекта;
частным случаем являются физические модели, имеющие ту же физическую природу, что и объект моделирования;
идеальные – основаны на символических схемах (графические, логические, математические и др.);
математические модели в свою очередь могут разделяться на
аналитические (когда свойства и взаимосвязи описываются отношениями-функциями в явной и неявной форме) и
имитационные (основанные на многократных экспериментах, главным образом машинных, по реализации алгоритмов и процедур, описывающих процесс функционирования исследуемой системы).
По способу отображения действительности различают три основных вида моделей:
Эвристические модели, как правило, представляют собой образы, рисуемые в воображении человека.
Их описание ведется словами естественного языка (например, вербальная информационная модель) и, обычно, неоднозначно и
субъективно. Эти модели неформализуемы, то есть не описываются формально-логическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений.
Эвристическое моделирование – основное средство вырваться за рамки обыденного и устоявшегося. Но способность к такому моделированию зависит, прежде всего, от богатства фантазии человека, его опыта и эрудиции. Эвристические модели используют на начальных этапах проектирования или других видов деятельности, когда сведения о разрабатываемой системе ещё скудны. На последующих этапах проектирования эти модели заменяют на более конкретные и точные.
Натурные модели – это модели, отличительной чертой которых является их подобие реальным системам (они материальны), а отличие состоит в размерах, числе и материале элементов и т. п.
Пример: глобус.
Математические модели – это формализуемые модели, то есть представляющие собой совокупность взаимосвязанных математических и формально-логических выражений, как правило, отображающих реальные процессы и явления (физические, психические, экономические, социальные и т. д.).
Математические модели более универсальны и дешевы, позволяют поставить «чистый» эксперимент (то есть в пределах точности модели исследовать влияние какого-то отдельного параметра при постоянстве других), прогнозировать развитие явления или процесса, отыскать способы управления ими. Математические модели – основа построения компьютерных моделей и применения вычислительной техники.
Результаты математического моделирования нуждаются в обязательном сопоставлении с данными физического моделирования – с целью проверки получаемых данных и для уточнения самой модели. С другой стороны, любая формула – это разновидность модели и, следовательно, не является абсолютной истиной, а всего лишь этап на пути её познания.
Также отмечают промежуточные виды моделей:
графические модели. Занимают промежуточное место между эвристическими и математическими моделями. Представляют собой различные изображения:
o графы;
o схемы;
o эскизы (этому упрощенному изображению некоторого устройства в значительной степени присущи эвристические черты);
o чертежи (конкретизированы внутренние и внешние связи моделируемого (проектируемого) устройства, его размеры);
o графики;
o полигональная модель в компьютерной графике как образ объекта, «сшитый» из множества многоугольников.
Рис. 4.1. Трёхмерная компьютерная модель
аналоговые модели - позволяют исследовать одни физические явления или математические выражения посредством изучения других физических явлений, имеющих аналогичные математические модели.
Пример: методы подобия, аэродинамическая труба
Выбор типа модели зависит от объема и характера исходной информации о рассматриваемой системе и возможностей, исследователя, системного аналитика.
Статическая модель – это как бы одномоментный срез информации по объекту.
Например, описание состояния экономической системы на данный момент времени: состав, структура, взаимосвязи и т.п. Модель может быть построена по данным бухгалтерской отчетности (бухг. баланс, отчет о прибылях и убытках и т.д.)
Динамическая модель позволяет проследить изменения объекта во времени.
В примере с экономической системой, отражающей изменение её состояния и параметров, можно считать динамической моделью (анализ финансовых показателей за трехлетний период в ВКР, позволяющий построить прогнозы).
Существуют три разновидности информационных моделей систем:
1. модель черного ящика;
2. модель состава;
3. структурная модель.
4.4. Модель «черного ящика»
Всякая система – это нечто цельное и выделенное из окружающей среды. Система и среда взаимодействуют между собой посредством обмены входными и выходными ресурсами.
Вход системы – это воздействие на систему со стороны внешней среды.
Выход системы – это воздействие, оказываемое системой на окружающую среду.
Пример: все живые организмы…
Модель «черного ящика» является простейшим отображением реальной системы (некоторого фрагмента реального мира), в котором полностью отсутствуют сведения о внутреннем содержании этого фрагмента, а задаются только входные и выходные связи системы со средой (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Модель «черного ящика»
Даже «стенки ящика», т.е. границы между системой и средой, в этой модели обычно не описываются, а лишь подразумеваются. Такая модель, несмотря на внешнюю простоту и отсутствие сведений о внутренности системы, часто оказывается очень полезной, а иногда и единственно возможной.
Модель «черного ящика» используется в тех случаях, когда внутреннее устройство системы недоступно или не представляет интереса, но важно описать ее внешние взаимодействия. Например, в любой инструкции по использованию бытовой техники (телевизор, магнитофон, стиральная машина и пр.) дается описание работы с ней на уровне входов и выходов: как включить, как регулировать работу, что получим на выходе. Такого представления может быть вполне достаточно для пользователя данной
техникой, но не достаточно для специалиста по ее ремонту.
Модель «черного ящика» отражает лишь взаимодействие системы с окружающей средой. Такой подход к сложным системам был введен в кибернетике.
Пример: анализ бухгалтерской отчетности студентом финуниверситета.
