Существует достаточно большое число определений понятия «модель». Одни из них слишком абстрактны, другие – слишком конкретны. Но все они отражают ту или иную сторону этого многогранного понятия.
Модель – это упрощенное представление другого объекта или процесса.
Модель – это форма представления и существования наших знаний.
Модель – это инструмент познания окружающего мира.
Модель – как аналог (образец) будущего изделия.
Модель – как аналог реального объекта.
Аналогия (от греч. analogia – соответствие, соразмерность) – это представление о каком-либо частном сходстве двух объектов, причем сходство может быть как существенным, так и несущественным. Существенность сходства или различия двух объектов условна и зависит от
уровня абстрагирования (отвлечения), определяемого конечной целью исследования. Уровень абстрагирования зависит от набора учитываемых параметров объекта исследования.
В дальнейшем будем придерживаться следующего определения понятия модели, которое является более узким и более конкретным.
Объект М является в определенных условиях моделью системы S (объекта, процесса, явления, ситуации), если модель М имитирует (воспроизводит) требуемые характеристики (свойства, признаки) системы S.
Таким образом, модель и исходная система эквивалентны относительно множества воспроизводимых характеристик, в то время как полное множество характеристик самой системы, как правило, значительно шире подмножества характеристик, воспроизводимых моделью.
Модель М по сравнению с оригиналом S имеет существенные преимущества: наглядность, простота, обозримость, легкость преобразований с ней, возможность проведения испытаний и получения с ее помощью новых информации и знаний.
Само понятие модели претерпевало так же, как и понятие системы, определенную эволюцию. Эволюция моделей отражает эволюцию процесса познания. Так, на ранних этапах под моделью понимали некоторое физическое устройство (объект), которое в определенных условиях заменяет другой объект. Примерами таких устройств могут служить модели самолетов, кораблей, машин, различные макеты, шаблоны, протезы и т.д.
На следующем этапе под моделью объекта понимался объект-заменитель, который отражал лишь интересующие исследователя свойства и характеристики объекта-оригинала. При этом модель перед объектом об-ладала такими преимуществами, как наглядность, простота, доступность для эксперимента, возможность идентификации и т.д. Само понятие модели уже значительно расширилось и включало в себя чертежи, таблицы, характеристики, графики, рисунки, картографические изображения, различные формы описания устройств и т.д.
На третьем же этапе в понятие модели включают на только реальные (физические, материальные), но и абстрактные (идеальные) построения. Примером последних могут служить идеи, гипотезы, теории, ма-тематические, логические и имитационные модели.
Укажем и на другие свойства моделей. Во-первых, хорошая модель очень информативна, и эта информация представлена в весьма сжатом виде. Во-вторых, модель иерархична, т.е. есть модели более высокого уровня (например, модель системы управления) и более низкого (например, модели элементов систем управления). В-третьих, сама модель уточняется и корректируется в процессе моделирования, т.е. недостатки модели нельзя предугадать заранее. В-четвертых, модель может выступать в качестве эталона, идеализирующего собой различные формы деятельности: управление, планирование, принятие решений, прогнозирование и т.д. Например, в адаптивных (самонастраивающихся) системах управления техническими объектами реализуется принцип управления по эталонной модели. Здесь цель системы управления выражается в виде желаемой модели системы. Алгоритм управления можно рассматривать как модель формиро-вания управляющих воздействий, направленных на перевод объекта управле-ния из одного состояния в другое. При этом модель исполнительного меха-низма рассматривается как модель исполнения управляющих воздействий путем перемещения органов регулирования, а модель информационных элементов (датчиков) – как модель обработки и преобразования первичной информации. Таким образом, исследование системы управления происходит через построение моделей ее элементов и изучение свойств системы путем моделирования ее поведения в различных условиях.
Можно выделить следующие достоинства:
1. Модели практичны, они всегда строятся так, чтобы были проще и удобнее для исследований, чем исходные объекты. На моделях можно ставить такие эксперименты, проведение которых на реальных объектах либо слишком дорого, либо опасно для персонала и окружающей среды. Например, на моделях системы управления авиационным двигателем можно изучать ее свойства на различных скоростях и высотах полета ЛА вместо изучения этих свойств на дорогостоящих стендах, на моделях экономических систем выяснять последствия принятия тех или иных решений экономи-ческого характера (повышение/понижение ставок налогов, процентных ставок рефинансирования и т.д.)
2. Некоторые явления можно изучать только на их моделях. Например, ядерные взрывы, траектории космических аппаратов, электрические разряды молнии, полет самолета при развитии критической ситуации на борту в результате отказов отдельных функциональных подсистем и т.п.
3. Модели воспроизводят лишь основные, наиболее важные для данного исследования свойства изучаемой системы. Отсюда же следует, что у изучаемой системы (объекта) могут быть несколько (много) моделей, каждая из которых воспроизводит (имитирует) определенный набор свойств и характеристик. Так, например, проектируя новое техническое устройство, можно построить и использовать модель, описывающую динамические (упрощенно, скоростные) свойства и характеристики. В то же время для определения прочностных характеристик, изгибно-крутильных свойств потребуется совершенно другая модель.
4. Модели позволяют выявить механизм формирования исследуемых свойств системы, научиться прогнозировать эти свойства и целенаправленно их изменять в желаемую сторону.
5. При моделировании систем могут возникнуть и побочные эффекты. Например, модель может воспроизводить такие свойства системы, которые адекватны реальным, но данная модель не была предназначена для этого. Этот эффект следует рассматривать как исключение, а не как закономерность, хотя в истории науки есть случаи, когда подобным образом делались открытия в области тонких физических явлений.
