Все модели можно разбить на два больших класса: материальные (предметные, натурные) и информационные.
Рис. 4.3.1. Классификация моделей по способу представления
Материальные модели воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.
Самые простой пример 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 глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений, исторические и географические карты, радиоуправляемые модели.
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.
Информационные модели представляют собой объекты, процессы и явления в образной или знаковой форме.
Образные информационные модели (рисунки, фотографии, схемы, чертежи, графики) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации) бумаге. фото- и кинопленке и Т.Д.). Образные информационные модели широко используются в образовании (вспомните учебные плакаты по различным предметам) и науке, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).
Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка. Знаковая информационная модель может быть представлена в виде текста (например, программа на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона: F=ma), таблицы (например, периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева) и т.д.
Иногда выделяют еще и вербальные модели. Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме. Она может так и остаться мысленной или быть выражена словесно. Примером такой модели может стать наше поведение при переходе улицы. Человек анализирует ситуацию на дороге (что показывает светофор, как далеко находятся машины, с какой скоростью они движутся и т. п.) и вырабатывает свою модель поведения. Если ситуация смоделирована правильно, то переход будет безопасным, если нет, то может произойти авария. К таким моделям можно отнести и идею, возникшую у изобретателя, и музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму, прозвучавшую пока еще в сознании поэта.
Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в мозгу человека, может быть облечен в знаковую форму. И наоборот, знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ. Согласно легенде, яблоко, упавшее на голову Ньютону, вызвало в его сознании мысль о земном притяжении. И только впоследствии эта мысль оформилась в закон, т. е. обрела знаковую форму.
Первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.
По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные.
Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды.
Имея дело с компьютером как с инструментом, нужно помнить, что он работает с информацией. Поэтому следует исходить из того, какую информацию и в каком виде может воспринимать и обрабатывать компьютер. Современный компьютер способен работать со звуком, видеоизображением, анимацией, текстом, схемами, таблицами и т. д. Но для использования всего многообразия информации необходимо как техническое (Hardware), так и программное (Software) обеспечение. И то и другое – инструменты компьютерного моделирования. Например, для работы со звуком нужна специальная плата в компьютере, звуковая карта (Sound Blaster) и специализированное программное обеспечение. Для композитора это, к примеру, профессиональный музыкальный редактор, который позволяет не только набрать нотный текст и распечатать его, но и сделать аранжировку произведения. Расписав ноты для разных инструментов, композитор может прослушивать их звуковые модели отдельно и в ансамбле. Цифровое звучание компьютерных моделей почти не отличается от тембра реальных инструментов.
Рассмотрим другой пример. Инструментом для создания геометрической модели, передающей внешний облик прототипа, могут быть программы, работающие с графикой, например графический редактор. С его помощью возможно моделировать как плоское, так и объемное изображение, управляя графическими объектами.
Сейчас имеется широкий круг программ, позволяющих создавать различные виды компьютерных знаковых моделей: текстовые процессоры, редакторы формул, электронные таблицы, системы управления базами данных, профессиональные системы проектирования, а также различные среды программирования.
