Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

По отношению к предметной области (ПО) модели делятся на независимые от ПО, настраиваемые на ПО, ориентированные на ПО




По отношению к управлению модели разделяются на описательные — не содержащие управлений и конструктивные.

Классификация моделей

МОДЕЛИРОВАНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

3.1. Определение понятия «модель»

Под аппаратной реализацией в системном анализе понимается моделирование поведения сложной системы и процессов принятия решения в ней, а также способы (методология) использования моделей.

Модель — способ познания мира — основной и единственный инструмент решения всех задач, возникающих перед человеком, инструмент научных исследований: анализа и синтеза.

Существует множество определений понятия «модель». Приведем некоторые из них.

(1). Любое абсолютное знание познается через бесконечную цепочку относительных истин, приближенно отражающих те или иные черты объективной реальности. Эти относительные истины и есть модели. Язык описания модели определяет её характер. На математическом языке получается математическая модель. /29/

(2). Модель является намеренно упрощенной схемой некоторой части реальной жизни, с помощью которой мы надеемся получить рекомендации к решению реальных проблем. /14/

(3). Объект М является моделью объекта А относительно некоторой системы S характеристик, если М имитирует А по этим характеристикам. /18/

Модель может применяться в одном из следующих качеств:

- средства познания мира, изучения характеристик и поведения реальных объектов в различных условиях;

- средства синтеза объектов с требуемыми характеристиками, заданным поведением;

- средства обучения и тренировки;

- средства общения (язык, письменность).

Модель строит исследователь. Модель базируется на объективных законах, но и способствует их пониманию.

Модели могут служить для достижения описательной или предписывающей цели. Описательные модели служат для лучшего понимания, объяснения объекта, предписывающие позволяют предсказать и (или) воспроизвести характеристики объекта, определяющие его поведение. Предписывающие модели всегда и описательные.

Математическая модель по мере накопления фактов перерастает в математическую теорию, которая сама начинает служить источником информации.

 

 

Существует много классификаций моделей, характеризующих свойства моделей, особенности их применения, происхождение. Понимание классификаций моделей является одним из условий их грамотного применения. При этом оказываются полезными ответить на следующие вопросы.

Какого вида (типа) модель более всего подходит для решения поставленной задачи? К какому классу относится разрабатываемая модель и в чём особенности её использования?

Приведём некоторые основные классификации.

1) В зависимости от особенностей возникновения модели могут быть разделены на три группы:

а) феноменологические, возникающие в результате наблюдения объекта, явления, его осмысливания;

б) асимптотические — их появление результат дедукции. Новая модель появляется как частный случай более общей модели. Переход от феноменологических моделей к асимптотическим характеризует определённую зрелость науки;

в) модели ансамблей — возникли в результате процесса индукции. Новая модель является обобщением или синтезом отдельных моделей. В моделях ансамблей свойство отдельных объектов исследуются с учётом взаимодействия объектов. Модели ансамблей не могут быть получены путем механического объединения моделей отдельных объектов в модель системы. При объединении объектов в систему внутренние свойства объектов могут изменяться, что особенно заметно при изучении социально-экономических систем.

2) В зависимости от способа описания свойств моделируемого объекта различают модели вербальные, изобразительные, аналоговые, символические.

Вербальные — это словесные, описательные модели.

В изобразительных моделях изучаемые свойства (отношения) объекта представлены этими же свойствами (отношениями), но, как правило, в другом масштабе. Например, модель самолёта для продувки в аэродинамической трубе, модель солнечной системы в планетарии, модель гидроузла в конструкторской организации.

В аналоговых моделях свойства объекта отображаются набором специфических свойств модели. Так, при аналоговом моделировании полёта самолёта параметры (координаты, скорость) самолёта отображаются в модели значениями напряжения, силы тока. Другой пример, множество точек земной поверхности с одинаковой высотой над уровнем моря отображаются на карте соответствующей линией — горизонталью.

В символических (знаковых) моделях представление величин и отношений между ними осуществляется с помощью букв, чисел и других знаков. Основное преимущество этих моделей — «вариантность». Одним знаковым описанием кодируются физически различные системы. Большое число конкретных значений параметров системы и, соответственно, число вариантов её поведения могут быть изучены на одной и той же
модели.

При исследовании объекта могут быть использованы все четыре типа моделей. Вербальные и изобразительные модели при этом могут рассматриваться в качестве инструмента первого приближения решения задачи.

Возможны комбинации различных типов моделей. Так, в тренажёры включают и аналоговые и знаковые блоки.

3) В зависимости от способа отображения объекта различают модели аналитические и имитационные.

В аналитических моделях используются полученные из различных соображений зависимости между выходными и входными переменными модели, в том числе, при необходимости, зависимости для вычисления критериальной функции. При этом для заданных входных возмущений обеспечивается вычисление исходов модели без имитации реальных процессов, протекающих в объекте. Для аналитических моделей наиболее характерны вербальные и знаковые способы описания.

Имитационная модель имитирует исследуемый объект, течение реального процесса. Для имитационных моделей используются все способы описания.

Термин «реальный процесс» здесь и далее используется в смысле процесс «существующей» или «способный принять форму существования». Это равным образом относится к аналитическим и имитационным моделям.

Выбор между аналитической и имитационной моделями определяется задачами исследования, уровнем знаний об объекте и квалификацией исследователя.

Для лучшего уяснения разницы между аналитическими и имитационными моделями рассмотрим пример моделирования случайного блуждания частицы по целочисленным точкам действительной прямой, при котором на каждом шаге частица с вероятностью p смещается по числовой оси на +1 и с вероятностью q = 1-p — на – 1.

Пусть i — начальное положение частицы, j — положение частицы через n -шагов,

n = 0,1,2,..., Pn (i ®j) — вероятность перехода частицы за n -шагов из состояния i в состояние j.

Попасть из i в j возможно, если в направлении от i к j сделано m из n шагов, где m =(n + |j-i|)/2 должно быть целым, т.е. разность |j-i| должна иметь ту же четность, что и n. Естественно, переход из состояния i в состояние j не возможен, если n < |j-i|.

Вероятность перехода из i в j будет зависеть от двух величин m и n.

Таким образом, построена аналитическая модель (распределение вероятностей), с помощью которой можно получить вероятность нахождения частицы через n -шагов в любом j -ом состоянии, если начальное i-ое состояние частицы известно.

При имитационном моделировании, чтобы получить искомую вероятность, потребуется провести серию из N испытаний. При каждом отдельном испытании моделируется движение частицы длительностью в n шагов, начиная с i -го начального состояния. При этом, для определения направления движения частицы на каждом шаге разыгрывается случайная величина, принимающая значение +1 или –1 с заданными вероятностями. При каждом испытании записывается, где оказалась частица после
n -шагов.

Пусть после N испытаний, каждое из которых состояло из n -шагов, частица K -раз оказалась в состоянии j. Тогда Pn(i ®j) = K / N .

Для получения результата потребуется n · N раз разыгрывать случайную величину и «хорошая» точность может быть получена при
N = 40 – 50.

Для данного простого случая преимущество аналитической модели очевидно. В более сложных случаях, например трёхмерного блуждания, или блуждания с поглощающими экранами преимущество аналитической модели (такие модели известны) будет не очевидным.

При изучении социально-экономических систем используются как аналитические, так и имитационные модели.

Продолжим рассмотрение классификации моделей.

В конструктивных моделях, содержащих управление, может ставиться задача достижения одного из трёх видов оптимумов: равномерного, статистического, минимаксного.

5) В зависимости от цели исследования можно выделить модели функциональные, созданные для изучения преобразования системой входных сигналов, и структурные, предназначенные для изучения внутренней структуры системы.

Модели, предназначенные для изучения внутренней структуры объекта, необходимо перед их применением наполнить конкретной информацией. Модель без наполнения конкретной информацией называется общей, абстрактной. При этом возможны различные уровни абстракции. Модели с высоким уровнем абстракции изучаются самостоятельно. Полученные при этом результаты имеют общую значимость для всех случаев их наполнения конкретной информацией.

Модель, наполненная информацией из конкретной предметной области, называется конкретной. Задача наполнения общей модели информацией при существенном объеме последней привела к разработке баз и банков данных. Базы обеспечивают хранение данных, в банках кроме хранения информации, указания способа и форм её вызова предусматривается совокупность обслуживающих операций, в том числе набор алгоритмов обработки информации.

В зависимости от характеристик объекта, вида входной информации и цели исследования разрабатываются следующие виды моделей:

7) детерминистические, стохастические, модели с неопределенностями;

8) непрерывные, дискретные и дискретно-непрерывные;

9) статические и динамические;

10) линейные и нелинейные.

В последней классификации используются отдельные свойства модели. В реальной модели будет иметь место «набор» свойств. Так, например, некоторая модель является дискретной, стохастической, линейной, динамической.

Существуют и другие, кроме рассмотренных выше, классификации моделей.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-27; Просмотров: 633; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.027 сек.