Модели и моделирование

Модель - системное отображение оригинала.

Модель - форма существования знаний.

Модель - средство осуществления любой деятельности субъекта.

Все возможные виды деятельности можно разбить на два типа: познание мира и преобразование его.

1) Преобразовательная деятельность. Еще до начала самой работы он должен определить цель, т.е. модель того, чего пока нет, но должно появиться в конце работы. Кроме того, для достижения конечного результата необходимо выполнить определенную последовательность промежуточных действий, а для того, чтобы их правильно выполнить, нужно еще до начала работы описать эту последовательность, т.е. создать модель (план, алгоритм) хода работы.

2) Познавательная деятельность. Конечный результат познания - полученная информация о внешней среде - должен быть зафиксирован, описан, представлен в виде определенной модели. Сам процесс получения информации извне также происходит с помощью специальных моделей.

Итак, любая деятельность субъекта, любое его взаимодействие с внешним миром происходят посредством моделей. Причем построенный мир моделей у каждого субъекта уникален. А это означает, что каждый видит, воспринимает и оценивает мир по-своему.

Различают два метода познания: аналитический и синтетический.

Процедура анализа состоит в последовательном выполнении следующих трех операций:

- сложное целое расчленить на более мелкие части, предположительно более простые;

- дать понятное объяснение полученным фрагментам;

- объединить объяснение частей в объяснение целого.

Если какая-то часть системы остается все еще непонятной, операция декомпозиции повторяется и мы вновь делаем попытку объяснить новые, еще более мелкие фрагменты.

Полученные знания представляются в виде моделей нашей системы. Первым продуктом анализа является перечень элементов системы, т.е. модель состава системы. Самая серьезная лопушка анализа состоит в опасности разорвать связи частей при декомпозии, разрушив тем самым эмерджентные свойства системы. Поэтому вторым продуктом анализа является модель структуры системы.

Итак, в результате анализа мы получаем информацию об устройстве и работе системы.

Синтетический метод состоит в последовательном выполнении трех операций:

- выделение большей системы (метасистемы), в которую интересующая нас система входит как часть;

- рассмотрение состава и структуры метасистемы;

- объяснение роли, которую играет наша система в метасистеме, через ее связи с другими подсистемами метасистемы.

Конечным продуктом синтеза является знание связей нашей системы с другими частями метасистемы, т.е. модель черного ящика. Но чтобы ее построить, нам пришлось попутно создать модели состава и структуры метасистемы как побочные продукты.

Анализ и синтез не противоположны, а дополняют друг друга. Более того, в анализе есть синтетическая компонента, а в синтезе - анализ метасистемы. Что из них или в какой последовательности их применять в конкретном случае - решать самому исследователю.

Аналитический подход направлен на выяснение, из чего состоит рассматриваемая система. Первую декомпозицию сделаем, отметив, что есть два типа материалов, из которых создаются модели: средства мышления и материальные средства - предметы и вещества. Соответственно этому модели разделяются на абстрактные и реальные.

Абстрактные модели являются как бы конечным продуктом мышления, приготовленным для передачи другим субъектам. Это модели, воплощенные средствами языка: они поддаются регистрации (тексты, аудиозаписи) и могут изучаться как объекты, отчужденные от непосредственно мышления, но являющиеся его продуктами, содержащими информацию о нем.

Язык является универсальным средством моделирования: говорить можно о чем угодно. Из многих свойств языка, обеспечивающих ему это свойство, обратим внимание на расплывчатость смысла слов.

Однако в случаях, когда необходимо произвести конкретный продукт, достичь конкретного результата, этой конкретности начинает мешать расплывчатость бытового языка. Поэтому всякая групповая деятельность требует выработки профессионального языка. Профессиональные языки более точны, чем разговорный, за счет большей определенности их терминов.

Очевидно, что к числу элементарных языковых моделей относятся слова.

Классификация - простейшая абстрактная модель разнообразия действительности. Распознавание, идентификация объекта в данном случае состоит в выяснении того, к какому классу он принадлежит.

Важно помнить, что любая классификация есть только модель разнообразия реальности, что реальность более сложна, что всегда найдется объект, который нельзя однозначно отнести к тому или иному классу.

Различают два вида классификаций: искусственную и естественную.

При искусственной классификации разделение на классы производится исходя из поставленной цели - на столько классов и с такими границами, как это диктуется целью.

Несколько иначе производится классификация, когда рассматриваемое множество явно неоднородно. Природные группировки (их в статистике называют кластерами) как бы напрашиваются быть определенными как классы (отсюда название классификации - естественная). Однако следует иметь в виду, что и естественная классификация - это лишь упрощенная модель реальности. Например, кажущееся очевидным деление органов на "живые" и "мертвые" наталкивается на трудности в определении законности изъятия органов из умершего человека для их пересадки живому: не всегда очевидно, что пострадавший не может быть возвращен к жизни.

В ряде случаев указанные недостатки однозначной классификации становятся неприемлемыми. Разработаны два типа обобщения классификации: статистическая и расплывчатая.

При классификации случайных объектов или величин вводят понятие перекрытия распределений и связывают ошибки классификации с этим перекрытием.

Иной тип неопределенности классификации описывается теорией расплывчатых (нечетких) множеств. Эта теория основана на допущении принадлежности одного объекта одновременно к разным классам. В этой модели не существует четкой границы между классами. Можно лишь говорить о степени принадлежности данного объекта к тому или иному классу. Эта степень выражается функцией принадлежности, принимающей значение от 0 ("точно не принадлежит") до 1 ("точно принадлежит").

Реальные модели - реальные предметы, используемые в качестве моделей.

Типы реальных моделей:

1. Модели прямого подобия. Прямое подобие между моделью и оригиналом устанавливается вследствие их непосредственного взаимодействия (следы, отпечаток пальца, печать и т.д.) либо вследствие цепочки таких взаимодействий (фотография, макет здания и т.д.).

2. Модели косвенного подобия (аналогии). Аналогичность двух явлений объясняется совпадением закономерностей, которым они подчиняются (аналоговые ЭВМ, следственный эксперимент в криминалистике, исторические параллели, жизни разлученных однояйцовых близнецов и т.д.).

Однако, кроме совпадающих закономерностей, у разных явлений есть и несовпадающие. Поэтому не все заключения о модели можно переносить на оригинал.

3. Модели условного подобия. Соответствие такой модели и оригинала устанавливается в результате соглашения между ее пользователями, носит культуральный, условный, информационный характер (буквы - модели звуков; деньги - модели стоимости; различные знаки, сигналы, символы, карты, чертежи).

Они работают до тех пор, пока известны и соблюдаются соглашения о их значении (денежная реформа, мертвые языки, секретные знаки и т.п.).

В соответствии с синтетическим методом объяснение природы моделей начинается с определения метасистемы, в которой модель является частью. Важная особенность модели состоит в том, что модель никогда не тождественна оригиналу. Часто в этом просто нет необходимости: каждая модель нужна для определенной цели, а для этого потребуется лишь некоторая (далеко не ноя) информация об оригинале.

Целевая предназначенность моделей имеет ряд важных следствий:

1. Цель моделирования определяется неким субъектом, который, следовательно, должен быть включен как еще один элемент в состав метасистемы;

2. Разнообразие целей ведет к множественности различных моделей для одного и того же оригинала.

Модели можно различать по типу целей:

1. Познавательные модели - обслуживают процессы получения информации о внешнем мире, они представляют имеющиеся знания, подвержены изменениям при присоединении к ним новых знаний. Познавательные модели не претендуют на окончательность, завершенность: всегда остается что-то непознанное.

2. Прагматические модели - обслуживают процессы преобразования реальности в соответствии с целями субъекта. Они отображают пока несуществующее, но желаемое (проекты, планы, программы, алгоритмы, нормы права и т.д.) и имеют нормативный, директивный характер. В отличие от познавательных моделей, "подгоняемых" к реальности, в преобразовательной деятельности реальность "подгоняется" под прагматическую модель.

Оригинал и модель - разные вещи. В оригинале есть много такого, чего нет в модели, по двум причинам:

1. Не все из того, что известно об оригинале понадобится включить в модель, предназначенную для достижения конкретной цели;

2. В оригинале есть всегда нечто непознанное, поэтому не могущее быть включенным в модель.

Истинное содержание - то общее, что имеется у модели и оригинала, благодаря чему модель может служить его частным заменителем.

Ложное содержание - собственные свойства модели, не имеющие отношения к оригиналу.

Следует подчеркнуть неточность, приблизительность модели по отношению к оригиналу. Даже те аспекты оригинала, которые намеренно отображаются, описываются приближенно. Иногда приблизительность носит вынужденный характер, а иногда вводится сознательно, ради упрощения работы с моделью

Иногда одну и ту же цель можно попытаться достичь с помощью разных моделей.При этом разные модели обеспечивают разную степень успешности в достижении цели. Адекватность - способностьмодели обеспечивать успех в достижении поставленной цели.

Адекватные модели - модели, используя которые субъект успешно достигает цели. Неадекватные модели - не обеспечивающие успеха модели.

Интересно обсудить отношение между такими свойствами модлей, как их адекватность и истинность. Оказывается, они не всегда совместны.

Для познавательных моделей, целевая принадлежность которых - накопление истинных знаний об окружающей действительности, адекватность и истинность являются, по существу, синонимами. Иначе обстоит дело с моделями прагматическими: в некоторых обстоятельствах ложные модели могут быть адекватными.

Для того, чтобы модель реализовала свою модельную функцию необходимо, чтобы модель была совместима с окружающей средой, которой для модели является культура пользователя. Это условие при рассмотрении свойств систем названо ингерентностью.

Степень ингерентности модели может изменяться: возрастать (обучение пользователя и т.п.) или убывать (забывание, уничтожение культуры) за счет изменения среды.

Таким образом, в состав метасистемы моделирования должен быть включен еще один элемент – культура, под которой понимается окружающая среда модели.

Таким образом, модель есть отображение оригинала: целевое (множественность моделей для одного оригинала; познавательные и прагматические модели); абстрактное (спектр языков; классификация как простейшая модель разнообразия реальности) или реальное (прямое, косвенное и условное подобие); упрощенное, приближенное: имеющее как истинное, так и ложное содержание; адекватное цели; ингерентное культуре пользователя.

Дата добавления: 2015-05-08