Для того чтобы понять, как устроен объект, спрогнозировать его поведение, определить, как он устроен используют моделирование. Успех построения работающей модели во многом зависит от постановки целей, то есть для чего организован процесс. В противном случае решить задачу при помощи моделирования не получится.
Моделирование и его цели: понятие
Моделирование представляет собой процесс построения модели объекта, для выявления его особенностей, поведенческих свойств, прогноза эффектов, интересующих исследователя. В качестве объекта может выступать любой физический предмет, действие или явление.
Моделирование не может существовать без 3 основных составляющих: субъекта, объекта и модели. Субъект – это тот, кто организовал процесс, то есть исследователь, занимающийся изучением. Объект представляет собой реально существующий образ, в отношении которого производится моделирования. А модель – это есть продукт исследования.
Прежде чем поставить конкретную задачу, субъект обязан определиться с целью моделирования. За основу берут обобщенные установки:
- Определение структуры объекта, его устройства, методологии развития, функционирования, а также порядка взаимодействия с окружающим миром или средой. Такая цель может быть поставлена, например, при изучении ранее неизвестных явлений или предметов.
- Выбор методов управления объектом. То есть, поиск идеальных решений воздействия на предмет для получения желаемого результата.
- Воспроизводство уменьшенной копии объекта с заданными свойствами. Например, прежде чем построить дом, архитектор создает модель, которая меньше по размерам, но обладает теми же характеристиками, что и будущее реальное строение.
- Построение предположений поведения объекта в случае воздействия на него. Исследователь воссоздает условия и характеристики предмета изучения, а затем оказывает на них влияния, после чего смотрит, как ведет себя модель и прогнозирует, что будет с реальным объектом в случае воздействия на него таким же методом.
Цель моделирования должна быть конкретной, реальной и достижимой. То есть, перед ее постановкой нужно определить, можно ли ее выразить в цифрах, в словах, существует ли она на самом деле и можно ли ее достичь.
Этапы моделирования
Моделирование состоит из трех основных этапов. Прежде всего, исследователь строит саму модель, затем изучает ее, а заканчивается процесс, ее применением на практике. Именно на первом этапе важно задать правильную цель. Только после этого можно определять методы моделирования и приступать к воссозданию изучаемого объекта.
Важно! Если конкретные характеристики модели неизвестны, то на первом этапе проводят эксперимент.
Готовая модель подлежит изучению. Исследователь определяет, удовлетворяет ли она потребности анализа, годится ли она для дальнейшего применения. Если изучаемый объект не одобрили, то в проект вносят корректировки, а процесс моделирования начинают заново.
Если модель хорошая и удовлетворяет потребности исследователя, то переходят к третьему этапу процесса. Во время применения объекта, нужно воссоздать условия задачи, для решения которой построена модель и только после этого ее можно использовать.
Типы моделей
В процессе моделирования исследователь создает материальные или нематериальные модели. Первые можно потрогать, увидеть, оценить их отдельные характеристики. Нематериальные макеты могут лишь дать информацию о каких-либо свойствах. В последнее время такие модели строят при помощи вычислительных машин, именно поэтому по-другому их называют компьютерными.
Также, модели можно классифицировать по глубине, полноте, входных и выходных данных, то есть информации, которой обладает исследователь на этапе ее построения. Различают следующие виды:
- черный ящик;
- состав системы;
- структура системы;
Первая модель характеризуется тем, что исследователь располагает минимумом входной и выходной информации об объекте.
Важно! При построении модели состава системы нужно знать, из каких отдельных частей состоит тот или иной элемент изучаемого объекта.
Третий макет «модель структуры системы» считается самым сложным. Все дело в том, что в таком случае исследователь должен определить не только из чего состоит объект, но и понять, как его элементы взаимосвязаны между собой.
Черный ящик
Модель «черный ящик» строят, обладая минимумом информации. Исследователь не знает о реальном объекте практически ничего. Ни о его свойствах, но о его составляющих, ни о его конкретных характеристиках. Ему доступны лишь первоначальные величины. Также, он может спрогнозировать, что получится на выходе.
Результативность такой модели напрямую зависит от поставленной цели. То есть, изучая объект, исследователь должен четко определить, какой результат он хочет получить, воздействуя на макет тем или иным образом. Чаще всего данный тип используют:
- для того чтобы построить макет, когда нет возможности вмешаться в систему;
- если у исследователя очень мало информации об анализируемом объекте.
Важно! Несовершенство модели «черный ящик» заключается в том, что при ее построении экспериментатор может не охватить огромное количество информации, которая требует изучения, а его предположения не всегда становятся реальностью, из-за чего процесс моделирования требует повторения.
Состав системы
Процесс изготовления модели состава системы построен на воссоздании отдельных подсистем. При этом исследователь обладает информацией обо всех существующих частях объекта. Если говорить простым языком, экспериментатор знает, из чего состоит изучаемый предмет, но не может определить его конкретные свойства.
То есть, исследователь берет объект и делит его на составные части. В ходе построения модели могут возникать некоторые сложности:
- На основании одних и тех же входных данных получаются разные модели. Все дело в том, что исследователь может принять отдельные частички за элементы или подсистему, либо наоборот.
- Модель состава воспроизводят с определенной целью. Разные задачи требуют индивидуального подхода к разделению предмета на составляющие.
- Деление объекта всегда является относительным или условным, из-за чего нет конкретизации, а модели могут отличаться друг от друга.
Таким образом, конечный результат моделирования состава системы напрямую зависит от правильно поставленной цели.
Структура системы
Модели «черный ящик» и «состав системы» очень полезны. Но, несмотря на это, в некоторых случаях построить такие макеты недостаточно для проведения полноценного исследования. К примеру, для того, чтобы воссоздать модель автомобиля, нужно знать, из каких частей она состоит, а также понять, как эти элементы соединить для получения полноценного работающего устройства.
В ходе построения модели структуры системы, важно определить отношения между отдельными составляющими системы. Как правило, их записывают математически или словесно.
Если говорить простыми словами, то модель структуры системы – это полноценный, работающий объект исследования, представленный в виде макета. Их обычно строят, чтобы понять, как они поведут себя в случае воздействия на них тем или иным образом.
Методы достижения основных целей
Моделирование проводится для того, чтобы решить определенную задачу. Это происходит за счет достижения поставленных целей, для чего используют различные методы.
| Метод достижения целей | Описание метода | Дополнение |
| Выбор | Способ заключается в избрании одного пути из нескольких предложенных. Например, на выходе модели «черный ящик» может получиться множество разных решений. Основная задача исследователя найти тот комплекс воздействий, который, по его мнению, является наиболее правильным, приводящим к достижению цели. | Выбор напрямую зависит от опыта исследователя, от разработанных ранее рекомендаций, от конечной цели. Но не всегда данный метод оказывается продуктивным. Зачастую экспериментатору приходится начинать моделирование заново. |
| Условная максимизация | Данный метод напоминает способ выбора, но отличается тем, что реализуется путем изучения главного и сопутствующих критериев. То есть, сначала исследователь определяет, что является ведущим свойством, затем находит те критерии, которые дополняют главный. | Способ условной максимизации чаще всего применяют в том случае, если разные критерии модели не равнозначны между собой. |
| Способ уступок | Данный метод заключается в последовательном изучении объекта при заданных условиях. Исследователь находит главный критерий и задает для него параметры, а также допустимые отклонения. Затем он выбирает второе (третье, четвертое, пятой и т.д.) по важности свойство и вновь устанавливает значения и уровень уступок. Действия продолжают до тех пор, пока при одновременно выставленных параметрах, значение главного и придаточных критериев не выходят за рамки допустимых. | Результаты такого моделирования будут более конкретные и максимально приближены к поставленной цели. Для способа уступок характерно проведение математических расчетов. |
| Мозговая атака | Способ мозговой атаки заключается в выдвижении исследователем или группой экспериментаторов предположений, а также реализации их на практике. | Отличительной особенностью метода является то, что наилучший результат достигается только при коллективной работе в ходе психологической и педагогической закономерностей деятельности. |
Моделирование может применяться для решения самых разнообразных задач, например для воссоздания макетов, изучения явлений, прогноза эффектов или поведения предмета. Конечный результат напрямую зависит от правильности цели. Например, если исследователь желает получить действующий макет велосипеда, то ему нужно не только построить каркас, но и наладить работу всех элементов, определить взаимосвязь отдельных частей.
Загрузка...