Поняття моделі та моделювання

Модель - це об'єкт або опис об'єкта, системи для заміщення однієї системи (оригіналу) іншою системою для кращого вивчення оригіналу або відтворення будь-яких його властивостей. Слово «модель» (лат. modelium) означає «міра», «спосіб», «схожість з якоюсь річчю».

Побудова моделі - системна задача, що вимагає аналізу та синтезу вихідних даних, гіпотез, теорій, знань фахівців.

Моделювання базується на математичній теорії подібності, згідно якої абсолютна подібність може мати місце лише при заміні одного об'єкта іншим точно таким же.

При моделюванні більшості систем абсолютна подібність неможливо, і основна мета моделювання - модель досить добре повинна відображати функціонування модельованої системи.

Проблема моделювання складається з трьох завдань:

• побудова моделі;
• дослідження моделі;
• використання моделі.

Класифікацію моделей проводять за різними критеріями.

• Модель називається статичною, якщо серед параметрів, що беруть участь в її описі, немає тимчасового параметра. Статична модель в кожен момент часу дає лише зріз реальної системи.
• Модель динамічна, якщо серед її параметрів є часовий параметр, тобто вона відображає систему (процеси в системі) в часі.
• Модель дискретна, якщо вона описує поведінку системи тільки в дискретні моменти часу.
• Модель безперервна, якщо вона описує поведінку системи для всіх моментів часу деякого проміжку часу.
• Модель імітаційна, якщо вона призначена для випробування або вивчення можливих шляхів розвитку і поводження об'єкта шляхом варіювання деяких або всіх параметрів моделі.
• Модель детермінована, якщо кожному вхідному набору параметрів відповідає цілком певний і однозначно визначається набір вихідних параметрів; в іншому випадку - модель недетермінованих, стохастична (імовірнісна).
• Модель функціональна, якщо вона уявленим у вигляді системи яких-небудь функціональних співвідношень.
• Модель логічна, якщо вона уявленим предикатами, логічними функціями.
• Модель алгоритмічна, якщо вона описана деяким алгоритмом або комплексом алгоритмів, що визначає її функціонування, розвиток.
• Модель структурна, якщо вона уявленим структурою даних або структурами даних і відносинами між ними.
• Модель візуальна, якщо вона дозволяє візуалізувати відносини і зв'язку модельованої системи, особливо в динаміці.

Як правило модель включає в себе: об'єкт О, суб'єкт (не обов'язковий) А, завдання Z, ресурси B, середу моделювання С.

Модель можна уявити формально у вигляді: М = < O, Z, A, B, C >.

Основні властивості будь-якої моделі:

• цілеспрямованість - модель завжди відображає деяку систему, тобто має на меті;
• спрощеність - модель відображає тільки істотні боку об'єкта і повинна бути проста для дослідження або відтворення;
• адекватність - модель повинна успішно описувати модельованих систему;
• наочність, прозорість основних її властивостей і відносин;
• інформативність - модель повинна містити достатню інформацію про систему;
• повнота - в моделі повинні бути враховані всі основні зв'язки і стосунки, необхідні для забезпечення мети моделювання;
• стійкість - модель повинна описувати та забезпечувати стійкий поведінку системи, якщо навіть вона спочатку є нестійкою;
• можливість розвитку моделей попереднього рівня.

У загальному випадку весь процес побудови моделі зводиться до наступних кроків:

• збір інформації про модельований об'єкті або системі, висунення гіпотез, попередній модельний аналіз;
• проектування структури та складу моделей (підмоделе);
• побудова специфікацій моделі, розробка та налагодження окремих підмоделе, збірка моделі в цілому;
• вибір методу дослідження моделі;
• дослідження адекватності і стійкості моделі;
• аналіз результатів моделювання;
• розробка об'єкту або системи з спроектованої моделі.

Можна відзначити, що моделювання розглядається як особлива форма експерименту, експерименту не над самим оригіналом, а над його копією.

Моделі та моделювання застосовуються за основними напрямками:

• у навчанні;
• в пізнанні й розробці теорії досліджуваних систем;
• в програмній інженерії при розробці складних інформаційних систем;
• у прогнозуванні;
• в управлінні для вироблення управлінських рішень і стратегій.

Щодо розробки сучасного програмного забезпечення можна сказати, що саме моделювання грає в ньому одну з головних ролей і дозволяє будувати складні інформаційні системи, використовуючи спеціальні методології і програмні засоби.

Дата добавления: 2015-07-15