Классификация моделей

Признаки классификаций моделей:

1) по области использования;

2) по временному фактору;

3) по отрасли знаний;

4) по форме представления.

1) Классификация моделей по области использования:

ü учебные модели – используются при обучении (наглядные пособия, тренажеры, обучающие программы);

ü опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта (кукла, макет дома, корабля, автомобиля). Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик;

ü научно - технические - создаются для исследования процессов и явлений (коллайдер — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений; синхрофазотрон — установка, служащая для ускорения заряженных частиц до высоких энергий);

ü игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях (экономические, спортивные, интеллектуальные);

ü; имитационные – отражение реальности в той или иной степени (испытывается лекарство). Это метод проб и ошибок.

2) Классификация моделей по временному фактору:

ü статические информационные модели – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (Система – совокупность взаимосвязанных объектов, воспринимаемая как единое целое). Например, обследование учащихся в стоматологической поликлинике дает картину состояния их ротовой полости на данный момент времени: число молочных и постоянных зубов, пломб, дефектов и т.п. Примерами статических информационных моделей являются модели строения растений и животных, молекул и кристаллических решеток и т. д.

ü динамические информационные модели – модели, описывающие процессы изменения и развития систем (изменения объекта во времени). В примере с поликлиникой карточку учащегося, отражающую изменения, происходящие с его зубами за многие годы, можно считать динамической моделью. Примерами динамических информационных моделей являются модели, описывающие движение тел, развитие организмов, процессы прохождения химических реакций и т.д.

3) Классификация моделей по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека:

ü математические,

ü биологические,

ü химические,

ü социальные,

ü экономические,

ü;исторические и т.д.

4) Классификация моделей по форме представления:

ü материальные – это предметные (натурные) модели. Они воспроизводят геометрические, физические и другие свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, модель солнечной системы, модель кристаллической решетки, географические карты и др.;

ü информационные (нематериальные) – не имеют реального воплощения, Их основу составляет информация. Это теоретический метод познания окружающей среды.

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая наиболее существенные для исследователя свойства и состояние объекта, процесса, явления. Она отражает знания человека о моделируемом объекте..

К информационным моделям можно отнести вербальные (от лат. «verbalize» — устный) модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или быть выражены 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.

Вербальная модель – информационная модель, выраженная в мысленной или разговорной форме.

Образная модель – информационная модель, выраженная зрительными образами.

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка. Знаковые модели окружают нас повсюду. Это рисунки, тексты, графики и схемы. Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F=m*a), таблицы (например, таблицы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева) и т. д.

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 Ньютона, вызвало в его сознании мысль о земном притяжении. И только впоследствии эта мысль оформилась в закон, т. е. обрела знаковую форму ().

Человек прочитал текст, объясняющий некоторое физическое явление, и у него сформировался мысленный образ. В дальнейшем такой образ поможет распознать реальное явление.

Тип информационной модели определяется способом представления данных. Например, словесная, или текстовая, модель представляет собой описание объекта на естественном языке. Словесные модели обычно не носят строгого формального характера и создаются на начальном этапе моделирования.

Математические модели описывают явление или процесс в виде математических соотношений. Они позволяют выполнять анализ модели с помощью математических методов и получать новые сведения о моделируемом объекте.

Графические модели представляют объекты в виде изображений и отличаются наглядностью представления связей между объектами.

Структурные модели (табличные, иерархические, сетевые) отображают информацию о содержании элементов внутренней структуры объекта и о связях между ними.

Типы структурных информационных моделей:

ü табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы. Примеры: расписание поездов и самолетов, уроков и др.

ü иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня. Примеры: генеалогическое древо семьи, файловая система компьютера и др.

ü сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру. Обычно сетевые модели изображаются в наглядном графическом виде. Пример сетевой модели – схема линий метрополитена.

 

Рис. Генеалогическое древо Рюриковичей (пример иерархической информационной модели)

На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков. В настоящее время информационные модели обычно строятся и исследуются с помощью современных компьютерных технологий, хотя и ручной способ описания моделей, например, с помощью традиционного набора инженера или конструктора (карандаша, линейки), используется нередко в наши дни.