Модель и моделирование систем: типы, классификация моделей

Модель - объект или описание объекта, системы для замещения (при определенных условиях предложениях, гипотезах) одной системы (т. е. оригинала) другой системой для лучшего изучения оригинала или воспроизведения каких-либо его свойств. Модель - результат отображения одной структуры (изученной) на другую (малоизученную). Типы моделей 1) Познавательная модель - форма организации и представления знаний, средство соединения новых и старых знаний. Познавательная модель, как правило, подгоняется под реальность и является теоретической моделью. 2) Прагматическая модель - средство организации практических действий, рабочего представления целей системы для ее управления. Реальность в них подгоняется под некоторую прагматическую модель. Это, как правило, прикладные модели. 3) Инструментальная модель - средство построения, исследования и/или использования прагматических и/или познавательных моделей. Познавательные отражают существующие, а прагматические - хоть и не существующие, но желаемые и, возможно, исполнимые отношения и связи. По уровню, "глубине" моделирования модели бывают:- эмпирические - на основе эмпирических фактов, зависимостей;- теоретические - на основе математических описаний;- смешанные, полуэмпирические - на основе эмпирических зависимостей и математических описаний. Моделирование – универсальный метод получения описания и использования знаний. Проблема моделирования состоит из трех задач:- построение модели (эта задача менее формализуема и конструктивна, в том смысле, что нет алгоритма для построения моделей);- исследование модели (эта задача более формализуема, имеются методы исследования различных классов моделей);- использование модели (конструктивная и конкретизируемая задача). Классификация моделей: 1) Модель называется статической, если среди параметров, участвующих в ее описании, нет временного параметра. Статическая модель в каждый момент времени дает лишь "фотографию" системы, ее срез. 2) Модель динамическая, если среди ее параметров есть временной параметр, т. е. она отображает систему (процессы в системе) во времени. 3) Модель дискретная, если она описывает поведение системы только в дискретные моменты времени. 4) Модель непрерывная, если она описывает поведение системы для всех моментов времени из некоторого промежутка времени. 5) Модель имитационная, если она предназначена для испытания или изучения возможных путей развития и поведения объекта путем варьирования некоторых или всех параметров модели. 6) Модель детерминированная, если каждому входному набору параметров соответствует вполне определенный и однозначно определяемый набор выходных параметров; 7) Модель недетерминированная, стохастическая (вероятностная), если каждому входному набору параметров не соответствует вполне определенный и однозначно определяемый набор выходных параметров; 8) Модель функциональная, если она представима в виде системы каких- либо функциональных соотношений. 9) Модель теоретико-множественная, если она представима с помощью некоторых множеств и отношений принадлежности им и между ними. 10) Модель логическая, если она представима предикатами, логическими функциями. 1 1) Модель игровая, если она описывает, реализует некоторую игровую ситуацию между участниками игры (лицами, коалициями). 1 2) Модель алгоритмическая, если она описана некоторым алгоритмом или комплексом алгоритмов, определяющим ее функционирование, развитие. 1 3) Модель структурная, если она представима структурой данных или структурами данных и отношениями между ними. 1 4) Модель графовая, если она представима графом или графами и отношениями между ними. 1 5) Модель иерархическая (древовидная), если представима некоторой иерархической структурой (деревом). 1 6) Модель сетевая, если она представима некоторой сетевой структурой. 1 7) Модель языковая, лингвистическая, если она представлена некоторым лингвистическим объектом, формализованной языковой системой или структурой. Иногда такие модели называют вербальными, синтаксическими и т. п. 1 8) Модель визуальная, если она позволяет визуализировать отношения и связи моделируемой системы, особенно в динамике. 1 9) Модель натурная, если она есть материальная копия объекта моделирования. 20) Модель геометрическая, графическая, если она представима геометрическими образами и объектами. 2 1) Модель клеточно-автоматная, если она представляет систему с помощью клеточного автомата или системы клеточных автоматов. Клеточный автомат - дискретная динамическая система, аналог физического (непрерывного) поля. Клеточно-автоматная геометрия - аналог евклидовой геометрии. Неделимый элемент евклидовой геометрии - точка, на основе ее строятся отрезки, прямые, плоскости и т. д. Неделимый элемент клеточно-автоматного поля - клетка, на основе её строятся кластеры клеток и различные конфигурации клеточных структур. 2 2) Модель фрактальная, если она описывает эволюцию моделируемой системы эволюцией фрактальных объектов. Модели и моделирование применяются по основным направлениям:- обучение (как моделям, моделированию, так и самих моделей);- познание и разработка теории исследуемых систем (с помощью каких-либо моделей, моделирования, результатов моделирования);- прогнозирование (выходных данных, ситуаций, состояний системы);- управление (системой в целом, отдельными подсистемами системы), выработка управленческих решений и стратегий;- автоматизация (системы или отдельных подсистем системы).