Что такое модель — определение, понятие и этапы моделирования, какие модели объектов применяются
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Что общего между девушкой на подиуме, игрушечной машинкой и изображением атома на экране монитора? Во всех случаях мы говорим о моделях.
Это понятие плотно вошло в повседневную речь, но немногие понимают его подлинное значение и умеют применять осознанно.
Без всякого занудства я расскажу о моделях и моделировании все, что нужно знать.
Определение — что такое модель
Термин образовался от латинского слова modulus — «мера, аналог, образец».
Под «моделью» понимается образ некого объекта или явления, который отражает лишь отдельные свойства.
Например, глобус – это модель земного шара. Он статичен, а не вращается вокруг солнца. Не может похвастаться собственной силой притяжения. Не имеет атмосферы. На поверхности глобуса не живут крошечные человечки. Он воспроизводит внешний вид нашей планеты, не затрагивая другие характеристики.
Военачальник разрабатывает план сражения. Чтобы обозначить ландшафт, он создает модель поля боя на своем столе. Вот этот камень будет горой, коробок спичек – вражеским танком, а зеленый платок – лесом.
При моделировании важна степень соответствия модели и реального объекта.
Поставив камешек не туда, можно проиграть настоящую битву.
Но избыточная схожесть также вредит делу — усложняет процесс и отвлекает от сути.
Стратег слишком увлекся, потратил время на воспроизведение полной копии танка в миниатюре. Враг начал наступление, застал военачальника врасплох, пока тот собирал макет.
Американский словарь английского языка дает такое определение:
«Модель — это упрощенное описание сложного объекта или явления».
Земля имеет шарообразную форму, но для простоты говорят, что она круглая.
Понятие Моделирование — что это
Моделирование — это метод познания. Он заключается в исследовании предметов, систем, процессов и явлений на основе их моделей.
Вот мы возвели небоскреб в зоне с высокой сейсмической активностью. Теперь хотим выяснить, выдержит ли постройка толчки земной коры. Как это сделать? Проведем эксперимент: произведем подрыв, чтобы вызвать землетрясение. Если здание устоит — все хорошо.
Но вот проблема — затея дорогостоящая, может привести к человеческим жертвам, уничтожить сам предмет исследования. Гораздо проще создать модель небоскреба в компьютерной программе, задать силу виртуального землетрясения и проверить устойчивость, не вставая с дивана.
Что можно моделировать:
- физические объекты (машины, самолеты, здания, атом);
- динамические процессы (эволюция человечества, развитие экономики);
- явления (цунами, торнадо);
- поведение (как поведут себя покупатели, если повысим цены).
5 этапов моделирования
Процесс состоит из 5 этапов:
- Определение нужных свойств изучаемого объекта.
Исследователь выбирает те части, которые его интересуют, а остальные отбрасывает, чтобы не мешались. Один объект может иметь несколько моделей, каждая из которых отображает некоторые из его особенностей.
Например, мы хотим изучить человека:
- Психолог оставит только то, что связано с разумом и мыслями.
- Хирурга больше интересует анатомия.
- Маркетолога — поведенческая реакция потребителя на новый продукт.
Получаются 3 разных описания человека, которые только частично замещают оригинал.
- Построение модели с нужной степенью точности на основании отобранных свойств.
- Проведение экспериментов. Исследователь работает с моделью, поэтому не рискует испортить оригинал. Изменяются условия работы, вводятся новые факторы. Реакции модели отслеживается и документируется.
- Процедура переноса информации о модели на реальный объект. То, что верно для копии, с большой степенью вероятности верно для оригинала. Если маленький домик рухнул от вибраций, то его старший собрат вряд ли переживет землетрясение.
- Использование полученных знаний для изменения, прогнозирования или управления. Вот мы выяснили, что здание неустойчиво. Тогда нужно срочно укрепить его, пока не произошло беды.
Моделирование — это циклический процесс. Исследователь возвращается к самому началу, снова строит модель, но уже более точную.
С каждым кругом он получает все больше информации о предмете изучения.
Моделирование – это воссоздание и изучение фрагмента реальности для исследовательских целей.
Метод применяется, когда необходимо:
- понять устройство, структуру, принципы функционирования моделируемого объекта;
- научиться управлять объектом;
- составить прогноз относительно поведения объекта в тех или иных ситуациях.
Когда применяется моделирование
Зачем экспериментировать с моделями, когда есть оригинал?
Существуют ситуации, когда без построения модели не обойтись:
- предмет очень маленький или, наоборот, большой (атомы, планеты солнечной системы, вселенная);
- изучение последствий гипотетического явления, которое может возникнуть в будущем (что будет, если закончится вся нефть на планете);
- предмет уже не существует (мамонты, динозавры, первобытные люди);
- в ходе экспериментов оригинал может быть уничтожен (выдержит ли бункер попадание снаряда);
- объект еще не создан (проектируемое здание, бизнес на стадии идеи);
- исследуется сложная система, имеющая много особенностей и взаимосвязей, которые нужно отбросить для целей изучения (карта местности, человек);
- процесс идет чересчур стремительно или медленно (исследование тахионов — частиц, которые могут двигаться быстрее скорости света).
Какие бывают модели (их виды)
По своему характеру они делятся на 2 вида: материальные и информационные.
Материальные модели можно потрогать, увидеть, услышать, понюхать. Они воспроизводят физические особенности изучаемой системы, явления или процесса.
Деревянный макет здания – это изделие, которое отражает некоторые свойства реальной постройки. Плюшевый мишка – упрощенное представление большого медведя. Маленький ребенок приходит в зоопарк и легко узнает в грозном животном прообраз своей игрушки.
Информационные модели не существуют в реальном мире. Это набор информации, выраженный определенным образом – вербальным или знаковым.
Примерами знакового обозначения могут быть математические формулы, схемы, графики и рисунки. Вербальное представление – это слова или мысли. Например, модель поведения при переходе регулируемого перекрестка: посмотреть на светофор, если горит зеленый человечек, нужно убедиться, что нет машин. Только потом можно идти.
Более подробно на эту тему смотрите в видео:
Комментарии и отзывы (3)
Компьютерное моделирование вряд ли сможет заменить полноценный эксперимент с физической системой, тем более, что программу пишут люди, а они могут ошибаться.
На модели же можно проверить, к примеру, аэродинамические качества объекта, поместив уменьшенную копию в аэродинамическую трубу, чего нельзя сделать с реальным объектом, например, пассажирским самолётом. Потому эти методы будут существовать всегда.
Раньше и дети моделированием увлекались, самолеты небольшие конструировали, а сейчас только в компьютерные стрелялки играют.
Спасибо вы очень помогли, а то «учитель» не объяснила ничего.
Ваш комментарий или отзыв