Классификация по способу представления

1. Материальные и информационные модели

По способу представления модели делятся на две большие группы: материальные и информационные (рис. 2.3). Названия этих групп как бы показывают, из чего «сделаны» модели.

Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

Материальные модели – это, к примеру, чучела птиц в кабинете биологии, карты при изучении истории и географии, схемы солнечной системы и звездного неба в планетарии, макет многоступенчатой ракеты и еще многое другое.

Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объекта, явления или процесса.

Информационные модели нельзя потрогать или увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому что они строятся только на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

2. Знаковые и вербальные информационные модели

Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объем и форму представления, выражаться различными средствами.

К информационным моделям можно отнести вербальные (от лат. «verbalis» – устный) модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут оставаться мысленными или быть выражены словесно. Примером такой модели можно отнести идею, возникшую у изобретателя, музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму, прозвучавшую пока еще в сознании поэта.

Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка.

Знаковые модели – это рисунки, тексты, графики и схемы... 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. Например, лекция (вербальная модель), читаемая преподавателем, фиксируется в тетради студента (знаковая модель).

По форме представления можно выделить следующие виды информационных моделей:

· геометрические модели – графические формы и объемные конструкции;

· словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций;

· математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса;

· структурные модели – схемы, графики, таблицы и т. п.;

· логические модели – модели, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий;

· специальные модели – ноты, химические формулы и т. п.;

· компьютерные и некомпьютерные модели.

3. Компьютерные и некомпьютерные модели

Многообразие моделей предполагает огромный спектр инструментов для их реализации. Существует немало формальных языков, относящихся к разным областям деятельности, пригодных для описания моделей.

Если модель имеет материальную природу, то для ее создания годятся традиционные инструменты: резец скульптора, кисть художника, фотоаппарат, токарный или фрезерный станок, пресс и т.д.

Если модель выражена в абстрактной форме, то необходимы некоторые знаковые системы, позволяющие описать ее, – специальные языки, чертежи, схемы, графики, таблицы, алгоритмы, математические формулы и т. п. Здесь могут быть использованы два варианта инструментария: либо традиционный набор инженера или конструктора (карандаш, линейка), либо самый совершенный в наши дни прибор – компьютер. Поэтому по способу реализации модели подразделяются на компьютерные и некомпьютерные модели.

Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.

Имея дело с компьютером как с инструментом, нужно помнить, что он работает с информацией. Поэтому следует исходить из того, какую информацию и в каком виде может воспринимать и обрабатывать компьютер. Современный компьютер способен работать со звуком, видеоизображением, анимацией, текстом, схемами, таблицами и т. д. Но для использования всего многообразия информации необходимо как техническое (Hardware), так и программное (Software) обеспечение. И то и другое – инструменты компьютерного моделирования. Например, для работы со звуком нужна специальная плата в компьютере, звуковая карта (Sound Blaster) и специализированное программное обеспечение. Для композитора это, к примеру, профессиональный музыкальный редактор, который позволяет не только набрать нотный текст и распечатать его, но и сделать аранжировку произведения. Цифровое звучание компьютерных моделей почти не отличается от тембра реальных инструментов. Компьютер позволяет соединять реальный голос певца со звуковой моделью мелодии, а также моделировать голос разной высоты и тембра (тенор, драматический бас и т. п.). Существуют программы, с помощью которых компьютер может создавать композиции самостоятельно в соответствии с заданным ритмом, темпом, музыкальным стилем и т. п. Рассмотрим другой пример.

Инструментом для создания геометрической модели, передающей внешний облик прототипа, могут быть программы, работающие с графикой, например графический редактор. С его помощью возможно моделировать как плоское, так и объемное изображение, управляя графическими объектами. Сейчас имеется широкий круг программ, позволяющих создавать различные виды компьютерных знаковых моделей: текстовые процессоры, редакторы формул, электронные таблицы, системы управления в базах данных, профессиональные системы проектирования, а также различные среды программирования [14, 21].

2.5 Контрольные вопросы

1. На чем основана классификация объектов?

2. Что такое формализация?

3. По каким признакам можно классифицировать модели?

4. Приведите примеры классификации моделей по области использования.

5. В чем отличие материальных и информационных моделей?

6. Приведите примеры знаковых и вербальных моделей.

7. На какие виды делят информационные модели?

8. Что представляют из себя компьютерные модели?

9. Приведите примеры некомпьютерных моделей.

10. Для чего предназначены имитационные модели? Приведите примеры имитационных моделей.