Модели сложных систем. Понятие модели

Термин «модель» имеет весьма многочисленные трактовки. Наиболее общая формулировка определения модели: модель — это объект, который имеет сходство в некоторых отношениях с прототипом и служит средством описания и/или объяснения, и/или прогнозирования поведения прототипа.Можно определить модель как формализованное представление об объекте исследования с точки зрения поставленной цели.Различия между определениями системы и модели состоят в том, что систематизация предполагает лишь упорядочение, тогда как моделирование – формализацию взаимосвязей между элементами системы и с внешней средой.Моделирование — это процесс исследования реальной системы, включающий построение модели, изучение ее свойств и перенос полученных сведений на моделируемую систему, т.е. исследование объектов познания не непосредственно, а косвенным путем, при помощи моделей.Общими функциями моделирования являются описание, объяснение и прогнозирование поведения реальной системы.Типовыми целями моделирования могут быть поиск оптимальных или близких к оптимальным решений, оценка эффективности решений, определение свойств системы (чувствительности к изменению значений характеристик и др.), установление взаимосвязей между характеристиками системы, перенос информации во времени.Возьмем толковый словарь русского языка. Слово «модель» означает: образец какого-нибудь изделия, а также образец для изготовления чего-нибудь (новая модель платья, модель для литья); уменьшенное (или в натуральную величину) воспроизведение или макет чего-нибудь (модель корабля, летающая модель самолета); тип, марка конструкции (новая модель автомобиля); схема какого-нибудь физического объекта или явления (модель атома, искусственного языка).Важнейшим качеством модели является то, что она дает упрощенный образ, отражающий не все свойства прототипа, а только те, которые существенны для исследования.Сложные системы характеризуются выполняемыми процессами (функциями), структурой и поведением во времени. Для адекватного моделирования этих аспектов в автоматизированных информационных системах различают функциональные, информационные и поведенческие модели, пересекающиеся друг с другом.Функциональная модель системы описывает совокупность выполняемых системой функций, характеризует морфологию системы (ее построение) — состав функциональных подсистем, их взаимосвязи.Информационная модель отражает отношения между элементами системы в виде структур данных (состав и взаимосвязи).Поведенческая (событийная) модель описывает информационные процессы (динамику функционирования), в ней фигурируют такие категории, как состояние системы, событие, переход из одного состояния в другое, условия перехода, последовательность событий.Особенно велико значение моделирования в системах, где натурные эксперименты невозможны по целому ряду причин: сложность, большие материальные затраты, уникальность, длительность эксперимента. Так, нельзя «провести войну в мирное время», натурные испытания некоторых типов систем связаны с их разрушением, для экспериментальной проверки сложных систем управления требуется длительное время и т.д.Можно выделить три основные области применения моделей: обучение, научные исследования, управление. При обучении с помощью моделей достигается высокая наглядность отображения различных объектов и облегчается передача знаний о них. В научных исследованиях модели служат средством получения, фиксирования и упорядочения новой информации, обеспечивая развитие теории и практики. В управлении модели используются для обоснования решений.