Классификации моделей

Классификации моделей

В   зависимости  от   того,   какой   фактор   является   наиболее

важным     при     моделировании,     для     классификации                   моделей используют разные признаки:

–   по области использования;

–   по фактору времени;

–   по отрасли знаний;

–     по форме представления.

Классификация моделей по области использования

Учебные – используются при обучении.

Опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проек- тируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик (аэродинамическая труба).

Научно-технические – для исследования процессов и явле-

ний. ях.

Игровые – репетиция поведения объекта в различных услови-

Имитационные – отражение реальности в той или иной сте-

пени (это метод проб и ошибок).

Классификация моделей по фактору времени

Статические – описывают состояние системы в определен- ный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Примеры: классификация животных, строение молекул, список посаженных деревьев, отчет об обследовании состояния зубов и т. д.

Динамические – описывают процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: моделирование движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

Классификация моделей по отрасли знаний – это классифика- ция по отрасли деятельности человека (математические, биологиче- ские, химические, социальные, экономические, исторические и т. д.).

Классификация моделей по форме представления

–   материальные (предметные, физические) – это модели, ко- торые имеют реальное воплощение и отражают внешние свойства или внутреннее устройство моделируемых сущностей, суть процес- сов и явлений в объекте-оригинале. Материальное моделирование – это экспериментальный метод познания окружающей среды. Приме- ры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной сис- темы, школьные пособия, физические и химические опыты, авиамо- дель истребителя, полоса препятствий.

–      информационные – это целенаправленно отобранная ин- формация о моделируемой сущности, которая отражает ее свойства, наиболее существенные для исследователя. В информационных мо-

делях реальный объект или процесс заменяется его формальным опи- санием. Такая процедура называется формализацией.

Например, информационной моделью движения поездов явля- ется расписание их движения, а материальной – макет железной до- роги с движущимися паровозиками.

По уровню формализации различают:

–   хорошо формализованные модели. Их можно решить средст- вами, принятыми в данной предметной области, не используя субъек- тивные мнения экспертов;

–    плохо формализованные модели. Их нельзя решить без при- влечения эксперта в данной предметной области.

Типы информационных моделей

Абстрактные (мысленные) – при построении модели исполь- зуются понятия, не существующие в реальной жизни. Примеры: мо- дель идеального газа. Она представляет каждую молекулу как мате- риальную точку, т. е. объект, который имеет массу, но не имеет раз- меров. В модели движения планет вокруг солнца каждая планета то- же представляется как материальная точка.

Вербальные – мысленные модели, выраженные в разговорной форме с помощью естественных языков. Пример: инструкция пилоту самолѐта – это вербальная неформализованная модель, так как она пишется на естественном языке.

знаковые (формализованные) – выражены специальными символами, применяемыми в изучаемой предметной области. Напри- мер, компьютерная модель реализована средствами программной среды, математическая – формулами, которые описывают изучаемую сущность. Знаковая формализованная модель музыкального произве- дения – запись с помощью нот и т. д.

В знаковых информационных моделях выделяют класс образ- но-знаковых моделей. Например, к таким моделям относятся:

–      Геометрические – рисунок, пиктограмма, чертеж, карта, план, объемное изображение;

–   Структурные – таблица, граф, схема, диаграмма;

–    Алгоритмические – нумерованный список действий, поша- говое перечисление, блок-схема.

По способу организации данных информационные модели де- лятся на:

–    реляционные (табличные): перечень объектов и их свойств оформляется в виде связанных между собою таблиц. Каждая строка таблицы содержит информацию об одном экземпляре (сущности) предметной области, каждый столбец – значения одной и той же ха- рактеристики (атрибута) для разных сущностей. Пример: расписа- ние движения поездов – это табличная информационная модель ре- ального перемещения поездов по железной дороге;

–    иерархические: объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного эле- мента более высокого уровня.

Такие модели представляются ориентированным графом («де- ревом»), у которого начальная вершина не подчинена никакой дру- гой, а все остальные подчинены только одной, но могут иметь в сво- ѐм подчинении сколько угодно объектов нижнего уровня. Если из каждого узла выходит только два потомка, то такая структура назы- вается бинарным деревом.

Примеры: файловая структура в компьютере (система катало- гов), система доменных имѐн в Интернете, структура почтовых адре- сов, классификации животных, растений. В иерархической модели две любые вершины могут быть соединены только одним путѐм. Пример: относительный путь к файлу имеет только один вариант.

–    Сетевые: между объектами моделируемой системы сущест- вуют множественные связи. Такие модели представляются графом, в котором имеются связи между вершинами, позволяющие создать разные пути перехода между ними.

Примеры: модель функционирования Интернет, где каждый сервер может связаться с любым другим сервером через цепочку промежуточных узлов, и эти цепочки могут быть разными; модель взаимодействия пациентов и врачей в больнице, где каждого больно- го обследует несколько врачей и в то же время каждый врач следит за здоровьем нескольких больных; модель взаимодействия студентов и преподавателей в процессе обучения.