Модель: види моделей, поняття та опис

Кожна сучасна людина щодня стикається з поняттями «об`єкт» і «модель». Прикладами об`єктів є як предмети, доступні для дотику (книга, земля, стіл, ручка, олівець), так і недоступні (зірки, небо, метеорити), предмети художньої творчості і розумової діяльності (твір, вірш, рішення задачі, живопис, музика і інші). Причому кожен об`єкт людиною сприймається тільки як єдине ціле.

Об`єкт. Види. Характеристики

Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, що об`єкт є частиною зовнішнього світу, яка може бути сприйнята як єдиного цілого. Кожен предмет сприйняття має свої індивідуальні характеристики, що відрізняють його від інших (форма, сфера використання, колір, запах, розмір і так далі). Найважливішою характеристикою об`єкту є назва, але для повного якісного його опису однієї назви недостатньо. Чим більш повно і докладно описаний об`єкт, тим легше процес його розпізнавання.

Моделі. Визначення. Класифікація

У своїй діяльності (освітньої, наукової, художньої, технологічної) людина щодня використовує вже існуючі та створює нові моделі зовнішнього світу. Вони дозволяють сформувати враження про процеси і об`єктах, недоступних для безпосереднього сприйняття (дуже маленькі або, навпаки, дуже великі, дуже повільні або дуже швидкі, дуже далекі і так далі).

Отже, модель - це деякий об`єкт, що відображає найважливіші особливості досліджуваного явища, об`єкта чи процесу. Може існувати кілька варіацій моделей одного і того ж об`єкта, також як кілька об`єктів можуть бути описані однією єдиною моделлю. Наприклад, подібна ситуація виникає в механіці, коли різні тіла з матеріальною оболонкою можуть бути виражені матеріальними точками, тобто однаковою моделлю (людина, автомобіль, поїзд, літак).

Важливо пам`ятати, що жодна модель не здатна повноцінно замінити зображуваний об`єкт, оскільки вона відображає тільки деякі з його властивостей. Але часом при вирішенні певних завдань різних наукових і промислових течій опис зовнішнього вигляду моделі може бути не просто корисним, але єдиною можливістю представити і вивчити особливості характеристик об`єкта.

Сфера застосування предметів моделювання

Моделі відіграють важливу роль в різних сферах життя людини: в науці, освіті, торгівлі, проектуванні та інших. Наприклад, без їх застосування неможливі проектування та збирання технічних пристроїв, механізмів, електричних ланцюгів, машин, будівель і так далі, так як без попередніх розрахунків і створення креслення випуск навіть найпростішої деталі неможливий.

Часто використовуються моделі в освітніх цілях. Вони носять назви наочних. Наприклад, з географії уявлення про Землю як про планету людина отримує, вивчаючи глобус. Також актуальними наочні моделі є і в інших науках (хімії, фізики, математики, біології та інших).

У свою чергу, теоретичні моделі затребувані при вивченні природничих і точних наук (Біології, хімії, фізики, геометрії). Вони відображають властивості, поведінку і будову об`єктів, що піддаються вивченню.

Моделювання як процес

Моделювання - метод пізнавання, що включає в себе дослідження існуючих та створення нових моделей. Предметом пізнання цієї науки є модель. Види моделей ранжуються в залежності від різних властивостей. Як відомо, будь-який об`єкт має безліч характеристик. При створенні певної моделі виділяються лише найбільш важливі для вирішення поставленого завдання.

Процесом створення моделей є художня творчість у всьому своєму розмаїтті. У зв`язку з цим фактично кожен художній або літературний твір можна розглядати в якості моделі реального об`єкта. Наприклад, картини є моделями реальних пейзажів, натюрмортів, людей, літературні твори - моделями людських життів і так далі. Наприклад, при створенні моделі літака з метою вивчення його аеродинамічних якостей важливо відобразити в ній геометричні властивості оригіналу, але абсолютно неважливий його колір.

Одні й ті ж об`єкти різними науками вивчаються з різних точок зору, а відповідно, їх види моделей для вивчення будуть також відрізнятися. Наприклад, фізика вивчає процеси і результати взаємодії об`єктів, хімія - хімічний склад, біологія - поведінка і будова організмів.

Модель щодо тимчасового фактора

Щодо часу моделі поділяються на два види: статичні і динамічні. Прикладом першого виду є одноразове обстеження людини в клініці. Воно відображає картину його стану здоров`я на даний момент, в той час як його медична карта буде моделлю динамічної, що відбиває зміни, що відбуваються в організмі протягом певного періоду часу.

Модель. Види моделей щодо форми

Як вже зрозуміло, моделі можуть відрізнятися за різними характеристиками. Так, всі нині відомі види моделей даних можна умовно розділити на два основних класи: матеріальні (предметні) та інформаційні.

Перший вид передає фізичні, геометричні та інші властивості об`єктів у матеріальній формі (анатомічний муляж, глобус, макет будівлі і так далі).

Види інформаційних моделей різняться за формою реалізації: знакова і образна. Образні моделі (фотографії, малюнки та інше) є зоровими реалізаціями об`єктів, зафіксованими на певному носії (фото-, кіноплівці, паперовому або цифровому). Вони широко застосовуються в освітньому процесі (плакати), при вивченні різних наук (ботаніка, біологія, палеонтологія та інших). Знакові моделі - це реалізації об`єктів у вигляді символів однієї з відомих мовних систем. Вони можуть бути представлені у вигляді формул, тексту, таблиць, схем і так далі. Існують випадки, коли, створюючи знакову модель (види моделей передають конкретно той зміст, який потрібно для вивчення певних характеристик об`єкта), використовують відразу декілька відомих мов. Прикладом в даному випадку виступають різні графіки, діаграми, карти і подібне, де використовуються як графічні символи, так і символи однієї з мовних систем.

З метою відображення відомостей з різних сфер життя застосовуються три основні види інформаційних моделей: мережні, ієрархічні і табличні. З них найбільш популярним є останній, застосовуваний для фіксації різних станів об`єктів і характерних для них даних.

Таблична реалізація моделі

Даний вид інформаційної моделі, як вже було сказано вище, є найбільш відомим. Виглядає він таким чином: це звичайна, що складається з рядків і стовпців таблиця прямокутної форми, графи якої заповнені символами одного з відомих знакових мов світу. Застосовуються табличні моделі з метою характеристики об`єктів, що володіють однаковими властивостями. З їх допомогою в різних наукових сферах можуть бути створені як динамічні, так і статичні моделі. Наприклад, таблиці, що містять математичні функції, різні статистичні дані, розкладу поїздів і так далі.

Математична модель. Види моделей

Окремим різновидом інформаційних моделей є математичні. Усі види математичних моделей зазвичай складаються з рівнянь, написаних на мові алгебри. Рішення даних завдань, як правило, ґрунтується на процесі пошуку рівнозначних перетворень, які сприяють вираженню змінної величини у вигляді формули. Існують також для деяких рівнянь і точні рішення (квадратні, лінійні, тригонометричні і так далі). Як наслідок, для їх вирішення доводиться застосовувати методи вирішення з наближеною заданою точністю, інакше кажучи, такі види математичних даних, як числовий (метод половинного поділу), графічний (побудова графіків) та інші. Метод половинного розподілу доцільно використовувати лише за умови, що відомий відрізок, де функція при певних значеннях кореня рівняння приймає полярні значення.

А метод побудови графіка є уніфікованим. Його можна використовувати як у вищеописаному випадку, так і в ситуації, коли рішення може бути тільки наближеним, а не точним, у випадку так званого "грубого" рішення рівнянь.