1. Основы моделирования информационных процессов

1. Системный подход к моделированию информационных процессов

1. Предмет теории моделирования

Моделирование - это замещение одного объекта (оригинала) другим (моделью) и фиксация и изучение свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления, ускорения изучения свойств оригинала.

Модель (лат. modulus — мера) — это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

В общем случае объектом-оригиналом может быть естественная или искусственная, реальная или воображаемая система. Она имеет множество параметров S₀ и характеризуется определёнными свойствами. Количественной мерой свойств системы служит множество характеристик Y₀, система проявляет свои свойства под влиянием внешних воздействий Х.

Множество параметров S и их значений отражает её внутреннее содержание - структуру и принципы функционирования. Характеристики S - это в основном её внешние признаки, которые важны при взаимодействии с другими S.

Характеристики S находятся в функциональной зависимости от её параметров. Каждая характеристика системы y₀Y₀ определяется в основном ограниченным числом параметров {S_0k}S₀. Остальные параметры не влияют на значение данной характеристики S. Исследователя интересуют, как правило, только некоторые характеристики S: {y}Y₀ при конкретных воздействиях на систему {x_mn}X.

Модель — это тоже система со своими множествами параметров S_m и характеристик Y_m. Оригинал и модель сходны по одним параметрам и различны по другим. Замещение одного объекта другим правомерны если интересующие исследователя характеристики оригинала и модели определяются однотипными подмножествами параметров и связаны одинаковыми зависимостями с этими параметрами:

y_ok=f({S_oi},{x_on},T);

y_mn=f({S_mi},{x_mn},T_m)

где y_mn - к-ая характеристика модели, y_mnY_m; x_mn - внешнее воздействие на модель, x_mnX;

T_m - модельное время.

При этом s_oi=(S_mi); x_on(x_mn), T=mT_m (где m - масштабный коэффициент) на всём интервале [0-T_m] или в отдельные периоды времени. Тогда с некоторым приближением можно сделать вывод о том, что характеристики О_р, связаны с характеристиками М зависимостями y_ok=(y_mk). Множество характеристик модели Y_mk={y_mk} является отображением множества интересующих характеристик оригинала y_ok={ y_ok}, т.е. : Y_oky_mk, т.е. : Y_okY_mk.

При исследовании сложных естественных S, у которых известны Y_ok, но мало изучен состав элементов и принципы их взаимодействия с помощью моделирования может решаться обратная задача. Строят предположительную модель, определяющая её характеристики Y_mk при эквивалентных внешних воздействиях {x_mn} (: {x_on} {x_mn}) и, если оказывается, что имеет место отображение : Y­_ok  Y_mk с некоторой известной функцией , то считается, что система-оригинал имеет такие же параметры.

Моделирование целесообразно, когда у модели отсутствуют те признаки оригинала, которые препятствуют его исследованию.

Теория моделирования — взаимосвязанная совокупность положений, определений, методов и средств создания моделей. Сами модели являются предметом теории моделирования.

Теория моделирования является основной составляющей общей теории систем - системологии, где в качестве главного принципа постулируются осуществимые модели: система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определённую грань её сущности.

Компьютерная модель – это программная реализация математической модели, дополненная различными служебными программами (например, рисующими и изменяющими графические образы во времени). Компьютерная модель имеет две составляющие – программную и аппаратную. Программная составляющая так же является абстрактной знаковой моделью. Это лишь другая форма абстрактной модели, которая, однако, может интерпретироваться не только математиками и программистами, но и техническим устройством – процессором компьютера.

Таким образом, моделирование может быть определено как пред­ставление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью. Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моде­лями) и исследования свойств объектов на их моделях называется теорией моделирования.

Теория моделирования — взаимосвязанная совокупность положений, определений, методов и средств создания моделей. Сами модели являются предметом теории моделирования.

Теория моделирования является основной составляющей общей теории систем - системологии, где в качестве главного принципа постулируются осуществимые модели: система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определённую грань её сущности.