2. Види моделювання

1.1. Види моделювання

Класифікацію моделей та видів моделювання ведуть кількома шляхами:

— за ознаками моделей;

— за ознаками орні і надів;

— за ріннями моделювання (мікросвіт, макросвіт тощо); та іншими ознаками.

Зокрема, за ознаками моделей розрізняють, у першу чергу, предметне та знакове моделювання.

Предметне моделювання

• Предметне моделювання — не вивчення властивостей оригіналу на конкретній матеріальній моделі, що відтворю основні геометричні, фізичні, динамічні й функціональні властивості оригіналу.

Різновидами предметного моделювання є:

— аналогове моделювання;

— фізичне моделювання.

• Аналогове моделювання — це вид предметного моделювання, заснований на використанні аналогії (точніше — ізоморфізмі) явищ, що мають різну фізичну природу, але описуються однаковими математичними рівняннями.

Приклади аналоговою моделювання:

а) наочне моделювання коливальних проносів, що відбуваються в електричному коливальному контурі, на прикладі математичного малинка, що рухається у в'язкому середовищі;

б) моделювання особливостей процесу теплопровідності шляхом його імітації дифузійними процесами;

в) дослідження законів розвитку популяцій нижчих організмів на основі вивчення закономірностей розмноження колоній мікроорганізмів, комах, гризунів тощо.

• Фізичне моделювання -- це вид предметного моделювання, заснований на вивченні моделі, що має однакову фізичну природу з оригіналом.

В основі фізичного моделювання лежить теорія подібності. Цей вид моделювання широко широко застосовується в екології коли в силу тих чи інших причин не можна проводити експерименти в природних умовах, тобто на оригіналі (Наприклад, неприпустимо визначення ГДК речовин в експериментах на людині; спостереження за рибами в акваріумі обходиться набагато дешевше, ніж підводний дослідницький комплекс у річці чи озері).

Знакове моделювання

• Знакове моделювання — це моделювання на знакових утвореннях: схемах, графіках, кресленнях, аналітичних формулах, графах, словах і реченнях природних та штучних мов.

• Знакова модель - це абстрактний опис тою чи іншого конкретного явища, який дозволяє виявити ключові процеси, що визначають поведінку певної системи та її характеристики на різних рівнях організації, і прогнозувати ті чи інші тенденції розвитку явища, залежно від точності моделі.

Найважливішими різновидами знакового моделювання є:

— математичне моделювання; стохастичне моделювання;

— графічне моделювання,

— уявне моделювання.

Математичне моделювання здійснюється засобами математики і логіки, у тому числі за допомогою ЕОМ, і призначене для імітації або оптимізації явищ і процесів, що мають детермінований (визначений) характер . Логіко-математичні моделі можуть бути подані у вигляді програми для ЕОМ.

Стохастичне моделювання базується на застосуванні апарату теорії ймовірності та математичної статистики і використовується для аналізу складних явищ, що мають випадковий характер. Мета стохастичного моделювання — вивчення імовірнісних характеристик таких явищ.

Графічне моделювання будується на застосуванні різноманітних схем, графіків, креслень для надання моделям наочності.

Уявне моделювання не використовує чітких знакових систем, а оперує модельними образами. Воно є неодмінною умовою будь-якого пізнавального процесу на початковій його стадії.

Єдину класифікацію знакових моделей ввести важко внаслідок розмаїття їх ознак.

• За рівнем формалізації розрізняють:

а) неформалізовані (прості) знакові моделі:

— уявні;

— словесні;

— графічні;

б) формалізовані знакові моделі;

— математичні;

— стохастичні та статистичні.

Прості неформалізовані моделі можуть давати тільки якісний прогноз (прогноз тенденцій).

Формалізовані моделі дають кількісний, а тому більш надійний прогноз.

Наприклад, чисельність популяції комах одного певного виду прогнозується досить просто, що дозволяє одержувати певну економічну вигоду від використання формалізованих моделей, наприклад, якщо мова йде про комах-шкідників.

• За способом побудови моделі їх поділяють на:

а) статистичні, засновані на математичній обробці масиву статистичних даних з метою встановлення неперервних інтерполяційних просторово часових залежностей контрольованих параметрів без виявлення причин тих їх змін, що спостерігаються;

б) балансові, в яких шляхом формалізації явища розраховуються зміни кількості речовини або енергії на виході системи залежно від зміни вхідних параметрів і властивостей самої системи.

• За метою побудови моделі поділяють на:

а) імітаційні, метою яких б прогнозування змін у системі, спровокованих заданими початковими впливами, або просте споглядання за динамікою розвитку екологічного процесу;

б) оптимізанійні, метою яких є визначення оптимальних значень вхідних параметрів системи та необхідних антропогенних впливів, що забезпечують досягнення бажаних змін у системі-прототипі.

• За рівнем деталізації умом існування системи вирізняють:

а) статичні та стаціонарні моделі (для незмінних у часі умов):

б) динамічні моделі (для систем, що розвиваються);

в) моделі з розподіленими параметрами (для систем з неоднорідними умовами існування);

г) моделі із зосередженими параметрами (для вивчення інтегpaльниx характеристик систем).

ЗАВДАННЯ: опрацювати питання для самоперевірки та законспектувати їх у зошит.