2. Формы представления моделей. Формализация

Модели материальные и модели информационные. Все модели можно разбить на два больших класса: модели пред­метные (материальные) и модели информационные. Пред­метные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и про­цессы в образной или знаковой форме.

Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представ­ляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кино­пленке и др.). Широко используются образные информаци­онные модели в образовании (вспомните учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классифи­кация объектов по их внешним признакам (в ботанике, био­логии, палеонтологии и др.).

Знаковые информационные модели строятся с использо­ванием различных языков (знаковых систем). Знаковая ин­формационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), I формулы (например, второго закона Ньютона F = т • а), таб­лицы (например, периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева) и так далее.

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

Формализация. Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели; например, гелиоцентрическая модель, которую предложил Коперник, формулировалась сле­дующим образом:

• Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;

• орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формаль­ных языков является математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, назы­ваются математическими моделями.

Язык алгебры логики (алгебры высказываний) позволяет строить формальные логические модели. С помощью алгебры высказываний можно формализовать (записать в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Построение логических моделей позволяет решать логические задачи, строить логи­ческие модели устройств компьютера (сумматора, триггера) и так далее.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется форма­лизацией.

В процессе познания окружающего мира человечество по­стоянно использует моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала обычно строится его опи­сательная информационная модель на естественном языке, затем она формализуется, то есть выражается с использова­нием формальных языков (математики, логики и др.).

Визуализация формальных моделей. В процессе исследо­вания формальных моделей часто производится их визуали­зация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объек­тами — чертежи, моделей электрических цепей — электри­ческие схемы, логических моделей устройств — логические схемы и так далее.

Так при визуализации формальных физических моделей с помощью анимации может отображаться динамика про­цесса, производиться построение графиков изменения физи­ческих величин и так далее. Визуальные модели обычно яв­ляются интерактивными, то есть исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процес­сов и наблюдать изменения в поведении модели.