2. Этапы моделирования

Процесс моделирования состоит из нескольких этапов: объект исследования - модель - изучение модели - знания об объекте.

Этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обуславливаются тем, что модель отражает какие-либо существенные черты объекта-Оригинала. Вопрос о необходимости и достаточной мере сходства оригинала и модели требует конкретного анализа. Очевидно, модель утрачивает спой смысл как в случае тождества с оригиналом (тогда она перестает быть моде­лью), так и в случае чрезмерного во всех существенных отношениях отличия 01 оригинала. Таким образом, изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от отражения других сторон. Потгому любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле. Из 'лого следует, что для одного объекта может быть построено несколько «специали­зированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторо­нах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степе­нью детализации.

На втором этапе процесса моделирования модель выступает как само­стоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования явля­ется проведение «модельных» экспериментов, при которых сознательно из­меняются условия функционирования модели и систематизируются данные об ее «поведении». Конечным результатом этого этапа является множество знаний о модели.

11а треп ьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал. Этот процесс переноса знаний проводится по определенным правилам. Зна­ния о модели должны быть скорректированы с учетом тех свойств объекта* ори! и нал а, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели. Мы можем с достаточным основанием переносить какой-либо ре­зультат с модели на оригинал, если этот результат необходимо связан с при­знаками сходства оригинала и модели. Если же определенный результат мо­дельного исследования связан с отличием модели ОТ оригинала, то этот ре­зультат переносить неправомерно.

Четвертый этап - проверка полученных с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобра­зования или управления им.

Моделирование цикличный процесс. Это означает, что за первым четы-рехэтаппым циклом может последовать второй, третий и т. д. При этом зна ния о следуемом объекте расширяются или уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта и ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах.

3. Основные типы моделей

Модели классифицируются по ряду признаков: область использования, по отраслям знаний, по фактору времени, по способу представления резуль­татов и т. д.

Классификация моделей по области использования: а) учебные (нагляд­ные пособия, карты, схема звездного неба, обучающие и контролирующие программы и т. д.); б) опытные (авиамодель и т. д.); в) научно-технические (прибор, имитирующий разряд молнии и т. д.); г) игровые (деловые игры и др.); имитационные (эксперимент и т. д.).

Классификация моделей по отраслям знаний: а) математические, б) фи­зические, в) химические, г) биологические, д) экологические, е) географиче­ские, ж) исторические и т. д.

Классификация моделей по фактору времени: а) статические; б) дина­мические.

Классификация моделей по способу представления: а) материальные; б) информационные. Материальные модели можно назвать предметными, фи­зическими их можно увидеть, потрогать, услышать. Информационные модели нельзя увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому, что они строятся на информации.

Информационные модели - совокупность информации, характери­зующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимо­связь с внешним миром. Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объем и форму представления, выражаться различными средствами. Это многообразие настолько безгранично, насколько велики возможности каждого человека и его фантазии. К информационным моделям можно отнести знаковые и вербальные.

Знаковая модель - информационная модель, выраженная специальны­ми знаками, т. е. средствами любого формального языка (рисунки, схемы, графики, формулы, тексты и т. д.). Знаковые модели можно разделить на компьютерные и не компьютерные. Компьютерная модель - модель, реали­зованная средствами программной среды.

Вербальная (от лат. verbalis - устный) модель - информационная мо­дель в мысленной или разговорной форме. Это модели, полученные в резуль­тате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или быть выражены словесно. Например, идея возникшая в голове ученою.

По классификации Л. Д. Арманда (1976) модели могут быть: а) теоре­тические (структурные схемы ландшафта), б) поисковые (прогнозные карим); в) портретные (пейзаж).

11о классификации П. Хаггета, Р. Чорли (1971) модели могут быть: I) вещественные (репродуктивные модели рельефа, и аналоговые - грязе­вой вулкан; 2) теоретические (структура природных зон на идеальном мате­рике); 3) символические (панда - символ Китая, медведь - символ России, кенгуру - символ Австралии), 4) концептуальные (упрощенная схема ланд­шафта Леша), 5)умозрительные (модель Большого взрыва).

По классификации В. А. Штофа (1966) модели могут быть: материаль­ные и идеальные. Материальные модели могут быть: а) пространственно подобными (аэрофотокарты), б) физически подобные (глобус), в) математи­чески подобные (уравнения водного и теплового балансов). Идеальные моде­ли могут быть: а) образными (Земля - шар); б) образно-знаковые (топографи­ческая и географическая карга); в) таковые или символические (пиктограм­мы).

По классификации В. П. Максаковского (1998) модели могут быть: а) материальные (пространственно-подобные - макеты, муляжи; физически по­добные - глобус, диорама; математически подобные - аналоговые и цифро­вые машины), б) мысленные или идеальные (образные -фотографии, зарисов­ки; знаковые (символические) - формулы; образно-знаковые - карты, черте­жи, графики, блок-диаграммы).

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОИРОВКРКИ

1. Что такое модель? Для чего она нужна?

2. Назовите основные вилы моделей.

3. Что такое процесс моделирования? Выделите основные этапы моделирования.

Литература

Арманд, А. Д. Информационные модели природных комплексов/ А. Д. Арманд. -М. Мысль, 1975.

Жуков, В. Т. Математико-карто графическое моделирование в географии / » Т. Жуков, С II Сербенюк, В С. Тикунов - М : Мысль, 1980. - 223 с.

Жучкова, В. К". Природная среда - методы исследования / В К Жучкопа. '). 11 Ра-конская. - М : Мысль, 1982 - 163 с

Л и ни и к, В. Г. Методы моделирования динамики и оптимизации геосистем/ В. Г. Линник. - М. : Изд-во Моек ун-та, 1993 - 98 с.

Мяксяковский, В. П. Географическая культура: учеб. пособие / В. П. Максаков-ский. - М : Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 1998

Марчук, Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды/ Г И Марчук. - М. : Наука. 1982. - 190 с.

Модели к географии / пол ред. II. Хаггета, Дж Чорли. - М: Прогресс, 1971

Лекция 15. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ЭВМ В ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

1. Математизация географии и геоэкологии, ее причины и необходимость.

2. Современные направления применения математических методов.

3. Общие сведения об ЭВМ.

4. Методика применения ЭВМ в геоэкологических исследованиях.

5. Создание гео(эко)информационных систем для решения геоэкологических задач.