Các khái niệm mô hình cơ bản

Khái niệm mô hình

Người mẫu- đây là một số điểm tương đồng đơn giản của một vật thể, hiện tượng hoặc quá trình thực tế.

Người mẫu- đây là một vật thể được thể hiện bằng vật chất hoặc tinh thần thay thế đối tượng ban đầu cho mục đích nghiên cứu của nó, bảo tồn một số điều quan trọng cho nghiên cứu này đặc điểm điển hình và tính chất của bản gốc.

Theo quy luật, một mô hình được xây dựng tốt sẽ dễ tiếp cận để nghiên cứu hơn là một đối tượng thực tế (ví dụ: như nền kinh tế của một quốc gia, Hệ mặt trời, v.v.). Một mục đích khác, không kém phần quan trọng của mô hình là với sự trợ giúp của nó, các yếu tố quan trọng nhất hình thành nên các thuộc tính nhất định của đối tượng sẽ được xác định. Mô hình cũng cho phép bạn học cách điều khiển một đồ vật, điều này rất quan trọng trong trường hợp việc thử nghiệm một đồ vật không thuận tiện, khó khăn hoặc không thể thực hiện được (ví dụ: khi thí nghiệm có thời gian dài hơn hoặc khi có nguy cơ giảm đối tượng xuống trạng thái không mong muốn hoặc không thể đảo ngược).

Như vậy, chúng ta có thể kết luận rằng mô hình cần thiếtđể:

• hiểu cách thức hoạt động của một đối tượng cụ thể - cấu trúc của nó là gì, Các tính chất cơ bản, quy luật phát triển và tương tác với thế giới bên ngoài;
• học cách quản lý một đối tượng hoặc quy trình và xác định những cách tốt nhất kiểm soát tại mục tiêu nhất định và tiêu chí (tối ưu hóa);
• dự đoán hậu quả trực tiếp và gián tiếp của việc thực hiện phương pháp đã cho và các hình thức tác động lên đối tượng, quá trình.

Kết cấu- đây là một cách kết hợp các phần tử tạo nên một đối tượng phức tạp duy nhất.

Hệ thống- đây là một đối tượng phức tạp, là tập hợp các phần tử có mối liên hệ với nhau được kết hợp thành một cấu trúc nhất định.

Trong sách giáo khoa “Tin học lớp 9” N.V. Makarova đã đề xuất phân loại tiếp theo các mô hình.

giáo dục: phương tiện trực quan, các mô phỏng, chương trình đào tạo khác nhau.

Có kinh nghiệm: bản sao thu nhỏ hoặc phóng to của đối tượng đang nghiên cứu để nghiên cứu thêm (mô hình tàu thủy, ô tô, máy bay, nhà máy thủy điện).

Khoa học và kỹ thuật các mô hình được tạo ra để nghiên cứu các quá trình và hiện tượng (giá đỡ để thử nghiệm tivi; máy gia tốc synchrotron - điện tử, v.v.).

Chơi game: quân sự, kinh tế, thể thao, trò chơi kinh doanh.

Sự bắt chước: phản ánh thực tế với mức độ chính xác khác nhau (thử nghiệm các thuốc trong một số thí nghiệm trên chuột; nghiệm để đưa công nghệ mới vào sản xuất).

Mô hình tĩnh- mô hình đối tượng trong khoảnh khắc này thời gian.

Mô hình động cho phép bạn xem những thay đổi trong một đối tượng theo thời gian.

Mô hình vật liệu- Đây là sự giống nhau về mặt vật lý của một vật thể. Chúng tái tạo hình học và tính chất vật lý nguyên bản (chim nhồi bông, mô hình động vật, Nội tạng cơ thể con người, bản đồ địa lý, lịch sử, sơ đồ hệ mặt trời).

Mô hình thông tin là tập hợp thông tin mô tả đặc điểm, trạng thái của một đối tượng, quá trình, hiện tượng cũng như mối quan hệ với thế giới bên ngoài.

Bất kì mô hình thông tin chỉ chứa thông tin cần thiết về đối tượng, có tính đến mục đích mà nó được tạo ra. Các mô hình thông tin của cùng một đối tượng, dành cho các mục đích khác nhau, có thể hoàn toàn khác nhau.

Mẫu lời nói- mô hình thông tin ở dạng tinh thần hoặc đàm thoại.

Người mẫu mang tính biểu tượng- mô hình thông tin được thể hiện bằng các dấu hiệu đặc biệt, tức là bằng mọi cách ngôn ngữ trang trọng. Các mô hình mang tính biểu tượng là hình vẽ, văn bản, đồ thị, sơ đồ, bảng biểu...

Model máy tính - một mô hình được thực hiện bằng môi trường phần mềm.

Trước khi xây dựng mô hình của một đối tượng (hiện tượng, quá trình), cần xác định trước các yếu tố cấu thành của nó và các mối liên hệ giữa chúng (tiến hành phân tích hệ thống) và “chuyển” trước cấu trúc thu được thành một loại cấu trúc nào đó. một hình thức nhất định- chính thức hóa thông tin.

Chính thức hóa- là quá trình xác định và chuyển dịch cấu trúc bên trong của một sự vật, hiện tượng hoặc quá trình thành một cấu trúc nhất định cấu trúc thông tin- hình thức.

Quá trình xây dựng mô hình được gọi là người mẫu.

Mô hình hóa như một phương pháp kiến thức khoa học

Mô phỏng trong nghiên cứu khoa học bắt đầu được sử dụng từ thời cổ đại và dần dần chiếm được ngày càng nhiều lĩnh vực mới kiến thức khoa học: thiết kế kỹ thuật, xây dựng và kiến ​​trúc, thiên văn học, vật lý, hóa học, sinh học và cuối cùng là khoa học Xã hội. Thuật ngữ “mô hình” được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau hoạt động của con người và có nhiều ý nghĩa ngữ nghĩa.

Người mẫu- đây là một vật thể hoặc vật thể được tưởng tượng bằng tinh thần, trong quá trình nghiên cứu sẽ thay thế đối tượng ban đầu để việc nghiên cứu trực tiếp nó cung cấp kiến ​​​​thức mới về đối tượng ban đầu.

Dưới người mẫu nắm rõ quá trình xây dựng, nghiên cứu và áp dụng mô hình. Nó liên quan chặt chẽ đến các phạm trù như trừu tượng, tương tự, giả thuyết, v.v. Quá trình mô hình hóa nhất thiết bao gồm việc xây dựng các trừu tượng, suy luận bằng phép loại suy và xây dựng các giả thuyết khoa học.

tính năng chính mô hình hóa là nó là một phương pháp nhận thức gián tiếp bằng cách sử dụng các đối tượng thay thế. Mô hình hoạt động như một loại công cụ nhận thức mà nhà nghiên cứu đặt giữa mình và đối tượng và với sự trợ giúp của nó, anh ta nghiên cứu đối tượng mà mình quan tâm. Chính đặc điểm này của phương pháp mô hình hóa sẽ xác định hình thức cụ thể việc sử dụng các khái niệm trừu tượng, tương tự, giả thuyết, các phạm trù và phương pháp nhận thức khác.

Mô hình hóa là một quá trình mang tính chu kỳ. Điều này có nghĩa là chu trình bốn bước đầu tiên có thể được theo sau bởi chu trình thứ hai, thứ ba, v.v. Đồng thời, kiến ​​thức về đối tượng nghiên cứu được mở rộng và hoàn thiện, mô hình ban đầu dần được hoàn thiện. Những thiếu sót được phát hiện sau chu kỳ lập mô hình đầu tiên, do hiểu biết kém về đối tượng và sai sót trong quá trình xây dựng mô hình, có thể được sửa chữa trong các chu kỳ tiếp theo. Do đó, phương pháp mô hình hóa bao gồm cơ hội tuyệt vời tự phát triển.

Xây dựng một mô hình là một quá trình. Các giai đoạn chính của quá trình này là phát biểu vấn đề, xây dựng, xác nhận, ứng dụng và cập nhật mô hình.

Xây dựng vấn đề.Đầu tiên và nhất giai đoạn quan trọng xây dựng một mô hình có thể cung cấp giải pháp chính xác cho một vấn đề quản lý bao gồm việc đặt ra vấn đề. Sử dụng đúng cách toán học hoặc máy tính sẽ không có tác dụng trừ khi bản thân vấn đề được chẩn đoán chính xác. Việc trình bày đúng vấn đề thậm chí còn quan trọng hơn giải pháp của nó. Để tìm một giải pháp có thể chấp nhận được hoặc giải pháp tối ưu nhiệm vụ bạn cần biết nó bao gồm những gì. Cho dù tuyên bố này có đơn giản và minh bạch đến đâu thì vẫn có quá nhiều chuyên gia bỏ qua điều hiển nhiên. Hàng triệu đô la được chi ra mỗi năm để tìm kiếm những câu trả lời tinh tế và sâu sắc cho những câu hỏi được đặt ra không chính xác. Hơn nữa, chỉ vì người quản lý nhận thức được sự hiện diện của một vấn đề, điều đó hoàn toàn không dẫn đến việc xác định vấn đề thực sự. Người lãnh đạo phải có khả năng phân biệt triệu chứng với nguyên nhân.

Xây dựng một mô hình. Sau đó cài đặt đúng nhiệm vụ, giai đoạn tiếp theo của quy trình liên quan đến việc xây dựng một mô hình. Nhà phát triển phải xác định mục tiêu chính mô hình, tiêu chuẩn đầu ra hoặc thông tin nào dự kiến ​​sẽ thu được khi sử dụng mô hình để giúp ban quản lý giải quyết vấn đề họ đang gặp phải. Cũng cần xác định thông tin nào cần thiết để xây dựng mô hình đáp ứng các mục tiêu này và tạo ra thông tin cần thiết làm đầu ra.

Kiểm tra độ tin cậy của mô hình. Sau khi xây dựng mô hình, cần kiểm tra độ tin cậy của mô hình. Một khía cạnh của việc xác minh là xác định mức độ phù hợp của mô hình với thế giới thực. Một chuyên gia về khoa học quản lý phải xác định xem liệu tất cả các thành phần thiết yếu của tình huống thực tế có được đưa vào mô hình hay không. Việc thử nghiệm nhiều mô hình quản lý cho thấy chúng không hoàn hảo vì không bao quát được tất cả các biến liên quan. Đương nhiên hơn mô hình tốt hơn phản ánh thế giới thực thì tiềm năng giúp người quản lý đưa ra quyết định đúng đắn càng lớn nếu giả sử mô hình không quá khó sử dụng. Khía cạnh thứ hai của thử nghiệm mô hình liên quan đến việc xác định mức độ thông tin mà nó tạo ra thực sự giúp ban quản lý đối phó với vấn đề.

Ứng dụng của mô hình. Sau khi kiểm tra độ chính xác, mô hình đã sẵn sàng để sử dụng. Không có mô hình khoa học quản lý nào có thể được coi là xây dựng thành công cho đến khi nó được chấp nhận, hiểu và áp dụng vào thực tế. Điều này có vẻ hiển nhiên nhưng thường là một trong những khía cạnh rắc rối nhất của công trình.

Mô hình hóa là một phương pháp tìm hiểu thế giới xung quanh, có thể được quy cho phương pháp khoa học tổng hợp, áp dụng cả về mặt thực nghiệm và trình độ lý thuyết kiến thức. Khi xây dựng và nghiên cứu một mô hình, hầu hết các phương pháp nhận thức khác đều có thể được sử dụng.

Một mô hình (từ mô-đun Latin - thước đo, mẫu, định mức) được hiểu là một đối tượng vật chất hoặc được tưởng tượng về mặt tinh thần, trong quá trình nhận thức (nghiên cứu), thay thế đối tượng ban đầu, bảo tồn một số đặc điểm điển hình quan trọng của nó đối với việc này học. Quá trình xây dựng và sử dụng mô hình được gọi là mô hình hóa.

TRONG phân tích hệ thống Mô hình hóa được coi là phương pháp chủ yếu của kiến ​​thức khoa học, gắn với việc cải tiến phương pháp thu thập, ghi chép thông tin về đối tượng đang nghiên cứu cũng như việc tiếp thu kiến ​​thức mới dựa trên các thí nghiệm mô hình. Ngày nay, hầu hết các mô hình đều được phát triển bằng cách sử dụng Thiết bị máy tính Và công nghệ máy tính, các mô hình như vậy được phát triển bằng các chương trình hoặc có thể tự hoạt động như một chương trình.

Khi xây dựng một mô hình, nhà nghiên cứu luôn tiến hành từ các mục tiêu đã đặt ra và chỉ tính đến những yếu tố quan trọng nhất để đạt được chúng. Do đó, bất kỳ mô hình nào cũng không giống với đối tượng ban đầu và do đó, không đầy đủ, vì khi xây dựng nó, nhà nghiên cứu chỉ tính đến những yếu tố quan trọng nhất theo quan điểm của mình.

Mục đích quan trọng nhất và phổ biến nhất của các mô hình là sử dụng chúng trong việc nghiên cứu và dự đoán hành vi của các quá trình và hiện tượng phức tạp. Cần lưu ý rằng một số đối tượng và hiện tượng không thể được nghiên cứu trực tiếp. Một mục đích khác, không kém phần quan trọng của các mô hình là với sự trợ giúp của chúng, các yếu tố quan trọng nhất hình thành nên các thuộc tính nhất định của một đối tượng sẽ được xác định, vì bản thân mô hình chỉ phản ánh một số đặc điểm cơ bản của đối tượng ban đầu, việc xem xét chúng là cần thiết khi nghiên cứu một quá trình hoặc hiện tượng cụ thể. Mô hình này cho phép bạn tìm hiểu cách điều khiển đúng đối tượng bằng cách thử nghiệm các tùy chọn điều khiển khác nhau. Sử dụng một vật thật cho việc này thường có rủi ro hoặc đơn giản là không thể. Nếu đặc tính của một vật thay đổi theo thời gian thì Ý nghĩa đặc biệt nhận nhiệm vụ dự đoán trạng thái của vật thể đó dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau.

Mục đích của việc lập mô hình quyết định những khía cạnh nào của bản gốc sẽ được phản ánh trong mô hình. Cho các mục đích khác nhau tương ứng với các mô hình khác nhau của cùng một đối tượng.

Các mô hình có thể được xây dựng bằng tư duy (mô hình trừu tượng) hoặc bằng thế giới vật chất ( mô hình thực sự). Nơi đặc biệt Trong số các mô hình trừu tượng, mô hình ngôn ngữ chiếm ưu thế. Sự mơ hồ và mơ hồ của ngôn ngữ tự nhiên, rất hữu ích trong nhiều trường hợp, có thể cản trở một số loại hình thực hành. Sau đó, các ngôn ngữ chính xác hơn (chuyên nghiệp) được tạo ra, toàn bộ hệ thống ngôn ngữ phân cấp, ngày càng chính xác hơn, kết thúc bằng ngôn ngữ toán học được hình thức hóa lý tưởng.

Năm 1870, Bộ Hải quân Anh đã hạ thủy tàu chiến mới"Đội trưởng." Con tàu ra khơi và bị lật úp. Con tàu và tất cả những người trên đó đều chết. Điều này hoàn toàn bất ngờ đối với tất cả mọi người ngoại trừ nhà khoa học đóng tàu người Anh W. Reed, người trước đây đã tiến hành nghiên cứu về mô hình tàu chiến và phát hiện ra rằng con tàu sẽ bị lật ngay cả khi có sóng nhẹ. Nhưng các lãnh chúa của Bộ Hải quân không tin nhà khoa học, người đang thực hiện những thí nghiệm có vẻ phù phiếm với “đồ chơi”. Và điều không thể cứu vãn đã xảy ra...

Các mô hình và mô phỏng đã được nhân loại sử dụng từ lâu. Với sự giúp đỡ của các mô hình và các mối quan hệ mô hình được phát triển ngôn ngữ nói, viết, đồ họa. Tranh đá của tổ tiên chúng ta, rồi tranh và sách là mẫu mực, các hình thức thông tin truyền đạt kiến ​​thức về thế giới xung quanh cho thế hệ sau. Mô hình được sử dụng để nghiên cứu hiện tượng phức tạp, quy trình, thiết kế các cấu trúc mới. Một mô hình được xây dựng tốt thường dễ tiếp cận hơn để nghiên cứu hơn là một vật thể thực. Hơn nữa, một số đối tượng hoàn toàn không thể nghiên cứu trực tiếp: ví dụ, việc thử nghiệm nền kinh tế của một quốc gia vì mục đích giáo dục là không thể chấp nhận được; các thí nghiệm với quá khứ hoặc với các hành tinh về cơ bản là không thể hệ mặt trời và như thế.

Mô hình cho phép bạn học cách làm việc với một đối tượng một cách chính xác bằng cách kiểm tra Các tùy chọn khác nhauđiều khiển trên mô hình của mình. Thử nghiệm cho những mục đích này với một vật thật trong kịch bản hay nhất có thể bất tiện và thường đơn giản là có hại hoặc thậm chí không thể thực hiện được vì một số lý do ( thời gian dài thử nghiệm kịp thời, nguy cơ đưa một vật thể vào trạng thái không mong muốn và không thể đảo ngược, v.v.)

Người mẫu- đây là vật thể vật chất hoặc trí tuệ tưởng tượng, thay thế vật thể ban đầu trong quá trình nghiên cứu và bảo tồn những đặc điểm tiêu biểu có ý nghĩa quan trọng đối với nghiên cứu này. Quá trình xây dựng một mô hình được gọi là mô hình hóa.

Nói cách khác, người mẫu là quá trình nghiên cứu cấu trúc và tính chất của bản gốc bằng mô hình. Hãy để chúng tôi trình bày một trong những cách phân loại có thể có của các mô hình.

Phân biệt vật liệu Và mô hình hoàn hảo. Mô hình vật liệu lần lượt được chia thành thuộc vật chất Và tương tự người mẫu.

Thuộc vật chất Người ta thường gọi là mô hình hóa, trong đó một đối tượng thực được đối chiếu với bản sao phóng to hoặc thu nhỏ của nó, cho phép nghiên cứu (thường là ở dạng điều kiện phòng thí nghiệm) bằng cách chuyển tiếp các tính chất của các quá trình, hiện tượng được nghiên cứu từ mô hình sang đối tượng dựa trên lý thuyết về sự tương tự. Ví dụ về các mô hình thuộc loại này là: trong thiên văn học - cung thiên văn, trong kiến ​​trúc - mô hình xây dựng, trong chế tạo máy bay - mô hình phi cơ và như thế.

Mô hình tương tự dựa trên sự tương đồng của các quá trình và hiện tượng có những khác biệt Bản chất vật lý, nhưng được mô tả một cách chính thức như nhau (bằng cùng các phương trình toán học).

Về cơ bản khác với mô hình hóa chủ đề mô hình hoàn hảo, không dựa trên sự tương tự vật chất của một vật thể và một mô hình, mà dựa trên một sự tương tự lý tưởng, có thể hình dung được. Loại mô hình lý tưởng chính là mô hình dấu hiệu.

Mang tính biểu tượngđược gọi là mô hình hóa sử dụng các phép biến đổi dấu hiệu dưới bất kỳ hình thức nào dưới dạng mô hình: sơ đồ, đồ thị, hình vẽ, công thức, bộ ký hiệu.

Loại mô hình dấu hiệu quan trọng nhất là mô hình toán học, trong đó việc nghiên cứu một đối tượng được thực hiện thông qua một mô hình được xây dựng bằng ngôn ngữ toán học. Ví dụ cổ điển mô hình toán học là sự mô tả và nghiên cứu các định luật cơ học của Newton bằng toán học.

Ví dụ

Hãy xem mục sau đây và cố gắng xác định điều gì ẩn sau những tấm biển này:

a 1 x 1 +b 1 x 2 =c 1
a 2 x 1 +b 2 x 2 =c 2
Câu trả lời nhận được từ những người có chuyên môn khác nhau sẽ rất khác nhau. Dưới đây là một số tùy chọn có thể.

Nhà toán học: "Đây là một hệ thống gồm hai tuyến tính phương trình đại số với hai ẩn số, nhưng tôi không thể nói chính xác nó thể hiện điều gì.”

Kĩ sư điện: "Đây là các phương trình điện áp hoặc dòng điện có điện áp hoạt động."

Kỹ sư cơ khí: “Đây là các phương trình cân bằng lực của hệ đòn bẩy hoặc lò xo.”

Kỹ sư xây dựng: “Đây là các phương trình liên quan đến lực biến dạng trong một số kết cấu công trình.”

Câu trả lời nào đúng? Đừng ngạc nhiên, nhưng mỗi điều trong số đó đều đúng ở một khía cạnh nào đó. Tất cả phụ thuộc vào những gì ẩn giấu đằng sau hệ số không đổi a, b, c và ký hiệu ẩn số x 1, x 2.

Để xây dựng mô hình, hai nguyên tắc được sử dụng: suy diễn(từ tổng quát đến cụ thể) và quy nạp(từ cụ thể đến tổng quát). Cách tiếp cận thứ nhất xem xét trương hợp đặc biệt một mô hình cơ bản nổi tiếng thích ứng với các điều kiện của đối tượng được mô hình hóa, có tính đến các trường hợp cụ thể. Phương pháp thứ hai liên quan đến việc đưa ra các giả thuyết, phân tách một đối tượng phức tạp, phân tích và sau đó tổng hợp. Ở đây, sự tương đồng, tìm kiếm sự tương tự và suy luận được sử dụng rộng rãi để hình thành bất kỳ mô hình nào dưới dạng giả định về hành vi của hệ thống.

Công nghệ mô hình hóa đòi hỏi nhà nghiên cứu phải có khả năng hình thành chính xác các vấn đề và nhiệm vụ, dự đoán kết quả, ước tính hợp lý, xác định các yếu tố chính và phụ để xây dựng mô hình, tìm ra sự tương tự và diễn đạt chúng bằng ngôn ngữ toán học.

TRONG thế giới hiện đại quá trình này ngày càng được sử dụng nhiều hơn mô hình máy tính, ngụ ý việc sử dụng công nghệ máy tínhđể tiến hành thí nghiệm với mô hình.

Mô hình là một vật thể hoặc vật thể được tưởng tượng bằng tinh thần, trong quá trình nghiên cứu, nó sẽ thay thế đối tượng ban đầu, bảo tồn một số đặc điểm điển hình quan trọng của nó đối với nghiên cứu này. Mô hình là sự thể hiện đơn giản của một đối tượng, quá trình hoặc hiện tượng thực tế. Mô hình là gì?

Một mô hình là cần thiết để: Hiểu cách cấu trúc của một đối tượng cụ thể - cấu trúc của nó, các tính chất cơ bản, quy luật phát triển và tương tác với thế giới bên ngoài; Học cách quản lý một đối tượng hoặc quy trình và xác định các phương pháp quản lý tốt nhất cho các mục tiêu và tiêu chí nhất định (tối ưu hóa); Dự đoán hậu quả trực tiếp và gián tiếp của việc thực hiện các phương pháp và hình thức tác động cụ thể lên đối tượng; Không có mô hình nào có thể thay thế chính hiện tượng đó, nhưng khi giải quyết một vấn đề, khi chúng ta quan tâm đến một tính chất nhất định của quá trình hoặc hiện tượng đang được nghiên cứu thì mô hình hóa ra lại hữu ích và đôi khi là công cụ duy nhất cho nghiên cứu và kiến ​​thức.

Quá trình xây dựng mô hình được gọi là mô hình hóa, hay nói cách khác, mô hình hóa là quá trình nghiên cứu cấu trúc, tính chất của bản gốc bằng mô hình. Công nghệ mô hình hóa đòi hỏi người nghiên cứu phải có khả năng đặt ra các vấn đề và nhiệm vụ, dự đoán kết quả nghiên cứu, đưa ra các ước tính hợp lý, xác định các yếu tố chính và phụ để xây dựng mô hình, lựa chọn các phép loại suy và các công thức toán học, giải quyết các vấn đề bằng cách sử dụng hệ thống máy tính, phân tích các thí nghiệm trên máy tính. Làm người mẫu

Mô hình hóa vật liệu Mô hình hóa vật liệu (vật lý) thường được gọi là mô hình hóa, trong đó một đối tượng thực được đối chiếu với bản sao phóng to hoặc thu nhỏ của nó, cho phép nghiên cứu (thường là trong điều kiện phòng thí nghiệm) với sự trợ giúp của việc chuyển tiếp các đặc tính của các quá trình và hiện tượng được nghiên cứu từ mô hình tới đối tượng dựa trên lý thuyết tương tự.

Các loại mô hình hóa Mô hình lý tưởng không dựa trên sự tương tự về mặt vật chất của một đối tượng và một mô hình, mà dựa trên sự tương tự lý tưởng, có thể hình dung được. Mô hình hóa dấu hiệu là mô hình hóa sử dụng các phép biến đổi dấu hiệu dưới bất kỳ hình thức nào dưới dạng mô hình: sơ đồ, đồ thị, hình vẽ, công thức, bộ ký hiệu. Mô hình toán học- đây là mô hình trong đó việc nghiên cứu một đối tượng được thực hiện thông qua một mô hình được xây dựng bằng ngôn ngữ toán học: mô tả và nghiên cứu các định luật cơ học của Newton bằng các công thức toán học.

Lĩnh vực sử dụng Giáo dục: phương tiện trực quan, chương trình đào tạo, các mô phỏng khác nhau; Kinh nghiệm: thử mô hình tàu trong bể để xác định độ ổn định của tàu khi lắc; Khoa học kỹ thuật: máy gia tốc điện tử, thiết bị mô phỏng phóng điện sét, chân đế thử nghiệm TV; Chơi game: trò chơi quân sự, kinh tế, thể thao, kinh doanh; Mô phỏng: thí nghiệm được lặp lại nhiều lần để nghiên cứu và đánh giá hậu quả của bất kỳ hành động nào đối với một tình huống thực tế hoặc được thực hiện đồng thời với nhiều đối tượng tương tự khác nhưng được đặt trong các điều kiện khác nhau).

Các loại mô hình Mô hình vật liệu nếu không thì nó có thể được gọi là khách quan, vật chất. Chúng tái tạo các đặc tính hình học và vật lý của bản gốc và luôn có hình ảnh thực tế. Mô hình thông tin là tập hợp thông tin mô tả các thuộc tính và trạng thái của một đối tượng, quá trình, hiện tượng cũng như mối quan hệ với thế giới bên ngoài.

Các loại mô hình Mô hình dấu hiệu là một mô hình thông tin được thể hiện bằng các dấu hiệu đặc biệt, tức là bằng bất kỳ ngôn ngữ hình thức nào. Mô hình máy tính là mô hình được thực hiện trên môi trường phần mềm. Mô hình bằng lời nói (từ tiếng Latin “verbalis” - bằng miệng) là một mô hình thông tin ở dạng tinh thần hoặc đàm thoại.

Mô hình theo mục đích Mô hình nhận thức là một hình thức tổ chức và trình bày kiến ​​thức, là phương tiện kết nối kiến ​​thức mới và cũ. Mô hình nhận thức, như một quy luật, được điều chỉnh cho phù hợp với thực tế và Mô hình lý thuyết. Phương tiện tổ chức mô hình thực dụng hành động thiết thực, một sự thể hiện hoạt động của các mục tiêu của hệ thống đối với việc quản lý nó. Thực tế được điều chỉnh theo một số mô hình thực dụng. Đây thường là một mô hình được áp dụng. Mô hình công cụ là phương tiện xây dựng, nghiên cứu và/hoặc sử dụng các mô hình thực dụng và/hoặc nhận thức. Các mô hình nhận thức phản ánh những mô hình hiện có và các mô hình thực dụng, mặc dù không tồn tại, là những mối quan hệ và kết nối đáng mong muốn và có thể khả thi.

Thuộc tính cơ bản của bất kỳ mô hình nào: mô hình chi hiển thị bản gốc chỉ trong số giới hạn các mối quan hệ của nó và hơn nữa, nguồn lực mô hình hóa là hữu hạn; tính đơn giản: mô hình chỉ hiển thị các khía cạnh thiết yếu của đối tượng và hơn nữa, phải dễ nghiên cứu hoặc tái tạo; thực tế gần đúng được mô hình mô tả một cách đại khái hoặc gần đúng; tính đầy đủ của hệ thống được mô hình hóa thì mô hình phải mô tả thành công hệ thống được mô hình hóa; sự rõ ràng, khả năng hiển thị của các thuộc tính và mối quan hệ cơ bản;

Các đặc tính chính của bất kỳ mô hình nào: khả năng tiếp cận và khả năng sản xuất để nghiên cứu hoặc tái sản xuất; tính thông tin: mô hình phải chứa đủ thông tin về hệ thống (trong khuôn khổ các giả thuyết được áp dụng khi xây dựng mô hình) và tạo cơ hội thu được thông tin mới; bảo toàn thông tin chứa trong bản gốc (với tính chính xác của các giả thuyết được xem xét khi xây dựng mô hình); tính đầy đủ: mô hình phải tính đến tất cả các kết nối và mối quan hệ cơ bản cần thiết để đạt được mục đích của mô hình; mô hình ổn định phải mô tả và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống, ngay cả khi ban đầu nó không ổn định; Tính khép kín của mô hình có tính đến và hiển thị một hệ thống khép kín gồm các giả thuyết, kết nối và mối quan hệ cơ bản cần thiết

Mục tiêu mô hình hóa Kiến thức về thế giới xung quanh. Tại sao một người tạo ra các mô hình? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần nhìn về quá khứ xa xôi. Vài triệu năm trước, vào buổi bình minh của loài người, người nguyên thủyđã học thiên nhiên xung quanhđể học cách chống chọi với các yếu tố tự nhiên, sử dụng các lợi ích tự nhiên và đơn giản là sống sót. Kiến thức tích lũy được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác bằng miệng, sau đó là bằng văn bản và cuối cùng là với sự trợ giúp mô hình môn học. Ví dụ, đây là cách mà mô hình ra đời khối cầu toàn cầu, cho phép bạn có được đại diện trực quan về hình dạng hành tinh của chúng ta, sự quay của nó xung quanh trục riêng và vị trí của các châu lục. Các mô hình như vậy giúp bạn có thể hiểu cách cấu trúc của một đối tượng cụ thể, tìm ra các đặc tính cơ bản của nó, thiết lập các quy luật phát triển và tương tác của nó với thế giới mô hình xung quanh.

Mục tiêu của việc lập mô hình Tạo các đối tượng với các thuộc tính được chỉ định (nhiệm vụ thuộc loại “Làm thế nào để…”). Tích lũy đủ kiến ​​​​thức, một người tự đặt câu hỏi: "Có thể tạo ra một vật thể có những đặc tính và khả năng nhất định để chống lại các yếu tố hoặc phục vụ nó không?" hiện tượng tự nhiên? Con người bắt đầu xây dựng mô hình của những đồ vật chưa tồn tại. Đây là cách mà ý tưởng tạo ra cối xay gió, nhiều cơ chế khác nhau và thậm chí cả một chiếc ô thông thường đã ra đời. Nhiều mô hình trong số này hiện đã trở thành hiện thực. Đây là những đồ vật được tạo ra bởi bàn tay con người.

Mục tiêu mô hình hóa Xác định hậu quả tác động lên đối tượng và nghiệm thu quyết định đúng đắn(một bài toán như “Điều gì sẽ xảy ra nếu…”: điều gì sẽ xảy ra nếu bạn tăng giá cước vận chuyển, hoặc điều gì sẽ xảy ra nếu bạn chôn chất thải hạt nhân ở khu vực này và khu vực kia?) Ví dụ, để cứu St. Petersburg trước lũ lụt liên miên, gây thiệt hại to lớn, người ta quyết định xây một con đập. Trong quá trình thiết kế, nhiều mô hình đã được xây dựng, bao gồm cả những mô hình quy mô đầy đủ, nhằm dự đoán chính xác hậu quả của sự can thiệp vào tự nhiên.

Mục tiêu mô hình hóa: Hiệu quả của việc quản lý đối tượng (hoặc quy trình). Vì các tiêu chí quản lý có thể rất mâu thuẫn nên nó sẽ chỉ hiệu quả nếu “cả sói đều được cho ăn và cừu đều an toàn”. Ví dụ, bạn cần cải thiện món ăn ở căng tin trường học. Một mặt phải đáp ứng yêu cầu về lứa tuổi (hàm lượng calo, chứa vitamin và muối khoáng), mặt khác phải hấp dẫn hầu hết trẻ em và hơn nữa là giá cả phải chăng cho phụ huynh và thứ ba là công nghệ pha chế phải phù hợp. phù hợp với khả năng của căng tin trường học. Làm thế nào để kết hợp những thứ không tương thích? Việc xây dựng mô hình sẽ giúp bạn tìm ra giải pháp có thể chấp nhận được.

Phân tích đối tượng Ở giai đoạn này, đối tượng được mô hình hóa, các thuộc tính chính, các phần tử của nó và các kết nối giữa chúng được xác định rõ ràng. Một ví dụ đơn giản về kết nối đối tượng phụ, phân tích cú pháp một câu. Đầu tiên xác định các thành phần chính (chủ ngữ, vị ngữ), sau đó thành viên nhỏ, liên quan đến những từ chính, sau đó là những từ liên quan đến những từ phụ, v.v.

Giai đoạn 2. Phát triển mô hình Ở giai đoạn này, các tính chất, trạng thái, hành động và các đặc điểm khác của đối tượng cơ bản được làm rõ dưới mọi hình thức: bằng lời nói, dưới dạng sơ đồ, bảng biểu. Một ý tưởng về đồ vật cơ bản, cấu thành đối tượng ban đầu, tức là mô hình thông tin. Các mô hình phải phản ánh các tính năng, thuộc tính, trạng thái và mối quan hệ thiết yếu nhất của các đối tượng thế giới khách quan. Họ là những người cho đầy đủ thông tin về đối tượng.

Giai đoạn 3. Thí nghiệm trên máy tính Mô hình hóa máy tính là cơ sở để biểu diễn kiến ​​thức trong máy tính. Mô phỏng máy tính khi sinh thông tin mới sử dụng bất kỳ thông tin nào có thể được cập nhật bằng máy tính. Sự tiến bộ của mô hình hóa gắn liền với sự phát triển của hệ thống mô hình hóa máy tính và sự tiến bộ trong công nghệ thông tin với việc cập nhật kinh nghiệm mô hình hóa trên máy tính, với việc tạo ra các ngân hàng mô hình, phương pháp và hệ thống phần mềm cho phép thu thập các mô hình mới từ các mô hình ngân hàng.

Giai đoạn 4. Phân tích kết quả mô hình hóa Mục tiêu cuối cùng của mô hình hóa là đưa ra quyết định dựa trên phân tích toàn diện kết quả thu được. Giai đoạn này mang tính quyết định: bạn tiếp tục nghiên cứu hoặc kết thúc nó. Có lẽ bạn đã biết kết quả mong đợi nên bạn cần so sánh kết quả đạt được và kết quả mong đợi. Nếu có sự trùng khớp thì bạn sẽ có thể đưa ra quyết định.