Моделювання
ПРОГНОЗУВАННЯ - у вузькому значенні спеціальні наукові дослідженняконкретних перспектив розвитку якогось явища. Як одна з формконкретизації наукового передбачення в соціальній сфері перебуває підвзаємозв'язку з плануванням, програмуванням, проектуванням,управлінням. Виділяють три класи методів прогнозування: екстраполяція,моделювання, опитування експертів.
Існує безліч визначень моделі, залежно від тієї сфери, уякої вона будується. Ось лише деякі приклади,

1) Пристрій, що відтворює, що імітує будову і дію будь-якого іншого ( «модельованого») пристрою в наукових, виробничих

(при випробуваннях) або спортивних цілях .

2) У широкому розумінні будь-який образ, аналог (уявний чи умовний: зображення, опис, схема, креслення, графік, план, карта і т.п.) якого-небудь об'єкта, процесу чи явища ( «оригіналу» даної моделі), що використовується в якості його «заступника», «представника».

3) В математиці та логіці моделлю будь-якої системи аксіом називають будь-яку сукупність (абстрактних) об'єктів, властивості яких і відносини між якими задовольняють даними аксіомам, що служить тим самим спільним (неявним) визначенням такої сукупності.

4) Модель в мовознавстві, абстрактне поняття еталона або зразка будь-якої системи (фонологічної, граматичної тощо), подання самих загальних характеристик будь-якого мовного явища; загальна схема опису системи мови або будь-якої його підсистеми.

Але, незважаючи на таку різноманітність формулювань, все ж спробуємо дати моделювання належне визначення. < p> Отже, моделювання - це дослідження будь-яких явищ, процесів або систем об'єктів шляхом побудови і вивчення їх моделей; використання моделей для визначення або уточнення характеристик і раціоналізації способів побудови знову конструюються об'єктів. Моделювання одна з основних категорій теорії пізнання: на ідеї моделювання по суті базується будь-який метод наукового дослідження як теоретичної (при якому використовуються різного роду знакові, абстрактні моделі), так і експериментальний (що використовує предметні моделі).

Побудова моделей як одна зі сторін діалектичної пари протилежностей аналіз-синтез має багато аспектів, з яких деякий висувається на перший план.

Особливо істотним при побудові моделей є аспект відображення, що розуміється в сенсі теорії пізнання.

Кожна модель зберігає знання в належній формі; при цьому запам'ятовування знань, як правило, пов'язано зі зменшенням надмірності. Тому кожна модель має також мовну функцію. Зміст знань є семантичною стороною, способи, за допомогою яких знання вводяться в модель, кодуються в ній, є синтаксичної стороною. Останній мовний компонент має велике значення при активізації моделі при кожному приведення її в дію.

Але в той же час модель у своїй функції як структура для зберігання знань є сполучною ланкою між теоретичним та емпіричним пізнанням. Фразу «немає нічого простішого хорошей теории» слід сприймати дослівно. Формалізована теорія дозволяє описати велике число приватних фактів за допомогою найбільшого числа основних результатів. Отже, головне призначення теорії - у зменшенні надмірності, обумовленої достатком окремих фактів, і пов'язаних з цим більш глибоким пізнанням закономірних зв'язків.

В основі кожної моделі лежить більш-менш розвинена теорія відображатиметься об'єкта; ця теорія укладається в синтаксично встановлені рамки, в концепцію системи, покладену в основу конкретного побудови моделі.

Системна концепція фіксує загальні рамки моделі, інакше кажучи, визначає структуру пам'яті моделі. Конкретна форма моделі, в якій вона може діяти як заміна тільки одного конкретного об'єкта, виходить завдяки тому, що експериментальні, тобто емпіричні, дані наводяться згідно з цими рамками, тобто для параметрів моделі, її ступенів свободи крок за кроком встановлюються всі більш достовірні значення. У цьому сенсі кожна розроблена модель виражає компроміс між теорією і практикою, між теоретичними знаннями й емпіричними даними.

Слід відзначити деякі речі і процеси, що використовуються в процесі моделювання.

Наприклад, гібридна обчислювальна система - комплекс із декількох ЕОМ чи обчислювальних пристроїв (аналогових і цифрових), які об'єднані єдиною системою управління. Її застосовують при моделюванні складних систем, для оптимізації систем автоматичного керування, рішення нелінійних рівнянь в приватних похідних і т.д.

Слід також згадати ідеалізацію - процес ідеалізації, розумове конструювання понять про об'єкти, процеси та явища, не існуючих у дійсності, але таких, для яких є прообрази в реальному світі (наприклад, «точка», «абсолютно тверде тіло», «ідеальний газ»). Ідеалізація дозволяє формулювати закони, будувати абстрактні схеми реальних процесів.

Нарешті, імовірнісний автомат - пристрій (система), автоматично змінює свій стан в залежності від послідовності попередніх станів і випадкових вхідних сигналів. Імовірнісний автомат використовують при моделюванні складних процесів, наприклад систем автоматичного управління рухом транспорту на перехресті двох вулиць.

Мови програмування також тісно пов'язані з моделюванням. Це формальні мови для опису даних (інформації) і алгоритму (програми) їх обробки на ЕОМ. Основу мов програмування становлять алгоритмічні мови. Першими мовами програмування були машинні мови, що представляють собою системи команд для конкретних ЕОМ. З розвитком обчислювальної техніки з'явилися більш складні мови програмування, орієнтовані на вирішення різних завдань: обробка економічної інформації (Кобол), інженерні та наукові розрахунки (Фортран), навчання програмуванню (Алгол-60, Паскаль), моделювання (сленг, стимулу) та інші.

Важливий аспект побудови моделей полягає в тому, що модель повинна бути в приблизному сенсі замінником реального стану речей, реальної системи. Отже, мова йде не тільки про зменшення збитковості запам'ятовування інформації, а й про таку семантику і про таке синтаксисі моделі, при якому її поведінка виявляється можна порівняти з поведінкою реального об'єкта. Так представляється роль моделі як заміни об'єкта, по крайней мере, при моделюванні реальних типів поведінки. При постановці інших цілей моделювання роль моделі, яка полягає в тому, щоб бути в якійсь мірі адекватної вихідного об'єкту, повинна розумітися аналогічно.

Оптимізація описує аспект управління або аспект синтезу. Оскільки мова йде про те, щоб «не пояснити світ, але змінити його», то навряд чи можна, теоретико-пізнавальну сторону моделювання відокремити від функції управління, властивої моделі, тому в дусі компромісу на практиці іноді доводиться відмовлятися від можливого виграшу в знаннях в користь більшої цілеспрямованості моделі. Модель, побудована на основі системного аналізу, повинна бути суттєвим допоміжним засобом для відшукання рішень.

При практичних застосуваннях ми, як правило, обмежені в коштах, які можна витратити на моделювання та оптимізацію; отже, автоматично стикаємося з вимогами побудови моделей при мінімальних витратах.

Для теорії характерно, що її положення виходять в результаті узагальнення окремих фактів, а достовірність перевіряється шляхом застосування теорії до випадків, які хоч і охоплюються теорією, однак не належать області джерел її початкових положень . Факти, які по області своєю значимістю не пов'язані з цими джерелами, є суто емпіричними і не можуть розглядатися як пов'язані з теорії.

Здавна люди займалися моделюванням. Візьмемо наприклад, Леонардо да

Вінчі. Як учений та інженер Леонардо да Вінчі збагатив проникливими спостереженнями й здогадками майже всі галузі знання того часу, розглядаючи свої замітки і малюнки як начерки до гігантської натурфілософські енциклопедії. Він був яскравим представником нового, заснованого на експерименті природознавства. Особливу увагу Леонардо приділяв механіці, називаючи її "раєм математичних наук" і бачачи в ній ключ до таємниць світобудови; він спробував визначити коефіцієнти тертя ковзання, вивчав опір матеріалів, захоплено займався гідравлікою. Пристрасть до моделювання приводила Леонардо до разючих технічним передбачення, набагато випереджає епоху: такі начерки проектів металургійних печей і прокатних станів, ткацьких верстатів, друкарських, деревообробних та інших машин, підводного човна і танка, а також розроблені після ретельного вивчення польоту птахів конструкції літальних апаратів і парашута.

Наступним прикладом моделювання може служити розробка моделі землі.во першій половині 20 століття норвезькі, бельгійські, французькі та російські мандрівники обстежили приполярні області, склали їх опису і карти. У 1909 А. Мохоровіч виділив планетарну грніцу розділу, що є підошвою земної кори. У 1916 сейсмолог Б.Б. Голіцин зафіксував кордон верхній мантії, а в 1926 Б. Гутенберг встановив у ній наявність сейсмічного хвилеводу. Цей же вчений визначив положення і глибину кордону між мантією Землі і ядром. У 1935 Ч. Ріхтер ввів поняття магнітуди землетрусу, розробив разом з Гутенбергом в 1941-45 шкалу Ріхтера. Пізніше на основі цих сейсмологічних і гравіметричних даних була розроблена модель внутрішньої будови Землі, яка залишається практично незмінною до наших днів. З 1980-90-х рр.. розвивається геофізична томографія, за допомогою якої побудовані сейсмічні розрізи нижньої і верхньої мантії, що в сукупності з геотермічних та іншими геофізичними даними дозволило здійснити якісне і кількісне моделювання мантійних конвекції циркуляційного переміщення речовини мантії.

Запуски міжпланетних космічних апаратів до Меркурія , Марса, Венери, а також до більш віддалених планет дозволили також поглибити знання про стоеніі й еволюції Землі на основі порівняльного вивчення планет.

Отримані дані разом з відомостями про структуру земної кори та глибинних надр планети послужили основою для розробки моделей розвитку

Землі, починаючи з моменту її утворення з протопланетної хмари.

Після другої світової війни інтенсивний розвиток отримала технічна кібернетика. Одним з найважливіших її напрямків стала побудова моделей, що особливо проявилося завдяки різнобічної наукової діяльності ІФАК. Внаслідок цього виникло Ширко поширене переконання, ніби побудова моделей по суті рівнозначне ідентифікації параметрів в характеристиках певних типів. Це подання невірно.

Розвиток кібернетики в останні роки, що дало, зокрема, системний підхід до так званих великим системам, який найсильніше проявився в різноманітних спробах глобального моделювання, призвело до істотно більш широкому розуміння моделювання.

При цьому справа дійшла до переосмислення джерел модельних конструкцій, які, власне, існували ще задовго до періоду бурхливого розвитку науки і техніки. Виявилося, що з давніх пір найбільш значними науками, що займаються побудовою моделей, була фізика, зокрема механіка. Вже з традиційних підходів до опису фізичних об'єктів можна отримати суттєві уявлення про побудову моделей. Звичайно, методологія такої побудови розвинулася далеко за межі відомого і звичного для фізики.

У загальному і цілому, побудова моделей та їх оптимізація - головні напрями міждисциплінарних робіт, що дають можливість надійного опису систем та процесів. Вони є передумовами для цілеспрямованого використання їх властивостей в інтересах суспільства.

Моделі сприяють плідній виробництва в усіх сферах життя так як:
- скорочують витрати;
- показують неспроможність деяких ідей;
-- економлять час (моделі доводяться до досконалості і лише потім на їх основі починається виробництво, будівництво і т.д.)

Моделювання - одна з основних категорій наукового пізнання, на ідеї моделювання базується будь-який, зокрема теоретичний або практичний , метод наукового пізнання.

Список використаної літератури:

1. Вернадський В.І. Вибрані трактати з історії науки. М., 1981

2. Енциклопедія «Кирило і Мефодій» 1998-2000:

- Універсальна

- Енциклопедія персонального комп'ютера

3. Заворот В.А. Від ідеї до моделі. М., 1990