imported>MBHbot: запрос solidest, removed: |Викиновости =

2025-11-19T06:02:34Z

запрос solidest, removed: |Викиновости =

Новая страница

'''Модели́рование''' — [[исследование]] [[Объект (философия)|объектов познания]] на их [[модель|моделях]]; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для [[прогноз]]ирования явлений, интересующих исследователей.

== Виды моделирования ==
{{список примеров|дата=2023-03-11}}
[[Файл:Atmosphere composition diagram-en.svg|thumb|300px|Пример результата научного моделирования. Схема [[Химический процесс|химических процессов]] и [[Процессы переноса|процессов переноса]] в [[атмосфера|атмосфере]]]]
В силу многозначности понятия «модель», в науке и технике не существует единой [[Классификация|классификации]] видов моделирования: классификацию можно проводить по характеру моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам приложения моделирования (в [[Техника|технике]], [[Физические науки|физических науках]], [[Кибернетика|кибернетике]] и так далее).

В настоящее время по технологии моделирования и области применения выделяют такие основные виды моделирования:

* [[Информационное моделирование]]
* [[Компьютерное моделирование]]
* [[Математическое моделирование]]
* [[Моделирование биологических систем|Биологическое моделирование]]
* [[Математические методы в социологии|Математическое моделирование социально-исторических процессов]]
* [[Математико-картографическое моделирование]]
* [[Молекулярное моделирование]]
* [[Цифровое моделирование]]
* [[Логическая модель представления знаний|Логическое моделирование]]
* [[Педагогическое моделирование]]
* [[Психологическое моделирование]]
* [[Статистическое моделирование]]
* [[Структурное моделирование]]
* [[Физическое моделирование]]
* [[Экономико-математическое моделирование]]
* [[Имитационное моделирование]]
* [[Эволюционное моделирование]]
* [[Графическое и геометрическое моделирование]]
* [[Натурное моделирование]]
* [[Метамоделирование]]
и др.

== Процесс моделирования ==
Процесс моделирования включает три элемента:
* [[Субъект (философия)|субъект]] (исследователь),
* [[объект исследования]],
* [[модель]], определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Первый этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обуславливаются тем, что модель отображает (воспроизводит, имитирует) какие-либо существенные черты объекта-оригинала. Вопрос о необходимой и достаточной мере сходства оригинала и модели требует конкретного анализа. Очевидно, модель утрачивает свой смысл как в случае тождества с оригиналом (тогда она перестаёт быть моделью), так и в случае чрезмерного во всех существенных отношениях отличия от оригинала. Таким образом, изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от исследования других сторон. Поэтому любая модель замещает [[оригинал]] лишь в строго ограниченном смысле. Из этого следует, что для одного объекта может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определённых сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации.

На втором этапе модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение «модельных» [[эксперимент]]ов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о её «поведении». Конечным результатом этого этапа является [[множество]] (совокупность) знаний о модели.

На третьем этапе осуществляется перенос [[Знание|знаний]] с модели на оригинал — формирование множества знаний. Одновременно происходит переход с «[[язык]]а» модели на «язык» оригинала. Процесс переноса знаний проводится по определённым правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учётом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели.

Четвёртый этап — практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им.

Моделирование — циклический процесс. Это означает, что за первым четырёхэтапным циклом может последовать второй, третий и т. д. При этом знания об исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта или ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах.

Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где не применялось бы моделирование. Разработаны, например, модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности [[Азовское море|Азовского моря]], последствий [[Ядерная война|атомной войны]]. В перспективе для каждой [[Система|системы]] могут быть созданы свои модели, перед реализацией каждого технического или организационного проекта должно проводиться моделирование.

== Основы научного моделирования ==

=== Моделирование для прямых измерений и экспериментов ===
Модели обычно используются, когда невозможно или непрактично создавать экспериментальные условия, при которых учёные могут непосредственно измерять результаты. Прямое измерение результатов в [[Научный контроль|контролируемых условиях]] (см. [[Научный метод]]) всегда будет более надёжным, чем смоделированные оценки результатов.

В моделировании и [[Симулятор|симуляции]] модель представляет собой целенаправленное упрощение и [[Абстракция|абстрагирование]] восприятия реальности, обусловленное физическими и когнитивными ограничениями.<ref>{{Статья|автор=Tolk, A.|заглавие=Learning something right from models that are wrong – Epistemology of Simulation|ссылка=|язык=En|издание=Concepts and Methodologies in Modeling and Simulation. Springer–Verlag|тип=|год=2015|месяц=|число=|том=|номер=|страницы=pp. 87–106|issn=}}</ref> Моделирование — управляемая задача, потому что модель направлена на решения определённых заданных вопросов или задач.

Упрощения призваны опустить все известные и наблюдаемые сущности и их отношения, которые не важны для рассматриваемой задачи. Абстракция агрегирует информацию, которая важна, но не нужна в той же детализации, что и объект исследования. Оба действия, упрощение и абстракция выполняются целенаправленно. Однако они сделаны на основе восприятия реальности. Это восприятие уже само по себе является моделью, поскольку оно связано с физическими ограничениями.

Существуют также ограничения на то, что мы можем формально наблюдать с помощью нашего текущего инструментария и методов, а также в виде когнитивных барьеров, которые ограничивают то, что мы можем объяснить существующими научными теориями. Такая модель включает сущности, их поведение и их формальные отношения и часто упоминается как концептуальная модель. Чтобы создать такую модель, она должна быть реализована через компьютерное моделирование. Для этого требуется большая выборка через применение, например численной [[Аппроксимация|аппроксимации]] или использование [[Эвристика|эвристики]].<ref>{{Статья|автор=Oberkampf, W. L., DeLand, S. M., Rutherford, B. M., Diegert, K. V., & Alvin, K. F.|заглавие=Error and uncertainty in modeling and simulation|ссылка=|язык=En|издание=Reliability Engineering & System Safety 75(3)|тип=|год=2002|месяц=|число=|том=|номер=75(3)|страницы=333–57|issn=}}</ref> Несмотря на все эти [[Эпистемология|эпистемологические]] и вычислительные ограничения, симуляция была признана в качестве одного из трёх ключевых компонентов научных методов: построение теории, моделирование и [[эксперимент]]ирование<ref>{{Статья|автор=Ihrig, M.|заглавие=A New Research Architecture For The Simulation Era|ссылка=|язык=En|издание=European Council on Modelling and Simulation|тип=|год=2012|месяц=|число=|том=|номер=|страницы=pp. 715–20|issn=}}</ref>.

=== Симуляция ===
Симуляция (синоним — имитационное моделирование) — это комплексные процессы поведения модели в рамках заданных условий моделирования. Статичная симуляция предоставляет информацию о системе в определённый заданный момент времени (обычно при равновесии, если такое состояние существует). Динамическая симуляция предоставляет информацию в ходе течения времени. Симуляция приводит модель к жизни и показывает, как будет вести себя конкретный объект или явление. Симуляция может быть полезна для тестирования, анализа или обучения в тех случаях, когда объекты или концепции реального мира могут быть представлены в виде их моделей<ref>{{Книга|автор=DEFENSE ACQUISITION UNIVERSITY PRESS
FORT BELVOIR, VIRGINIA|заглавие=SYSTEMS ENGINEERING FUNDAMENTALS|ссылка=http://www.dau.mil/pubs/pdf/SEFGuide%2001-01.pdf|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=2001|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=|archive-date=2007-09-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20070927203501/http://www.dau.mil/pubs/pdf/SEFGuide%2001-01.pdf}}</ref>.

=== Структура ===
Структура является фундаментальным, но зачастую неосязаемым понятием, которое вбирает в себя распознавание, наблюдение, происхождение, сохранение постоянства закономерностей и отношений моделируемых сущностей. От словесного описания ребёнком снежинки до детального научного анализа свойств [[Магнитное поле|магнитных полей]], понятие структуры является основой почти каждого способа исследования и открытия в [[Наука|науке]], [[Философия|философии]] и [[Искусство|искусстве]]<ref>{{Книга|автор=Pullan Wendy|заглавие=Structure|ссылка=https://archive.org/details/structureinscien0000unse|ответственный=|издание=Cambridge: Cambridge University Press|место=|издательство=|год=2000|страницы=|страниц=|isbn=0-521-78258-9|isbn2=}}</ref>.

=== Системы ===
Система представляет собой набор взаимодействующих или взаимозависимых сущностей, реальных или [[Абстрактный тип данных|абстрактных]], образующих интегрированное целое. В общем, система представляет собой конструкцию или набор различных элементов, которые вместе могут приводить к результатам, которые не могут быть получены только самими элементами.<ref>{{Книга|автор=Fishwick PA.|заглавие=Simulation Model Design and Execution: Building Digital Worlds|ответственный=|издание=Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.|место=|издательство=|год=1995|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref> Концепцию «интегрированного целого» можно также сформулировать в терминах системы, воплощающей набор отношений, которые отличаются от отношений множества к другим элементам и от отношений между элементом множества и элементами, не входящими в состав реляционного режима. Существует два типа системных моделей: 1) [[Дискретность|дискретный]], в котором переменные мгновенно меняются в отдельные моменты времени и 2) непрерывный, когда переменные состояния непрерывно изменяются по времени.<ref>{{Книга|автор=Sokolowski, J.A., Banks, C.M.|заглавие=Principles of Modelling and Simulation|ответственный=|издание=Hoboken, NJ: John Wiley and Sons.|место=|издательство=|год=2009|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>

=== Создание модели ===
Моделирование — это процесс создания модели как концептуального представления некоторого явления. Обычно модель будет иметь дело только с некоторыми аспектами рассматриваемого явления, и две модели одного и того же явления могут существенно отличаться, то есть различия между ними будут не только в простом переименовании их составляющих компонентов.

Такие отличия могут быть вызваны различными требованиями конечных пользователей данной модели или концептуальными или эстетическими отличительными предпочтениями создателей модели и их решениями, принятыми в ходе процесса моделирования. Соображения создателей, которые могут повлиять на структуру модели, могут быть в области личных профессиональных предпочтений для, например, применения сокращённой онтологии, или предпочтений в отношении применения статистических моделей по сравнению с детерминированными, дискретных по сравнению с непрерывными и т. д. В любом случае пользователям модели необходимо понять сделанные создателями предположения, которые направлены на то или иное использование модели.

Для построения модели требуется абстракция. Предположения используются в моделировании, чтобы указать область применения модели. Например, [[специальная теория относительности]] принимает инерциальную систему отсчёта. Это предположение было контекстуализировано и далее объяснено общей теорией относительности. Модель делает точные предсказания, когда её допущения действительны и, с большой вероятностью, не дают точных прогнозов, когда её предположения не выполняются. Такие предположения часто совпадают с тем моментом, когда старые теории сменяются новыми (к слову, [[общая теория относительности]] работает и в [[Неинерциальная система отсчёта|неинерциальных]] системах отсчёта).

=== Оценка модели ===
Модель оценивается в первую очередь по её согласованности с [[Эмпирические данные|эмпирическими данными]]; любая модель, несовместимая с воспроизводимыми наблюдениями, должна быть изменена или отклонена. Один из способов изменить модель — это ограничение области применения, над которой она совпадает с наблюдениями с высокой степенью достоверности. Например, ньютоновская физика, которая очень полезна, за исключением очень малых, очень быстрых и очень массивных явлений мира. Тем не менее, соответствие только эмпирическим данным недостаточно для того, чтобы модель была принята как действительная. Другие факторы, важные при оценке модели, включают:
* Возможность объяснения прошлых наблюдений
* Возможность прогнозирования будущих наблюдений
* Стоимость использования, особенно в сочетании с другими моделями
* Опровержимость, позволяющая оценить степень достоверности модели
* Простота или даже эстетическая привлекательность

Исходя из перечисленных критериев, пользователь модели может попытаться количественно оценить её с помощью функции полезности, определив для себя приоритетность (веса) переменных.

=== Визуализация ===
[[Визуализация]] — это любой способ создания изображений, [[Диаграмма|диаграмм]] или анимаций для коммуникационного сообщения. Визуализация с помощью образов была эффективным способом коммуникационного обмена как абстрактными, так и конкретными идейными сущностями с самого начала истории человечества — пещерные картины, [[Египетское иероглифическое письмо|египетские иероглифы]], греческая геометрия и революционные методы технического перевода [[Леонардо да Винчи]] для инженерных и научных задач.

=== Пространственный маппинг ===
Пространственный маппинг относится к методологии, в которой используется «квази-глобальная» методика для увязки сопутствующей «грубой» (идеальной или с низкой точностью) с «высокоточной» (практической или с высокой точностью) моделями различных сложностей. В инженерной оптимизации маппинг выравнивает (отображает) очень быстро грубую модель с её связанной дорогостоящей вычислительной высокоточной моделью, чтобы избежать прямой дорогостоящей процедуры оптимизации такой модели. Процесс маппинга итеративно уточняет грубую модель (суррогатная модель) сопоставляя её с высокоточной.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* Глинский Б. А. Моделирование как метод научного исследования. М., 1965;
* Кодрянц И. Г. Философские вопросы математического моделирования. Кишинев, 1978;
* Мамедов Н. М. Моделирование и синтез знаний. Баку, 1978;
* {{книга|автор=[[Самарский, Александр Андреевич|Самарский А. А.]], Михайлов А. П.|заглавие=Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры|место=М.|издательство=Наука|год=1997|страниц=320|isbn=5-9221-0120-X}}
* Уемов А. И. Логические основы метода моделирования. М., 1971
* Аристов А. О. [https://web.archive.org/web/20160304133205/https://dl.dropboxusercontent.com/u/26427200/BOOKS/Аристов%20-%20Теория%20квазиклеточных%20сетей%20-%20Электронная%20версия.pdf Теория квазиклеточных сетей] : научная монография — М: МИСиС, 2014. — 188с. ISBN 978-5-600-00321-7
* Кононюк А. Е. [http://ep3.nuwm.edu.ua/2109/1/Kononiuk%20OTM1%20zah.pdf Обобщённая теория моделирования]. Начала. К.1. Ч.1. «Освіта України», 2012. — 602 с. ISBN 978-966-7599-50-8

== Ссылки ==
{{Навигация
|Тема = Моделирование
|Портал =
|Викисловарь =
|Викиучебник = Метамоделирование
|Викиверситет =
|Викицитатник =
|Викитека =
|Викивиды =

|Викисклад =
|Метавики =
|Проект =
}}
* [https://web.archive.org/web/20080509052358/http://www.imamod.ru/publications/ Учебные пособия института математического моделирования РАН]
* [http://www.osp.ru/os/1998/06/179619/ Художественное моделирование геометрических форм], статья
* [https://gtmarket.ru/concepts/7025 Статья на Гуманитарном Портале]
{{BC}}
{{Визуализация}}

[[Категория:Моделирование]]
[[Категория:Научные исследования]]
[[Категория:Системная инженерия]]

Моделирование - История изменений

imported>MBHbot: запрос solidest, removed: |Викиновости =