Средства описания системы

Как следует из предыдущего инженер, специалист, находясь вне системы, в своей профессиональной деятельности решает задачи двух видов: либо исследует, анализирует и описывает существующие объекты; либо конструирует, проектирует, синтезирует новые объекты - системы. В соответствии с системным подходом для решения этих задач ему необходимы определённые средства. В качестве таковых главным образом являются модель, моделирование и измерения. Для возможности выполнения моделью своих функций она должна обладать определёнными свойствами. Причём эти свойства, очевидно, должны быть различными в зависимости от характера решаемых упомянутых выше задач. В связи с этим рассмотрим понятие " модель", её свойства и сформулируем требования к ней в зависимости от решаемой задачи, а также сущность и способы измерения.

Модели и их классификация

Как и любое понятие " модель" претерпевает постоянное развитие. Первоначально моделью от (французкого - modele - образец, подобие) называли некоторое вспомогательное средство, объект, который в определённой ситуации заменял другой объект. Этот объект- заменитель, как правило материально-исполненный, использовался для изучения или воспроизводства свойств объекта-оригинала в силу большей доступности испытаний, наглядности, обозримости, легкости оперирования с ним и пр. Затем были осознаны модельные свойства чертежей, рисунков, карт - реальных объектов искусственного происхождения, воплощающих абстракцию более высокого уровня.

Следующий шаг заключался в признании того, что моделями могут служить не только реальные объекты, но и абстрактные, идеально построенные, такие, например, как математические модели. В последнее время понятие модели становится более общим, охватывающим и реальные и идеальные объекты. При этом понятие абстрактной модели вышло за пределы математических моделей, стало относиться к любым знаниям и представлениям о мире. Хотя ещё и продолжаются дискуссии, но видимо описанные законы, гипотезы и теории тоже следует относить к понятию " модели" определённого класса. Из изложенного следует, что модели по своему материальному воплощению делятся на абстрактные (идеальные) и материальные (реальные, вещественные)

Абстрактные модели являются идеальными конструкциями, построенные средствами мышления, сознания. К абстрактным моделям относятся прежде всего языковые конструкции. Естественный язык является одним из универсальных средств построения любых абстрактных моделей. Эта универсальность обеспечивается возможностью введения в язык новых слов, возможностью иерархического построения всё более развитых языковых моделей (слово, предложение, текст...). Универсальность языка достигается, кроме прочего, ещё и тем, что языковые модели обладают неоднозначностью, расплывчатостью, размытостью. Это свойство проявляется уже на уровне слов. Многозначность почти каждого слова или неопределённость слов (" много", " несколько"...) вместе с многовариантностью их соединений во фразы позволяет любую ситуацию отобразить с достаточной для обычных практических целей точностью. Эта приблизительность - неотъемлемое свойство языковых моделей, которая человеком, воспринимающем модель, преодолевается с помощью " понимания", " интерпретации". Однако в процессе развития и углубления человеческой деятельности приблизительность естественного языка становится тормозом в решении определённых задач. Тогда вырабатываются " профессиональные" языки. Наиболее ярко это видно на примере языков конкретных наук. Это приводит к дифференциации наук и созданию специализированных, более чётких и более конкретных языков. Модели специальных наук более точны, более конкретны и содержат больше информации. Новые знания аккумулируются в новых моделях, и если старых языковых средств для их построения не хватает, то возникает ещё более специализированные языки.

Материальные модели начинают выполнять свою функцию, если между оригиналом и моделью установлено отношение похожести, подобия. Существуют разные способы установления такого подобия.

Прежде всего это прямое подобие, устанавливаемое в результате физического взаимодействия в процессе создания модели (фотографирование, масштабированные модели самолётов, кораблей, гидротехнических сооружений, макеты зданий, куклы, протезы, выкройки и т. п.)

Второй тип - косвенно е подобие, устанавливаемое на основе существующего в природе совпадения или достаточной близости их абстрактных моделей (аналогия электрических и механических процессов и т.д.).

Третий, особый, класс - условное подобие, устанавливаемое в результате соглашения (деньги - модель стоимости, удостоверение личности - модель владельца, всевозможные сигналы, рабочие чертежи - модели будущей продукции, карты - модели местности и т.п.).

Модели условного подобия являются способом материального воплощения абстрактных моделей вещественной формой, в которой абстрактные модели могут передаваться от одного человека к другому, храниться до момента их использования. Среди моделей условного подобия особую роль играют знаковые модели. Возникшая на их основе область знаний семиотика изучает знаки не в отдельности, а как входящие в знаковые системы, в которых выделено три основных группы отношений:

синтаксис (греч. " построение", " порядок"), отражающий отношения между различными знаками, позволяющие отличать их и строить из них знаковые конструкции всё более высокой сложности;

семантика (греч. " обозначение"), отражающая отношение между знаками и тем, что они обозначают, или вложенный изначальный смысл знаков;

прагматика (греч. " дело, действие"), отражающая восприятие осмыслённых выражений знаковой системы в соответствии с разрешающими способностями воспринимающего знаковую систему.

Другой признак классификации моделей, это их подразделение по назначению: познавательные и прагматические.

Познавательные модели являются формой организации и представления знаний, средством соединения новых знаний с имеющимися. Это модели, образующиеся при исследовании объектов, явлений

Прагматические модели являются средством организации, управления практической деятельностью, являются рабочими представлениями цели.

Если при обнаружении расхождения между познавательной моделью и реальностью встаёт задача устранения этого расхождения с помощью изменения модели, то во втором случае необходимо направить усилия на изменение реальности так, чтобы приблизить реальность к модели.

Примерами прагматических моделей могут служить планы и программы действий, уставы организаций, кодексы законов, алгоритмы, рабочие чертежи и шаблоны, экзаменационные требования и т.д.

Другими словами, основное различие между познавательными и прагматическими моделями можно выразить так: первые отражают существующее, а вторые - несуществующее, но желаемое и (возможно) осуществимое.

В качестве признака классификации модели может служить способ учёта времени. С этих позиций модели подразделяются на статические и динамические.

В статических моделях параметры не зависят от времени, например, модель неизменной структуры объекта или просто " моментальная фотография" интересующего нас объекта.

В динамических моделях отражаются состояния объекта в различные моменты времени, например, модели процессов, протекающих в объекте.

Среди всех моделей математические модели представляют особый класс деятельности инженера. Этот класс весьма обширен и в свою очередь также имеет свою классификацию. Основной признак классификации здесь - это характер параметров и переменных моделей. По этому признаку модели могут быть дискретными и непрерывными, линейными и нелинейными, детерминированными и стохастическими, стационарными и нестационарными. В итоге возможно шестнадцать различных сочетаний и столько же видов моделей (см. рис.3.2).

Рис. 3.2