مفهوم النموذج ووظائفه. التصنيف العام للنماذج

السمات الرئيسية لتصنيف النماذج التصنيف حسب مجال الاستخدام التصنيف حسب عامل الوقت ومنطقة الاستخدام التصنيف حسب طريقة التمثيل نماذج المواد والمعلومات نماذج المعلومات الإشارة واللفظية نماذج الكمبيوتر وغير الكمبيوتر أسئلة التحكم

السمات الرئيسية لتصنيف النماذج

في الفقرة السابقة، تعرفت على كائنات النمذجة وكنت مقتنعا بتنوعها. يعتمد ذلك على تنوع الكائنات ونماذجها المحددة.

كيف يمكن فرز كل هذا التنوع "في الرفوف"، أي تصنيفه؟ في مناطق مختلفةالعلم، لقد واجهت بالفعل التصنيف. على سبيل المثال، في علم الأحياء وعلم الحيوان - هذا هو تصنيف النباتات والحيوانات، في الكيمياء - الجدول الدوريمندليف في النحو - تصنيف الكلمات حسب أجزاء الكلام.

أين يبدأ التصنيف؟ أي تنظيم هو تقسيم الكائنات إلى مجموعات "مترابطة" لها خاصية مشتركة واحدة أو أكثر. من المهم هنا، أولا وقبل كل شيء، تحديد ميزة واحدة معينة (معلمة) بشكل صحيح، ثم الجمع بين تلك الكائنات التي تتزامن معها.

على سبيل المثال، أنت تنظر إلى لوحة بالألوان المائية لمنظر طبيعي بالقرب من النهر. لتجميع الكائنات المصورة عليها، يجب عليك أولا تحديد الميزة الرئيسية التي توحدها، على سبيل المثال، اللون الأصفر. ثم تحتاج إلى تحديد تلك الكائنات التي تتوافق مع هذه الخاصية. ستشمل المجموعة: الشمس والهندباء والرمل. ويمكن فعل الشيء نفسه مع النماذج.

دعونا نلقي نظرة على الخصائص الأكثر شيوعًا التي يتم تصنيف النماذج من خلالها:

مجال الاستخدام مع الأخذ في الاعتبار عامل الوقت (الديناميكيات) في النموذج؛ فرع من المعرفة؛ طريقة تمثيل النماذج.

التصنيف حسب مجال الاستخدام

إذا نظرنا إلى النماذج من وجهة نظر لماذا ولأي غرض يتم استخدامها، فيمكننا تطبيق التصنيف الموضح في الشكل. 1.

أرز. 1. تصنيف النماذج حسب مجال الاستخدام

نماذج التدريب- يمكن أن تكون هذه أدوات مساعدة بصرية وأجهزة محاكاة مختلفة وبرامج تدريبية.

نماذج من ذوي الخبرة- هذه نسخ مصغرة أو مكبرة من الكائن المصمم. وتسمى أيضًا بالحجم الكامل وتستخدم لدراسة كائن ما والتنبؤ بخصائصه المستقبلية.

على سبيل المثال، يتم اختبار نموذج السفينة في حوض السباحة لتحديد ثبات السفينة عند التدحرج، ويتم "نفخ" نسخة صغيرة من السيارة في نفق الرياح لدراسة انسيابية جسمها. يتم فحص كل عنصر من عناصر هيكل المبنى على النموذج، ويساعد نموذج المحطة الهيدروليكية في حل المشاكل الهيدروليكية والبيئية والعديد من المشاكل الأخرى أثناء تطوير المشروع.

النماذج العلمية والتقنيةتم إنشاؤها لدراسة العمليات والظواهر. وتشمل هذه، على سبيل المثال، السنكروترون - مسرع الإلكترون، وهو جهاز يحاكي تفريغ البرق، وموقف لاختبار أجهزة التلفزيون.

نماذج اللعبة- هذه ألعاب عسكرية واقتصادية ورياضية وتجارية. يبدو أنهم يتدربون على سلوك الشيء في مواقف مختلفة، ويلعبون به مع الأخذ في الاعتبار رد الفعل المحتمل من منافس أو حليف أو عدو. تتيح نماذج الألعاب تقديم المساعدة النفسية للمرضى أو حل حالات الصراع.

نماذج المحاكاة لا تعكس الواقع بدرجات متفاوتة من الدقة فحسب، بل تحاكيه. يتم تكرار التجربة عدة مرات من أجل دراسة وتقييم النتائج المترتبة على أي تصرفات الوضع الحقيقي، أو يتم تنفيذها في وقت واحد مع العديد من الأشياء المماثلة الأخرى، ولكن يتم وضعها في ظروف مختلفة. طريقة اختيار مماثلة القرار الصائبتسمى طريقة التجربة والخطأ. على سبيل المثال، في عدد من التجارب، يتم اختبار دواء جديد على الفئران لتحديد الآثار الجانبية وتوضيح الجرعات.

مثال آخر على هذه النمذجة يمكن أن يكون التجارب في المدارس العادية. لنفترض أنهم يريدون تقديم موضوع جديد، "أساسيات القيادة". تم اختيار عدد من المدارس للتجربة. في أحدهما يعلمون كيفية قيادة الشاحنة، وفي الآخر - شاحنة يتم تجميعها من قبل الطلاب سيارةوثالثًا، يعود الأمر كله إلى الإلمام بالقواعد مرور(النمذجة حالات مختلفةعلى الطرق). فحص منتظمتساعد الفصول الدراسية وتحليل نتائج إدخال مادة جديدة في العديد من الفصول الدراسية على استخلاص استنتاج حول جدوى مثل هذه المادة في جميع المدارس في الدولة.

التصنيف حسب عامل الوقت ومساحة الاستخدام

وكما ذكرنا سابقاً فإن أحد التصنيفات يرتبط بعامل الوقت. يمكن تقسيم النماذج إلى ثابتة وديناميكية (الشكل 2) وفقًا لكيفية انعكاس ديناميكيات العمليات الجارية فيها.

أرز. 2. تصنيف النماذج حسب عامل الزمن

نموذج ثابت- هذا يشبه شريحة من المعلومات لمرة واحدة عن كائن ما. على سبيل المثال، فحص الطلاب في عيادة الأسنان يعطي صورة عن حالة تجويف الفم لديهم هذه اللحظةالوقت: عدد الأسنان الأولية والدائمة، والحشوات، والعيوب، وما إلى ذلك.

نموذج ديناميكييسمح لك برؤية التغييرات في كائن مع مرور الوقت. في مثال العيادة، يمكن اعتبار بطاقة الطالب، التي تعكس التغيرات التي تحدث في أسنانه على مدار سنوات عديدة، نموذجًا ديناميكيًا.

عند بناء منزل والقوة والمقاومة ل تحميل ثابتأساساته وجدرانه وعوارضه - هذا نموذج ثابت للمبنى. لكننا ما زلنا بحاجة إلى ضمان مقاومة الرياح والحركة المياه الجوفيةوالاهتزازات الزلزالية وغيرها من العوامل المتغيرة بمرور الوقت. يمكن حل هذا مع النماذج الديناميكية.

كما يتبين من الأمثلة، فمن الممكن دراسة نفس الكائن باستخدام كل من النماذج الثابتة والديناميكية.

ويمكن تصنيف النماذج حسب المجال المعرفي الذي تنتمي إليه (بيولوجي، اجتماعي، تاريخي، إلخ)، وحسب عوامل أخرى كثيرة.

التصنيف حسب طريقة العرض

دعونا نلقي نظرة فاحصة على تصنيف مجموعة النماذج الكاملة وفقًا لطريقة العرض. يظهر الرسم البياني الخاص به في الشكل. 3.

أرز. 3. تصنيف النماذج حسب طريقة العرض

كما ترون، هنا تنقسم النماذج إلى قسمين مجموعات كبيرة: مادةو معلوماتية. يبدو أن أسماء هذه المجموعات تشير إلى المادة التي "تُصنع" منها النماذج.

نماذج المواد والمعلومات

نماذج ماديةوإلا فإنه يمكن أن يطلق عليه الموضوعية والمادية. أنها تتكاثر هندسية و الخصائص الفيزيائيةالأصلي ويكون دائما تجسيدا حقيقيا.

أكثر أمثلة بسيطةنماذج مادية - لعب اطفال . ومنهم يحصل الطفل على فكرته الأولى عن العالم من حوله. طفل يبلغ من العمر عامين يلعب مع دمية دب. وعندما يرى الطفل، بعد سنوات، دبًا حقيقيًا في حديقة الحيوانات، فسوف يتعرف عليه بسهولة.

نماذج المواد هي، على سبيل المثال، الطيور المحنطة في فصل علم الأحياء، والخرائط عند دراسة التاريخ والجغرافيا، والرسوم البيانية النظام الشمسيوالسماء المرصعة بالنجوم في دروس علم الفلك ونموذج لصاروخ متعدد المراحل وغير ذلك الكثير.

النماذج المادية ليست فقط المساعدات المدرسية، ولكن أيضا مختلف المادية و التجارب الكيميائية. أنها تحاكي العمليات، مثل التفاعل بين الهيدروجين والأكسجين. هذه التجربة مصحوبة بضجة تصم الآذان. ويحذر النموذج من عواقب ظهور "خليط متفجر" من مواد غير ضارة وواسعة الانتشار في الطبيعة.

تنفذ مثل هذه النماذج منهجًا ماديًا لدراسة كائن أو ظاهرة أو عملية.

لا يمكن لمس نماذج المعلومات أو رؤيتها بأعيننا؛ فليس لها تجسيد مادي، لأنها مبنية على المعلومات فقط. تعتمد طريقة النمذجة هذه على منهج معلوماتي لدراسة الواقع المحيط.

نموذج المعلومات- مجموعة من المعلومات التي تميز خصائص وحالات الكائن والعملية والظاهرة وكذلك العلاقة مع العالم الخارجي.

نماذج المعلومات الإشارة واللفظية

المعلومات التي تميز كائنًا أو عملية يمكن أن يكون لها أحجام وأشكال عرض مختلفة، ويتم التعبير عنها بطرق مختلفة. وهذا التنوع لا حدود له مثل قدرات كل شخص وخياله.

تشمل نماذج المعلومات لفظي(من اللاتينية "لفظي" - شفهي) النماذج التي تم الحصول عليها نتيجة للتفكير والاستدلال. يمكن أن تظل عقلية أو يتم التعبير عنها لفظيًا. ومن الأمثلة على هذا النموذج سلوكنا عند عبور الشارع. يقوم الشخص بتحليل الوضع على الطريق (ما تظهره إشارة المرور، ومدى بعد السيارات، ومدى سرعة تحركها، وما إلى ذلك) ويطور نموذج سلوكه الخاص. إذا تم تصميم الوضع بشكل صحيح، فسيكون الانتقال آمنا؛ وإذا لم يكن الأمر كذلك، فقد يحدث حادث. تشمل هذه النماذج كلاً من الفكرة التي نشأت من المخترع و موضوع موسيقيتومض في رأس الملحن والقافية التي لا تزال تتردد في ذهن الشاعر.

النموذج اللفظي - نموذج المعلوماتفي شكل عقلي أو منطوق.

نموذج مبدع- نموذج المعلومات المعبر عنه علامات خاصة، أي عن طريق أي لغة رسمية.

النماذج المميزة موجودة في كل مكان حولنا. هذه هي الرسومات والنصوص والرسوم البيانية والرسوم البيانية... عادة ما تكون النماذج اللفظية والرمزية مترابطة. فالصورة الذهنية المتولدة في دماغ الإنسان يمكن وضعها في شكل رمزي. وعلى العكس من ذلك فإن النموذج الرمزي يساعد على تكوين صورة ذهنية صحيحة في العقل.

ووفقا للأسطورة، فإن سقوط تفاحة على رأس نيوتن أثار فكرة الجاذبية في ذهنه. وفي وقت لاحق فقط، أصبح هذا الفكر قانونا، أي أنه اكتسب شكلا رمزيا.

قرأ الإنسان نصاً يشرح ظاهرة فيزيائية معينة فكوّنت له صورة ذهنية. في المستقبل، ستساعد هذه الصورة في التعرف على الظاهرة الحقيقية.

بناءً على شكل العرض التقديمي، يمكن تمييز الأنواع التالية من نماذج المعلومات:

نماذج هندسية- الأشكال الرسوميةوالهياكل الحجمية. النماذج اللفظية- الأوصاف الشفهية والمكتوبة باستخدام الرسوم التوضيحية؛ النماذج الرياضية - الصيغ الرياضيةوعرض العلاقة بين المعلمات المختلفة لكائن أو عملية؛ النماذج الهيكلية- المخططات والرسوم البيانية والجداول، وما إلى ذلك؛ النماذج المنطقية- النماذج التي يتم تقديمها بها خيارات مختلفةاختيار الإجراءات بناء على الاستنتاجات وتحليل الظروف؛ نماذج خاصة- الملاحظات والصيغ الكيميائية، وما إلى ذلك؛ نماذج الكمبيوتر وغير الكمبيوتر.

نماذج الكمبيوتر وغير الكمبيوتر

يتضمن تنوع النماذج مجموعة كبيرة من الأدوات لتنفيذها. هناك العديد من اللغات الرسمية المتعلقة بمجالات النشاط المختلفة المناسبة لوصف النماذج.

إذا كان النموذج ذو طبيعة مادية، فإن الأدوات التقليدية مناسبة لإنشائه: إزميل النحات، وفرشاة الفنان، والكاميرا، والمخرطة أو آلة الطحن، والصحافة، وأخيرا المنشار والفأس.

إذا تم التعبير عن النموذج في شكل مجرد تأملي، فستكون هناك حاجة إلى بعض أنظمة الإشارة لوصفه - لغات خاصة، ورسومات، ومخططات، ورسوم بيانية، وجداول، وخوارزميات، وصيغ رياضية، وما إلى ذلك. يمكن استخدام خيارين للأدوات هنا: إما مجموعة المهندس أو المصمم التقليدية (قلم رصاص أو مسطرة) أو الجهاز الأكثر تقدمًا هذه الأيام - الكمبيوتر.

وهكذا نصل إلى مستوى آخر من تصنيف نماذج إشارات المعلومات: حسب طريقة التنفيذ، يتم تقسيمها إلى نماذج حاسوبية وغير حاسوبية.

نموذج الكمبيوتر- نموذج يتم تنفيذه عن طريق بيئة برمجية.

عند التعامل مع الكمبيوتر كأداة، عليك أن تتذكر أنه يتعامل مع المعلومات. لذلك، ينبغي للمرء أن ينطلق من المعلومات وبأي شكل يمكن للكمبيوتر إدراكه ومعالجته.

الكمبيوتر الحديث قادر على العمل مع الصوت والفيديو والرسوم المتحركة والنصوص والرسوم البيانية والجداول وما إلى ذلك. ولكن لاستخدام مجموعة متنوعة من المعلومات، يلزم وجود كل من الأجهزة والبرامج. كلاهما أدوات النمذجة الحاسوبية.

على سبيل المثال، للعمل مع الصوت تحتاج إلى لوحة خاصة في الكمبيوتر، كارت الصوتوالبرمجيات المتخصصة. بالنسبة للملحن، هذا، على سبيل المثال، محترف محرر الموسيقى، والذي يسمح لك ليس فقط بكتابة النص الموسيقي وطباعته، ولكن أيضًا بترتيب العمل. بعد كتابة الملاحظات لأدوات مختلفة، يمكن للملحن الاستماع إلى نماذج الصوت الخاصة بهم بشكل منفصل وفي مجموعة. لا يختلف الصوت الرقمي لنماذج الكمبيوتر تقريبًا عن جرس الآلات الحقيقية. الكمبيوتر يسمح لك بالاتصال صوت حقيقيالمغني مع نموذج الصوتالألحان، بالإضافة إلى الأصوات النموذجية ذات النغمات والجرس المختلفة (التينور، الجهير الدرامي، وما إلى ذلك). هناك برامج يمكن للكمبيوتر من خلالها إنشاء مقطوعات موسيقية بشكل مستقل وفقًا لإيقاع معين وإيقاع وأسلوب موسيقي وما إلى ذلك.

دعونا ننظر إلى مثال آخر. يمكن أن تكون أداة إنشاء نموذج هندسي ينقل مظهر النموذج الأولي برامج تعمل مع الرسومات، على سبيل المثال محرر رسومي. بمساعدتها، من الممكن محاكاة كل من الصور المسطحة وثلاثية الأبعاد عن طريق إدارة الكائنات الرسومية.

يوجد الآن مجموعة واسعة من البرامج التي تتيح لك الإنشاء أنواع مختلفةنماذج الكمبيوتر الشهيرة: معالجات النصوصمحرري الصيغة، جداول البيانات، أنظمة إدارة قواعد البيانات، الأنظمة المهنيةالتصميم، وكذلك بيئات مختلفةبرمجة.

أسئلة التحكم

أعط أمثلة على التصنيفات في الحياة. بأي معايير يمكن تصنيف النماذج؟ إعطاء أمثلة على نماذج التدريب. كيف تختلف النماذج الثابتة عن النماذج الديناميكية؟ أعط أمثلة على النماذج الثابتة والديناميكية. ما هي النماذج المادية؟ ما هو نموذج المعلومات؟

نموذج(معامل لاتيني - قياس) هو كائن بديل للكائن الأصلي، مما يوفر دراسة بعض خصائص الأصل.

نموذج- كائن محدد تم إنشاؤه بغرض تلقي و (أو) تخزين المعلومات (في شكل صورة ذهنية أو وصف عن طريق العلامات أو نظام مادي)، مما يعكس خصائص الكائن وخصائصه واتصالاته - أصل الكائن طبيعة تعسفية ضرورية للمشكلة التي يحلها الموضوع.

النمذجة– عملية إنشاء واستخدام النموذج.

أهداف النمذجة

• معرفة الواقع
• إجراء التجارب
• التصميم والإدارة
• التنبؤ بسلوك الأشياء
• تدريب وتعليم المتخصصين
• معالجة البيانات

التصنيف حسب نموذج العرض

1. مادة- إعادة إنتاج الخصائص الهندسية والفيزيائية للأصل ويكون لها دائمًا تجسيد حقيقي (ألعاب الأطفال، البصرية وسائل تعليمية، تخطيطات، نماذج السيارات والطائرات، الخ).
   • أ) مقياس مماثل هندسيًا، يعيد إنتاج الخصائص المكانية والهندسية للأصل بغض النظر عن الركيزة (نماذج المباني والهياكل، والنماذج التعليمية، وما إلى ذلك)؛
   • ب) بناءً على نظرية التشابه، مثل الركيزة، وإعادة إنتاج خصائص وخصائص الأصل من نفس طبيعة النموذج مع القياس في المكان والزمان (النماذج الهيدروديناميكية للسفن، ونماذج التطهير للطائرات)؛
   • ج) الأدوات التناظرية التي تعيد إنتاج الخصائص والخصائص المدروسة للكائن الأصلي في كائن نمذجة ذي طبيعة مختلفة بناءً على بعض أنظمة القياس المباشر (نوع من النمذجة التناظرية الإلكترونية).
2. معلومة- مجموعة من المعلومات التي تميز خصائص وحالات الكائن والعملية والظاهرة وكذلك علاقتها بالعالم الخارجي).
   • 2.1. لفظي - الوصف اللفظيعلى لغة طبيعية).
   • 2.2. مبدع- نموذج المعلومات معبراً عنه بعلامات خاصة (بواسطة أي لغة رسمية).
     • 2.2.1. رياضي - الوصف الرياضيالعلاقات بين الخصائص الكمية لكائن النمذجة.
     • 2.2.2. الرسم - الخرائط والرسومات والرسوم البيانية والرسوم البيانية والرسوم البيانية والرسوم البيانية للنظام.
     • 2.2.3. جدولي - الجداول: خاصية الكائن، كائن الكائن، المصفوفات الثنائية وما إلى ذلك.
3. مثالي- نقطة مادية، جسم جامد تمامًا، بندول رياضي، غاز مثالي، ما لا نهاية، نقطة هندسية، إلخ....
   • 3.1. غير رسميةالنماذج هي أنظمة أفكار حول الكائن الأصلي الذي تطور في الدماغ البشري.
   • 3.2. رسمية جزئيا.
     • 3.2.1. لفظي - وصف لخصائص وخصائص الأصل في بعض اللغات الطبيعية (المواد النصية لوثائق المشروع، الوصف اللفظي لنتائج التجربة الفنية).
     • 3.2.2. الأيقونية الرسومية - ميزات وخصائص وخصائص الأصل التي يمكن الوصول إليها فعليًا أو على الأقل نظريًا بشكل مباشر الإدراك البصري(رسومات فنية، خرائط تكنولوجية).
     • 3.2.3. الشروط الرسومية - بيانات من الملاحظات والدراسات التجريبية في شكل رسوم بيانية ورسوم بيانية ورسوم بيانية.
   • 3.3. رسمية تماما(النماذج الرياضية.

خصائص النموذج

• فرع الشجره: يعرض النموذج النسخة الأصلية فقط في عدد محدودعلاقاتها، وعلاوة على ذلك، موارد النمذجة محدودة؛
• تبسيط: يعرض النموذج الجوانب الأساسية للكائن فقط؛
• تقريب: يتم تمثيل الواقع بشكل تقريبي أو تقريبي بواسطة النموذج؛
• قدرة: مدى نجاح النموذج في وصف النظام الذي تتم نمذجته؛
• محتوى المعلومات: يجب أن يحتوي النموذج على معلومات كافية عن النظام - في إطار الفرضيات المعتمدة عند بناء النموذج؛
• الإمكانية: إمكانية التنبؤ بالنموذج وخصائصه؛
• تعقيد: سهولة الاستعمال؛
• الاكتمال: تؤخذ جميع الخصائص الضرورية في الاعتبار؛
• القدرة على التكيف.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى:

1. النموذج عبارة عن "بنية رباعية" مكوناتها هي الذات؛ تم حل المشكلة عن طريق الموضوع؛ الكائن الأصلي ولغة الوصف أو طريقة إعادة إنتاج النموذج. تلعب المشكلة التي يحلها الموضوع دورًا خاصًا في بنية النموذج المعمم. خارج سياق المشكلة أو فئة المشاكل، ليس لمفهوم النموذج أي معنى.
2. يتوافق كل كائن مادي، بشكل عام، مع مجموعة لا حصر لها من النماذج الكافية بشكل متساوٍ، ولكنها مختلفة بشكل أساسي، المرتبطة بمهام مختلفة.
3. ويتوافق زوج المهام والكائنات أيضًا مع العديد من النماذج التي تحتوي، من حيث المبدأ، على نفس المعلومات، ولكنها تختلف في أشكال عرضها أو إعادة إنتاجها.
4. النموذج، حسب التعريف، هو دائمًا مجرد تشابه نسبي وتقريبي للكائن الأصلي معلوماتياأفقر في الأساس من الأخير. هذه هي ملكيتها الأساسية.
5. إن الطبيعة التعسفية للكائن الأصلي، والتي تظهر في التعريف المقبول، تعني أن هذا الكائن يمكن أن يكون ماديًا، ويمكن أن يكون ذا طبيعة إعلامية بحتة، وأخيرًا، يمكن أن يكون مركبًا من مواد وعناصر غير متجانسة. مكونات المعلومات. ومع ذلك، بغض النظر عن طبيعة الكائن، وطبيعة المشكلة التي يتم حلها وطريقة التنفيذ، فإن النموذج هو تكوين معلومات.
6. من الأمور الخاصة، ولكنها مهمة جدًا للتخصصات العلمية والتقنية المتقدمة نظريًا، الحالة عندما لا يلعب دور كائن النمذجة في مشكلة بحثية أو تطبيقية من خلال جزء من العالم الحقيقي الذي يتم النظر فيه بشكل مباشر، ولكن من خلال بعض البنية المثالية، أي. في الواقع، نموذج آخر، تم إنشاؤه سابقًا وموثوقًا به عمليًا. يمكن إجراء مثل هذه النمذجة الثانوية، وفي الحالة العامة n-fold، باستخدام الأساليب النظرية مع التحقق اللاحق من النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام البيانات التجريبية، وهو أمر نموذجي للعلوم الطبيعية الأساسية. في مجالات المعرفة الأقل تطورًا من الناحية النظرية (علم الأحياء، وبعض التخصصات التقنية)، يتضمن النموذج الثانوي عادةً معلومات تجريبية لا تغطيها النظريات الحالية.

بالنسبة للنماذج، يمكن إجراء أنواع مختلفة من التصنيفات اعتمادًا على خاصية واحدة أو أكثر مشتركة لمجموعة معينة من النماذج.

يتم تحديد الأنواع الأكثر شيوعًا لتصنيف النماذج من خلال الخصائص التالية:

مجال الاستخدام.

مع مراعاة عامل الزمن (الديناميكية) في النموذج.

فرع المعرفة.

طريقة عرض النماذج .

التصنيف حسب مجال الاستخدام

إذا نظرنا إلى النماذج من وجهة نظر لماذا ولأي غرض يتم استخدامها، فيمكننا تطبيق التصنيف الموضح في الشكل. 1.

أرز. 1.تصنيف النماذج حسب مجال الاستخدام

نماذج التدريب تستخدم في التدريس. يمكن أن تكون هذه أدوات مساعدة بصرية وأجهزة محاكاة مختلفة وبرامج تدريبية.

نماذج من ذوي الخبرة - هذه نسخ مصغرة أو مكبرة من الكائن المصمم. ويطلق عليهم أيضا على نطاق واسعوتستخدم لدراسة كائن ما والتنبؤ بخصائصه المستقبلية. على سبيل المثال، تم "نفخ" نموذج لجناح طائرة في نفق هوائي لدراسة انسيابية الجناح؛ حتى أثناء تطوير المشروع، يساعد نموذج المحطة الكهرومائية على حل المشاكل الهيدروليكية التقنية والبيئية والعديد من المشاكل الأخرى.

النماذج العلمية والتقنية يتم إنشاؤها لدراسة العمليات والظواهر. وتشمل هذه النماذج جهازاً لإنتاج التفريغ الكهربائي البرقي، ونموذجاً لحركة كواكب المجموعة الشمسية، ونموذجاً لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي.

نماذج اللعبة - هذه أنواع مختلفة من الألعاب: الأعمال التجارية والاقتصادية والعسكرية. بمساعدة هذه النماذج، من الممكن حل حالات الصراع، وتوفير المساعدة النفسية، وإعادة إنتاج سلوك الكائن في مواقف مختلفة.

نماذج المحاكاة لا تعكس الواقع بدرجات متفاوتة من الدقة فحسب، بل تقلده. يتم تكرار تجربة النموذج عدة مرات مع بيانات أولية مختلفة من أجل دراسة وتقييم عواقب أي إجراءات على الوضع الحقيقي، أو يتم إجراؤها في وقت واحد مع العديد من الكائنات الأخرى المشابهة، ولكن يتم وضعها في ظل ظروف مختلفة. وبناء على نتائج الدراسة تم استخلاص الاستنتاجات. تسمى هذه الطريقة لاختيار الحل الصحيح المحاولة و الخطأ. على سبيل المثال، في عدد من التجارب، يتم اختبار دواء جديد على الفئران لتحديد الآثار الجانبية وتوضيح الجرعات.

إن أي إصلاح اقتصادي يتم تنفيذه في البلاد يؤثر على مصالح جميع شرائح المجتمع. لذلك يجب التفكير فيها بعناية وتوقع نتائجها. ولكن نفذ حقيقيالتجارب في هذا المجال تكاد تكون مستحيلة، لذلك يلجأون إلى المحاكاة.

التصنيف مع مراعاة عامل الوقت (الديناميكيات)

أرز. 2.تصنيف النماذج حسب عامل الوقت

نماذج ثابتة تعكس الكائن في لحظة معينةالزمن، دون الأخذ بعين الاعتبار التغيرات التي تطرأ عليه. لا يوجد عامل الوقت في هذه النماذج.

مثال نموذج ثابتيمكن أن يكون بمثابة نموذج أو رسم لجزيء الماء المكون من ذرات الهيدروجين والأكسجين ( الانزلاق).

النماذج الديناميكية تعكس عملية تغير الكائن مع مرور الوقت.

تعتبر التجربة الكيميائية التي يتم إجراؤها في المختبر مثالاً للنموذج الديناميكي ( الانزلاق). ومن المعروف أن الأكسجين يتفاعل مع الهيدروجين لإطلاق الطاقة. لذلك، حتى مع وجود كميات صغيرة من المواد الأولية، فإن التفاعل يكون مصحوبًا بضجة عالية. وبالتالي، يسمح لنا النموذج بالتنبؤ بالعواقب المحتملة للجمع بين هذه المواد الشائعة في الطبيعة والحيوية للإنسان.

من الممكن دراسة نفس الكائن باستخدام النماذج الثابتة والديناميكية.على سبيل المثال، عند بناء منزل، يتم حساب قوة ومقاومة الحمل المستمر لأساساته وجدرانه وعوارضه - وهذا نموذج ثابت للمبنى. ولكن من الضروري أيضًا ضمان مقاومة الرياح وحركة المياه الجوفية والاهتزازات الزلزالية وغيرها من العوامل المتغيرة بمرور الوقت. يمكن حل هذه المشكلة باستخدام النماذج الديناميكية.

التصنيف حسب فرع المعرفة

يمكن تمييز الأنواع التالية من النماذج: بدني (على سبيل المثال، قوانين نيوتن)؛المواد الكيميائية (على سبيل المثال، تقطير النفط)؛جغرافيا ه(تفاعلي الخرائط الجغرافية);تاريخي (شجرة العائلة);الاجتماعية ; اقتصادي (انظر الشكل 3)،رياضي (على سبيل المثال، نموذج رياضي لطيران المقذوف)وما إلى ذلك وهلم جرا. (الانزلاق)

التصنيف حسب طريقة العرض

أرز. 4. تصنيف النماذج حسب طريقة العرض

ووفقاً لهذا التصنيف تنقسم النماذج إلى مجموعتين كبيرتين: مادة(وإلا يطلق عليهم اسم الموضوع) و معلوماتية(خلاصة).

نماذج مادية وإلا فإنه يمكن أن يسمى موضوع,بدني. إنها تستنسخ الخصائص الهندسية والفيزيائية للأصل ولها دائمًا تجسيد حقيقي.

النماذج المادية هي، على سبيل المثال، الخرائط عند دراسة التاريخ والجغرافيا، ومخططات النظام الشمسي والسماء المرصعة بالنجوم، ونموذج لصاروخ متعدد المراحل، وما إلى ذلك.

نماذج المواد هي أيضًا تجارب فيزيائية وكيميائية مختلفة. أنها تحاكي العمليات، مثل التفاعل بين الهيدروجين والأكسجين.

نموذج المعلومات - مجموعة من المعلومات التي تميز خصائص وحالات الكائن والعملية والظاهرة وكذلك العلاقة مع العالم الخارجي. نموذج المعلومات - هذا وصف للكائن.

المعلومات التي تميز كائنًا أو عملية يمكن أن يكون لها أحجام وأشكال عرض مختلفة، ويتم التعبير عنها بطرق مختلفة.

نماذج المعلومات الإشارة واللفظية

تشمل نماذج المعلومات لفظي(من اللاتينية "لفظي" - شفهي) النماذج التي تم الحصول عليها نتيجة للتفكير والاستدلال. يمكن أن تظل عقلية أو يتم التعبير عنها لفظيًا. وتشمل هذه النماذج فكرة نشأت في ذهن المخترع، وموضوعًا موسيقيًا لمع في ذهن الملحن، وقافية لا تزال تتردد في ذهن الشاعر.

النموذج اللفظي- نموذج المعلومات في شكل عقلي أو محادثة.

نموذج مبدع- نموذج معلوماتي يتم التعبير عنه بعلامات خاصة، أي بواسطة أي لغة رسمية.

النماذج المميزة موجودة في كل مكان حولنا. هذه هي الرسومات والنصوص والرسوم البيانية والرسوم البيانية. عادة ما تكون النماذج اللفظية والرمزية مترابطة. فالصورة الذهنية المتولدة في دماغ الإنسان يمكن وضعها في شكل رمزي. وعلى العكس من ذلك فإن النموذج الرمزي يساعد على تكوين صورة ذهنية صحيحة في العقل.

تشمل النماذج المميزة ما يلي:

النماذج الرياضيةهي نماذج بنيت باستخدام المفاهيم الرياضيةوالصيغ. على سبيل المثال، نموذج للحركة المستقيمة المتسارعة بشكل منتظم:

خاص- قدم على لغات خاصة(الملاحظات، الصيغ الكيميائية)؛

خوارزمي- البرامج.

هناك طرق أخرى لتصنيف نماذج المعلومات.

اعتمادا على الهيكلتنقسم نماذج المعلومات إلى:

مجدول؛

الهرمية؛

في مجدولفي نموذج المعلومات يتم عرض الكائنات أو خصائصها على شكل قائمة، وتوضع قيمها في خلايا الجدول. مثال على النموذج الجدولي الكيميائي هو جدول مندليف الدوري للعناصر.

في الهرميةفي نموذج المعلومات، يتم توزيع الكائنات عبر المستويات، حيث تكون عناصر المستوى الأدنى جزءًا من أحد عناصر المستوى الأعلى. يتم بناء هذه النماذج في عملية تصنيف الكائنات. ومن الأمثلة على ذلك نموذج تصنيف أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

شبكةتُستخدم نماذج المعلومات لوصف الأنظمة التي يكون فيها الاتصال بين العناصر ذو بنية معقدة (على سبيل المثال، بنية الإنترنت).

نماذج الكمبيوتر وغير الكمبيوتر

يتعامل علم الحاسوب مع النماذج التي يمكن إنشاؤها وفحصها باستخدام الحاسوب. في هذه الحالة، يتم تقسيم النماذج إلى حاسوبو غير الكمبيوتر.

نموذج الكمبيوتر هو نموذج يتم تنفيذه عن طريق بيئة برمجية.

حاليا هناك نوعان حاسوبعارضات ازياء:

الهيكلية الوظيفيةوالتي تمثل صورة تقليدية لكائن موصوف باستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر؛

تقليد، يمثل برنامجًا أو مجموعة من البرامج، والذي يسمح لك بإعادة إنتاج عمليات عمل الكائن في ظل ظروف مختلفة.

من الصعب المبالغة في تقدير أهمية النمذجة الحاسوبية. فهم يلجأون إليه عند دراسة الأنظمة المعقدة في مختلف مجالات العلوم، وعند إنشاء صور للحيوانات والنباتات والمباني المختفية وما إلى ذلك. ومن النادر أن يقوم مخرج سينمائي اليوم بالاستغناء عن تأثيرات الكمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك، تعد النمذجة الحاسوبية الحديثة أداة قوية لتطوير العلوم.

المراحل الرئيسية للنمذجة الحاسوبية

يتم تحديد جميع المراحل من خلال المهمة وأهداف النمذجة. وبشكل عام يمكن تمثيل عملية بناء ودراسة النموذج من خلال الرسم البياني التالي: ( الانزلاق)

أرز. 5.مراحل النمذجة الحاسوبية

المرحلة الأولى -صياغة المشكلةيشمل مراحل: وصف المشكلة، وتحديد الغرض من النمذجة، وتحليل الكائن.الأخطاء في تحديد المشكلة تؤدي إلى أشد العواقب!

وصف المهمة

تمت صياغة المشكلة باللغة العادية. واستنادا إلى طبيعة الصياغة، يمكن تقسيم جميع المشاكل إلى مجموعتين رئيسيتين. تتضمن المجموعة الأولى مهام من الضروري فيها دراسة كيفية تغير خصائص الكائن تحت تأثير ما عليه، " ماذا يحدث إذا؟...».

على سبيل المثال، ماذا يحدث إذا تم وضع قرص مغناطيسي بجوار المغناطيس؟

في المهام التي تنتمي إلى المجموعة الثانية، من الضروري تحديد التأثير الذي يجب إحداثه على كائن ما بحيث تلبي معلماته شرطًا محددًا معينًا، " كيف افعلها؟..».

تحديد الغرض من المحاكاة

في هذه المرحلة، من الضروري تسليط الضوء على العديد من الخصائص (المعلمات) للكائن بارِز. لقد قلنا بالفعل أنه بالنسبة لنفس الكائن، ولأغراض النمذجة المختلفة، سيتم اعتبار خصائص مختلفة ضرورية.

على سبيل المثال، إذا كنت تقوم ببناء يخت نموذجي للمشاركة في مسابقات السفن النموذجية، فستكون مهتمًا أولاً بخصائصه القابلة للملاحة. سوف تحل المشكلة "كيف تفعل ذلك...؟"

وأولئك الذين يسافرون في رحلة بحرية على متن يخت، بالإضافة إلى نفس المعلمات، سيكونون مهتمين بالهيكل الداخلي: عدد الطوابق، والراحة، وما إلى ذلك.

بالنسبة لمصمم اليخوت الذي يقوم ببناء نموذج محاكاة حاسوبي لاختبار موثوقية التصميم في الظروف العاصفة، فإن نموذج اليخت سيكون عبارة عن تغيير في الصورة ومعلمات التصميم على شاشة المراقبة عندما تتغير قيم معلمات الإدخال. سوف يحل المشكلة "ماذا سيحدث لو...؟"

يتيح لك تحديد الغرض من النمذجة تحديد البيانات الأولية بوضوح، وما هو المطلوب الحصول عليه كمخرجات، وما هي خصائص الكائن التي يمكن إهمالها. وهكذا تم بناؤه النموذج اللفظيمهام.

تحليل الكائنات يتضمن تحديدًا واضحًا للكائن النموذجي وخصائصه الرئيسية.

المرحلة الثانية -إضفاء الطابع الرسمي على المهمةالمرتبطة بالخلق نموذج رسميأي نموذج مكتوب بلغة رسمية ما. على سبيل المثال، تعتبر بيانات التعداد المقدمة في شكل جدول أو رسم بياني نموذجًا رسميًا.

في بالمعنى العامإضفاء الطابع الرسمي - هذا هو اختزال الخصائص والخصائص الأساسية لكائن النمذجة إلى النموذج المحدد.

نموذج رسمي - إنه نموذج تم الحصول عليه نتيجة لإضفاء الطابع الرسمي.

لحل مشكلة على جهاز كمبيوتر، لغة الرياضيات هي الأكثر ملاءمة. في مثل هذا النموذج، يتم إصلاح العلاقة بين البيانات الأولية والنتائج النهائية باستخدام صيغ مختلفة، كما يتم فرض قيود على القيم المسموح بها للمعلمات.

المرحلة الثالثة -تطوير نموذج الكمبيوتريبدأ باختيار أداة النمذجة، وبعبارة أخرى، البيئة البرمجية التي سيتم إنشاء النموذج وفحصه.

هذا الاختيار يعتمد خوارزميةبناء نموذج الكمبيوتر، وكذلك شكل عرضه. في بيئة البرمجة هذا هو برنامج، مكتوبة باللغة المناسبة. في بيئات التطبيقات (جداول البيانات، نظم إدارة قواعد البيانات، محرري الرسوم البيانيةإلخ) - هذا تسلسل الأساليب التكنولوجية، مما يؤدي إلى حل المشكلة.

تجدر الإشارة إلى أنه يمكن حل نفس المشكلة باستخدام بيئات مختلفة. يعتمد اختيار أداة النمذجة، في المقام الأول، على القدرات الحقيقية، التقنية والمادية.

المرحلة الرابعة -تجربة الكمبيوتريتضمن مرحلتين: اختبار النموذجو إجراء البحوث.

اختبار النموذج - عملية التحقق من صحة بناء النموذج.

في هذه المرحلة يتم التحقق من الخوارزمية المطورة لبناء النموذج ومدى ملاءمة النموذج الناتج لموضوع النمذجة والغرض منها.

للتحقق من صحة خوارزمية بناء النموذج، يتم استخدام بيانات الاختبار، والتي يتم الحصول على النتيجة النهائية لها معروفة مسبقا(عادة ما يتم تعريفه يدويا). إذا كانت النتائج متطابقة، فهذا يعني أنه تم تطوير الخوارزمية بشكل صحيح، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فنحن بحاجة إلى البحث عن سبب التناقض بينهما والقضاء عليه.

يجب أن يكون الاختبار مستهدفًا ومنهجيًا، ويجب أن يحدث تعقيد بيانات الاختبار تدريجيًا. للتأكد من أن النموذج المبني يعكس بشكل صحيح خصائص الأصل التي تعتبر ضرورية لغرض النمذجة، أي أنه كاف، فمن الضروري تحديد بيانات الاختبار التي تعكس الوضع الحقيقي.

مستويات اختبار البرمجيات

اختبار الوحدة (اختبار الوحدة)- يتم اختبار الحد الأدنى من المكونات الممكنة للاختبار، على سبيل المثال، فئة أو وظيفة منفصلة. غالبًا ما يتم إجراء اختبار الوحدة بواسطة مطوري البرامج.

اختبار التكامل- يتم اختبار الواجهات بين المكونات والأنظمة الفرعية. إذا كان هناك احتياطي زمني في هذه المرحلة، فسيتم إجراء الاختبار بشكل متكرر، مع الإدماج التدريجي للأنظمة الفرعية اللاحقة.

اختبار النظام- يتم اختبار النظام المتكامل للتأكد من مطابقته للمتطلبات.

اختبار ألفا- تقليد العمل الحقيقي مع النظام من قبل المطورين المتفرغين، أو العمل الحقيقي مع النظام من قبل المستخدمين/العملاء المحتملين. في أغلب الأحيان، يتم إجراء اختبار ألفا في مرحلة مبكرة من تطوير المنتج.، ولكن في بعض الحالات يمكن استخدامه على المنتج النهائي كاختبار قبول داخلي.

اختبار بيتا- في بعض الحالات، يتم توزيع نسخة محدودة (من حيث الأداء الوظيفي أو وقت التشغيل) على مجموعة معينة من الأشخاص للتأكد من أن المنتج يحتوي على أخطاء قليلة. في بعض الأحيان يتم إجراء اختبار بيتا للحصول على تعليقحول المنتج من مستخدميه في المستقبل.

في كثير من الأحيان بالنسبة للبرامج المجانية/مفتوحة المصدر، تحدد مرحلة اختبار ألفا المحتوى الوظيفي للكود، ويميز اختبار بيتا مرحلة إصلاح الأخطاء. في الوقت نفسه، كقاعدة عامة، في كل مرحلة من مراحل التطوير، تتوفر النتائج المتوسطة للعمل للمستخدمين النهائيين.

اختبار الصندوق الأبيض

في اختبار اللغة المهنية، تشير العبارات "اختبار الصندوق الأبيض" و"اختبار الصندوق الأسود" إلى ما إذا كان مطور الاختبار لديه حق الوصول إلى الكود المصدري للبرنامج قيد الاختبار.

اختبار الصندوق الأبيض- الاختبار الذي يستطيع فيه المختبر الوصول إلى الكود. بالإضافة إلى حقيقة أن المختبر يمكنه مراجعة الكود، يمكنه أيضًا كتابة كود يستخدم مكتبات منتج برمجي موجود.

اسم آخر لهذه الطريقة هو الاختبار الهيكلي.

اختبار الصندوق الأسود

يعتمد اختبار الصندوق الأسود على فكرة أنه لا يمكن تحديد سلوك النظام إلا من خلال فحص مدخلاته ومخرجاته المقابلة. اسم آخر لهذه الطريقة هو الاختبار الوظيفي.

يوفر جهاز الاختبار بيانات الإدخال إلى مكون أو نظام ويفحص بيانات الإخراج المقابلة. طريقة معالجة البيانات وكيفية الحصول على البيانات المخرجة غير معروفة، فهي مغلقة في “الصندوق الأسود”.

البحث النموذجي

لا يمكنك الانتقال إلى هذه المرحلة من تجربة الكمبيوتر إلا بعد نجاح اختبار النموذج، والتأكد من إنشاء النموذج المطلوب دراسته بالضبط.

المرحلة الخامسة -تحليل النتائجهو المفتاح لعملية النمذجة. وبناء على نتائج هذه المرحلة يتم اتخاذ القرار: مواصلة البحث أو إنهائه.

إذا كانت النتائج لا تتوافق مع أهداف المهمة، فهذا يعني أنه تم ارتكاب أخطاء في المراحل السابقة. في هذه الحالة فمن الضروري ضبط النموذجأي العودة إلى إحدى المراحل السابقة. يتم تكرار العملية حتى تحقق نتائج تجربة الكمبيوتر أهداف النمذجة.

إن مشكلة تصنيف النماذج، مثل أي ظواهر وعمليات وأنظمة معقدة إلى حد ما، معقدة ومتعددة الأوجه ومستعصية على الحل. والسبب الموضوعي هو أن الباحث مهتم فقط بخاصية واحدة للنظام (الكائن، العملية، الظاهرة)، والتي تم إنشاء النموذج لعرضها. لذلك، يمكن أن يعتمد التصنيف على العديد من الخصائص المختلفة: طريقة الوصف، والغرض الوظيفي، ودرجة التفاصيل، والخصائص الهيكلية، والنطاق، وما إلى ذلك.

دعونا نلقي نظرة على بعض فئات النماذج.

1. حسب الغرض من النماذج يتم تمييزها:

البحث (المعرفي، المعرفي)، المصمم لتوليد المعرفة من خلال دراسة خصائص الشيء؛

تعليمية، مصممة لنقل المعرفة حول الكائن قيد الدراسة؛

العمال (البراغماتيون) مصممون للتوليد الإجراءات الصحيحةفي عملية تحقيق الهدف.

وتشمل نماذج البحث المدرجات شبه الطبيعية، والنماذج الفيزيائية، والنماذج الرياضية. لاحظ أن نماذج البحث يمكن أن تكون بمثابة نماذج تعليمية إذا كان المقصود منها نقل المعرفة حول خصائص كائن ما. تتضمن أمثلة نماذج العمل ما يلي: الروبوت؛ الطيار الآلي. نموذج رياضي لكائن مدمج في نظام التحكم أو المراقبة؛ القلب الاصطناعي، الخ. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون نماذج البحث والتدريس أقرب إلى الواقع، ويجب أن تعكس نماذج العمل هذا الواقع. ولا توجد حدود واضحة بين هذه النماذج. على سبيل المثال، يمكن استخدام نموذج بحثي يعكس بشكل مناسب خصائص كائن ما كنموذج عملي. نماذج البحث هي حاملة للمعرفة الجديدة، والنماذج التعليمية تربط المعرفة القديمة بأخرى جديدة. تعمل نماذج العمل على تحسين المعرفة المتراكمة في شكل إجراءات مثالية لأداء وظائف معينة يكون من المرغوب تنفيذه.

2. بناءً على انعكاس أوضاع تشغيل النظام، يتم تمييز ما يلي:

النماذج الثابتة التي تعكس أوضاع تشغيل (توازن) الحالة المستقرة للنظام؛

ديناميكية، والتي تعكس أوضاع التشغيل غير المستقرة (غير المتوازنة، العابرة) للنظام.

تنعكس أوضاع التشغيل الثابتة للعناصر والأشياء والأنظمة في خصائصها الثابتة (الخطية وغير الخطية) ويتم وصفها من خلال التبعيات الوظيفية الجبرية المقابلة.

3. بناءً على طريقة إنشاء (بناء) النماذج يتم تمييزها:

النماذج المجردة (الاستنتاجية، التأملية، المثالية) المبنية عن طريق التفكير على أساس وعينا؛

النماذج المادية (المادية والحقيقية) التي تم إنشاؤها عن طريق العالم المادي لتعكس أشياءه وعملياته وما إلى ذلك.

النماذج المجردة هي هياكل مثالية في أذهاننا في شكل صور أو أفكار حول بعض الظواهر الفيزيائية والعمليات والمواقف والأشياء والأنظمة. تتضمن أمثلة النماذج المجردة أي فرضية حول خصائص المادة، وافتراضات حول السلوك نظام معقدفي ظل ظروف عدم اليقين أو نظرية جديدة حول بنية الأنظمة المعقدة. النمذجة المثالية (الاستنتاجية) مبنية على نماذج مجردة وعلى القياس التأملي (التشابه) بين النموذج M والنموذج S الأصلي. هناك نوعان من النمذجة المثالية: رسمية وغير رسمية (بديهية). تشتمل النماذج المجردة الرسمية على نماذج رمزية، بما في ذلك البنيات الرياضية واللغوية (لغات البرمجة واللغات الطبيعية) بالإضافة إلى قواعد تحويلها وتفسيرها. تتضمن أمثلة النماذج المميزة الرسومات والمخططات والرسوم البيانية والصيغ وما إلى ذلك. النمذجة الرياضية - حالة خاصةالنمذجة الأيقونية. هنا يتم تحويل الصيغ بناءً على قواعد المنطق والرياضيات.

النموذج الرياضي هو كائن له المراسلات الفردية التالية مع النموذج الأولي: 1) الهياكل، أي. تكوين العناصر والروابط بينها؛ 2) معادلات تصف خواص هذه العناصر وارتباطاتها. في هذه الحالة، يمكن تفسير النموذج الرياضي لنظام معقد على أنه مجموعة من النماذج الرياضية للعناصر المترابطة والمتفاعلة مع بعضها البعض وتعكس بشكل مناسب الخصائص التآزرية للنظام.

في النمذجة التصويرية، يتم بناء النماذج من أي عناصر مرئية (الكرات المرنة، وتدفقات السوائل، ومسارات الأجسام، وما إلى ذلك). يتم إجراء تحليل النماذج التصويرية عقليًا ويمكن تصنيفها على أنها نمذجة رسمية في حالة إضفاء الطابع الرسمي على قواعد تفاعل الصور بشكل واضح. يستخدم هذا النوع من النمذجة في التجربة الفكرية.

يعد مشروع الدبلوم هذا محاولة لتعريف علماء الاجتماع بالأجهزة الرياضية والأساليب الحديثة لحل المشكلات الاجتماعية. فيما يلي قائمة جزئية بهذه المهام:

معالجة وتحليل البيانات المسحية والدراسات الاجتماعية الأخرى

بناء النماذج الرياضية للعمليات والظواهر الاجتماعية

تفسير الظواهر الاجتماعية والتنبؤ بها

تتكون النمذجة الرياضية من استبدال كائن حقيقي بنموذجه الرياضي ثم دراسة الأخير. يعتمد نوع النموذج الرياضي على طبيعة الكائن الحقيقي ومهام دراسة الكائن والموثوقية والدقة المطلوبة في حل هذه المشكلة.

القياس متعدد الأبعاد عبارة عن مجموعة أدوات رياضية مصممة لمعالجة البيانات المتعلقة بالعلاقات بين الكائنات قيد الدراسة من أجل تمثيل هذه الكائنات في شكل نقاط في مساحة إدراكية معينة. تسمح لك هذه الطريقة بتحديد وتفسير الميزات الكامنة (أي المخفية وغير القابلة للملاحظة مباشرة) التي تشرح الروابط بين الكائنات قيد الدراسة. يعتبر الدليل طريقة تورجرسون المترية بمثابة طريقة قياس متعددة الأبعاد.

مهمة أخرى لمعالجة البيانات هي تقليل أبعاد البيانات، مما يؤدي إلى فقدان أقل قدر من المعلومات. وهذا يسمح، أولاً، بالتخلص من "الضوضاء"، أي. قطعة من البيانات التي لا تحتوي على معلومات مفيدة، والأخطاء والأخطاء. ثانياً، كلما كان حجم البيانات أصغر، كان من الأسهل دراستها وتفسيرها. تعتبر طريقة المكون الرئيسي بمثابة أداة لتقليل أبعاد البيانات.

يتم تصميم جميع العمليات التي تتطور بمرور الوقت ولها علاقة السبب والنتيجة باستخدام المعادلات التفاضلية (في حالة وصف النظام بخاصية واحدة) وأنظمة المعادلات التفاضلية (عندما يكون هناك العديد من هذه الخصائص). وكمثال على نمذجة مثل هذه العمليات، يأخذ الدليل في الاعتبار عدة أمثلة للنمو السكاني في نظام بيئي مغلق معين.

أول مجموعتين كبيرتين: مادية وإعلامية. يبدو أن أسماء هذه المجموعات تشير إلى المادة المصنوعة منها النماذج.

نماذج ماديةوإلا فإنه يمكن أن يطلق عليه الموضوعية والمادية. إنها تستنسخ الخصائص الهندسية والفيزيائية للأصل ولها دائمًا تجسيد حقيقي. تحدد النماذج المادية النهج المادي القائم على الحواس لدراسة الكائن (العملية، الظاهرة)، وما يمكن رؤيته، ولمسه، وسماعه، وما إلى ذلك.

أمثلة:العاب اطفال. الكتب المدرسية والتجارب الفيزيائية والكيميائية والخرائط الجغرافية ومخططات النظام الشمسي والسماء المرصعة بالنجوم وغير ذلك الكثير.

3.1. نماذج المعلوماتلا يمكن لمسها أو رؤيتها بأعيننا، فهي لا تحتوي على تجسيد مادي، لأنها مبنية فقط على المعلومات. تعتمد طريقة النمذجة هذه على منهج معلوماتي لدراسة الواقع المحيط. نماذج المعلومات هي مجموعة من المعلومات التي تميز خصائص وحالات الكائن والعملية والظاهرة وكذلك العلاقة مع العالم الخارجي. المعلومات التي تميز كائنًا أو عملية يمكن أن يكون لها أحجام وأشكال عرض مختلفة، ويتم التعبير عنها بطرق مختلفة. وهذا التنوع لا حدود له مثل قدرات كل شخص وخياله. في نماذج المعلومات هناك الإشارة واللفظيةعارضات ازياء.

3.2.1. نموذج الإشارة هو نموذج معلومات يتم التعبير عنه بإشارات خاصة، أي بواسطة أي لغة رسمية. هذه هي الرسومات والنصوص والرسوم البيانية والرسوم البيانية. وفقًا لطريقة التنفيذ، يمكن تقسيم النماذج المميزة إلى نماذج حاسوبية وغير حاسوبية.

3.2.2. النموذج اللفظي (من اللاتينية "لفظي" - شفهي) هو نموذج معلومات في شكل عقلي أو منطوق. هذه هي النماذج التي تم الحصول عليها نتيجة للتفكير والاستدلال. يمكن أن تظل عقلية أو يتم التعبير عنها لفظيًا. ومن الأمثلة على هذا النموذج سلوكنا عند عبور الشارع. يقوم الشخص بتحليل الوضع على الطريق (ما تظهره إشارة المرور، وبأي سرعة وعلى أي مسافة تتحرك السيارات، وما إلى ذلك) ويطور نموذج سلوكه الخاص. إذا تم تصميم الوضع بنجاح، فسيكون الانتقال آمنا؛ وإذا لم يكن الأمر كذلك، فقد يحدث حادث. تشمل هذه النماذج الفكرة التي نشأت في رأس المخترع، والموضوع الموسيقي الذي تومض من خلال رأس الملحن، والقافية التي بدت في رأس الشاعر. عادة ما تكون النماذج الإشارة واللفظية مترابطة. فالصورة الذهنية المتولدة في دماغ الإنسان يمكن أن تلبس معنى

تصنيف النموذج

الشكل 4.2 تصنيف النموذج

شكل مزور. وعلى العكس من ذلك فإن النموذج الرمزي يساعد على تكوين الصورة الذهنية الصحيحة في العقل.

وفي المجتمع العلمي هناك أيضا طرق أخرى لتصنيف النماذج.على سبيل المثال، يمكن إجراء تصنيف النماذج وفقا للمعايير التالية:

حسب الغرض المقصود (1)؛

حسب طبيعة المهام المنجزة (2)؛

حسب النموذج (3).

دعونا نلقي نظرة على هذه التصنيفات بمزيد من التفصيل أدناه.

1. غرض خاصعارضات ازياء.

عادةً ما يحل الشخص في النشاط العملي مشكلتين - خبيرو بناء. في مهمة الخبراء، استنادا إلى المعلومات المتاحة، يتم التنبؤ بالماضي والحاضر والمستقبل. جوهر المهمة البناءة هو إنشاء شيء بخصائص معينة لحل المشكلات المتخصصة، ما يسمى وصفيالنماذج، والنماذج البناءة - التنظيمية.

النماذج الوصفية (وصفي، معرفي) تهدف إلى وصف خصائص أو سلوك الكائنات الحقيقية الموجودة. إنها شكل من أشكال تمثيل المعرفة حول الواقع.

مثال:مخطط المدينة، تقرير عن أنشطة الشركة وخصائصها.

يمكن تمييز أهداف النمذجة الوصفية اعتمادًا على المهام التي يتم حلها:

دراسة هدف (بحث علمي) - تعكس بشكل كامل ودقيق خصائص الكائن؛

إدارة -تعكس بشكل أكثر دقة خصائص الكائن في نطاق تشغيل التغييرات في معلماته؛

التوقع -بناء نموذج يمكنه التنبؤ بدقة أكبر بسلوك كائن ما في المستقبل؛

تعليم -تعكس الخصائص المدروسة للكائن في النموذج.

يتم بناء النموذج الوصفي وفقًا للمخطط التالي: ملاحظةخلف الكائن، الترميزالملاحظات باستخدام الكلمات والرموز، الصور الرسوميةو تثبيتنتائج مشفرة على شكل نموذج .

الشكل 4.3 تسلسل بناء نموذج وصفي

النماذج المعيارية (توجيهي وعملي) تهدف إلى الإشارة إلى أهداف النشاط وترتيب معين (خوارزمية) للإجراءات لتحقيقها. يحلون المشاكل تقريب الواقع من النموذجحيث أن النموذج يلعب دور المعيار أو العينة التي يتكيف معها الواقع نفسه ونتائجه.

أمثلة:القوانين، مواثيق المنظمات، خطط التنمية، خطط الأعمال، برامج العمل، قرارات الإدارة، مشاريع المباني والآلات وغيرها.

2. وظائف النماذج.يمكن تمييز الوظائف التالية التي تؤديها النماذج:

بحث- تستخدم في المعرفة العلمية.

عملي- تستخدم في الأنشطة العملية (التصميم والإدارة وما إلى ذلك)؛

تمرين– تستخدم لتدريب المهارات العملية للمتخصصين في مختلف المجالات؛

التعليمية- تنمية معارف ومهارات وقدرات الطلاب.

3. نموذج العرض التقديمي. النماذج على شكل:

بدني- الأجسام المادية المشابهة للأصل (نموذج طائرة تتم دراسته في نفق الرياح؛ نموذج السد)؛

لفظي(لفظي) – وصف لفظي لشيء ما (هيكل المؤسسة، مبدأ تشغيل الجهاز، مظهر الشخص)؛

رسم بياني- الوصف في النموذج الصور الرسومية(المخططات والخرائط والرسوم البيانية والرسوم البيانية)؛

مبدع– الوصف على شكل رموز وإشارات ( إشارات الطريق, حرف او رمزعلى الرسوم البيانية والعلاقات الرياضية. مجموعة متنوعة من النماذج المميزة هي النماذج الرياضية(أو الوصف الرياضي).

نهج آخر للتصنيف - على عملية النمذجة- أنواع النمذجة فيما يتعلق بالنظم الاجتماعية والاقتصادية، يمكن اقتراح التصنيف التالي لأنواع النمذجة:

· النمذجة المفاهيميةحيث يتم بمساعدة بعض العلامات والرموز الخاصة والعمليات عليها أو بمساعدة اللغات الطبيعية أو الاصطناعية تفسير الفكرة الرئيسية (المفهوم) فيما يتعلق بالكائن قيد الدراسة؛

· النمذجة بديهية,والتي تتلخص في تجربة فكرية تعتمد على الخبرة العملية للعمال (المستخدمة على نطاق واسع في الاقتصاد)؛

· النمذجة الفيزيائية,حيث يمثل النموذج والكائن المحاكي أشياء أو عمليات حقيقية ذات طبيعة فيزيائية متماثلة أو مختلفة، وبين العمليات في الكائن الأصلي وفي النموذج، يتم استيفاء علاقات تشابه معينة، ناتجة عن تشابه الظواهر الفيزيائية؛

· النمذجة الهيكلية الوظيفية، حيث النماذجهي الرسوم البيانية (الرسوم البيانية)، والرسوم البيانية، والرسومات، والرسوم البيانية، والجداول، والرسومات، تكملها قواعد خاصة لدمجها وتحويلها؛

· النمذجة الرياضية (المنطقية الرياضية).، حيث يتم تنفيذ النمذجة، بما في ذلك بناء النموذج، باستخدام الرياضيات والمنطق؛

نمذجة المحاكاة (البرمجيات).، حيث يكون النموذج المنطقي الرياضي للكائن قيد الدراسة عبارة عن خوارزمية لعمل الكائن، ويتم تنفيذها في النموذج حزمة البرامجللكمبيوتر. نمذجة المحاكاة هي النمذجة التي يتم فيها بناء أو وصف عملية أو ظاهرة أو كائن كما سيحدث في الواقع. يمكن تمثيل النموذج (طريقة "ألعاب الأعمال"، "المحكمة"، وما إلى ذلك) أو وصفه بنموذج رياضي منطقي على شكل حزمة برامج للكمبيوتر (النمذجة الحاسوبية) أو على شكل اقتصادي- النماذج الرياضية (وصف الاقتصادية و النظم الاجتماعيةوالعمليات). ينبغي إضافة بضع كلمات عنه النمذجة الحاسوبية، وهو تطوير لنمذجة المحاكاة. يمكن أن يكون الكمبيوتر مفيدًا في جميع أنواع النمذجة (باستثناء النمذجة المادية، حيث يمكن أيضًا استخدام الكمبيوتر، ولكن لغرض التحكم في عملية النمذجة). يمكن أن يكون موضوع النمذجة الحاسوبية: النشاط الاقتصادي لشركة أو بنك، مؤسسة صناعية، شبكة معلومات وكمبيوتر، العملية التكنولوجية، أي كائن حقيقيأو عملية مثل عملية التضخم. قد تختلف أغراض النمذجة الحاسوبية، ولكن في أغلب الأحيان تكون النمذجة إجراءً مركزيًا في تحليل النظام.

كل نهج لتصنيف النماذج له مزاياه وعيوبه وخصائصه واكتمال التغطية. ومن الواضح أنه لم يتم التوصل بعد إلى وجهة نظر موحدة بشأن هذه القضية.