4.1 Постановка задачи моделирования

Любая система может представляться некоторым набором, отличающихся друг от друга, моделей. Отличия могут содержаться в степени детализации и учете различных особенностей и режимов функционирования. Всеобъемлющую модель построить нереально (и не нужно).

Разработке модели предшествует постановка задачи моделирования для решения поставленной цели (задачи) исследования. Именно этой цели и должна соответствовать разрабатываемая математическая модель.

На этапе постановки задачи прежде всего необходимо определить цели моделирования и описать задачу исследований.

Необходимо помнить, что подобие процесса, протекающего в модели, реальному процессу не может быть целью. Это только условие правильного функционирования модели, да и то не всегда.

Основное требование к этапу постановки задачи – четкая формулировка основных понятий и предположений в терминах предметной области.

Именно эта, главная часть этапа неформализуема – здесь основную роль играют опыт и интуиция исследователя, который должен определить каким требованиям и в какой мере должна удовлетворять модель.

Изучение объекта продолжается в течение всего этапа постановки задачи, после анализа доступной информации может последовать определенная корректировка задачи исследования.

На этапе постановки задачи создаются содержательная и концептуальная модели системы (словесно-смысловое описание системы).

По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы:

- как изменятся характеристики объекта или процесса, при некотором воздействии на него (задачи типа что будет, если...);

- какое воздействие нужно произвести, чтобы произвести изменение характеристик объекта или процесса до определенных значений (задачи типа как сделать, чтобы..).

Правильное формулирование задачи - это проблема не менее сложная, чем решение задачи. Этап постановки задачи моделирования содержит два основных процесса: обследование объекта моделирования и определение цели моделирования (содержательная постановка задачи - предварительное приближенное представление системы), построение концептуальной модели (концептуальная постановка задачи). Между этими двумя процессами описания постановки задачи нет четкого разделения – границы размыты, зависят исследователя и от конкретной задачи. В концептуальной постановке задачи отдельные элементы содержательной постановки могут уточняться и конкретизироваться.

Все элементарные объекты, выделенные при анализе должны быть показаны во взаимосвязи. В содержательной модели отображаются только бесспорные связи и очевидные действия. Такая модель дает первичную идею, определяющую дальнейший ход моделирования

Пример. Нужно отгадать загадку. Предлагается перечень свойств реального предмета: круглое, зеленое, глянцевое, прохладное, полосатое, звонкое, зрелое, ароматное, сладкое, сочное, тяжелое, крупное, с сухим хвостиком... (арбуз).

Информация о нем дана самая разнообразная; и цвет, и запах, и вкус, и даже звук. Очевидно, ее гораздо больше, чем требуется для решения этой задачи. Попробуйте выбрать из всех перечисленных признаков и свойств минимум, позволяющий безошибочно определить объект. В русском фольклоре давно найдено решение: «Сам алый, сахарный, кафтан зеленый, бархатный».

Если бы информация предназначалась художнику для написания натюрморта, можно было ограничиться следующими свойствами объекта: круглый, большой, зеленый, полосатый. Чтобы вызвать аппетит, выбрали бы другие свойства: зрелый, сочный, ароматный, сладкий. Для человека, выбирающего арбуз на бахче, можно было бы предложить следующую модель: крупный, звонкий, с сухим хвостиком.

Этот пример показывает, что информации не обязательно должно быть много. Важно, чтобы она была «по существу вопроса», т. е. соответствовала цели, для которой используется.

Пример. В школе учащиеся знакомятся с информационной моделью кровообращения. Предлагаемой в учебнике анатомии информации достаточно для школьника, но мало для тех, кто проводит операции на сосудах.

Подготовка исходных данных. Точность и полнота исходных данных во многом определяют достоверность результатов моделирования.

Объекты моделирования описываются с позиции системного подхода. Исходя из цели исследования, устанавливаются совокупность элементов, взаимосвязи между элементами, возможные состояния каждого элемента, существенные характеристики состояний и соотношения между ними. При этом выясняются свойства, состояния, действия и другие характеристики компонентов объектов в любой форме: устно, в виде схем, таблиц. Формируется представление о компонентах объекта, т.е. информационная модель. Естественно, в таком словесном описании возможны логические противоречия, неопределенности, которые должны быть в конце концов устранены на концептуальном этапе постановки задачи.