Понятие объекта и его модели. Классификация моделей.

Всякая оптимизация изучаемых предметов, вещей, явлений, обстоятельств связана с необходимостью проведения анализа всего, что связано с ними и что каким-либо образом может повлиять на них. Такой анализ позволяет в той или иной мере составить наше представление о сущности изученного, представить концептуальную модель формирования отношений элементов (внутренних и внешних), оказавшихся в поле нашего зрения, а значит, математически описать эти отношения.

Сочетание предметного моделирования и математического описаниия его (математическое моделирование) является главной методологической основой всякого научного исследования.

Обязательные атрибуты в таком общественно полезном познавательном процессе - конкретный человек или группа лиц, которые выступают как субъекты исследования, и все то, что является предметом исследования (машина, растение, явления природы и общества), в общем случае называемым объектом.

В нашем представлении объект - это все, что мы различаем как нечто целое, реально существующее, или возникающее в нашем сознании и обладающее свойствами, значения которых позволяют нам однозначно распознавать это нечто. Объект, на котором сосредоточивается внимание субъекта с целью исследования, и называется объектом исследования.

Объекты воспринимаются и различаются субъектами лишь постольку, поскольку они обладают характерными свойствами или способностями. "Свойство" и "способность" также являются весьма важными понятиями в рассуждениях человека.

Свойством называется характерная особенность объекта, которая может быть замечена и оценена субъектом, например, вес, цвет, длина, плотность и тому подобное. Для оценки исследуемого свойства объекта субъект устанавливает определенную меру, называемую показателем свойства. Для каждого показателя определяется множество значений (уровней, или градаций меры свойства), которые присваиваются ему в результате оценивания свойства. Следовательно, свойство объекта является реальностью, а показатель - субъективной мерой этой реальности, если, конечно, речь идет о реальных объектах.

В теории математического моделирования понятие "объект" играет роль фундаментального исходного понятия. Оно не может быть выведено из каких-либо других общих понятий путем наследования их свойств. С этой точки зрения объектом называется все то, что можно мысленно выделить из окружающей его среды, путем указания свойств и признаков, существенных для данного понятия.Всеобщими свойствами объектов являются: наличие уникального имени, определенность предназначения, наличие внутренней структуры, наличие особенных свойств или признаков, позволяющих идентифицировать (узнавать) данный объект, нахождение в определенном пространстве.

Таким образом, объект - это все что подвергается изучению, законченность и сущность его определяется свойствами, которые создают возможность распознавать его как нечто целое, реально существующее или возникающее в нашем сознании.

Среди объектов имеются очень сложные системы, которые изучать непосредственно трудно и даже невозможно. Для создания условий взаимодействия субъекта и объекта и используются специальные модели.

Самыми простыми из них являются модели, связанные с внешней похожестью: игрушки, макеты зданий и сооружений, географические карты, глобус, портреты людей, картины и т.п. Требование о необходимости отображения функционального назначения объекта в модели усложняет ее.

Любая предметная модель обладает конкретными свойствами физического объекта, поэтому такие модели и называются физическими.

Таким образом, физическая модель - это макет изучаемого предмета, системы, изготовленный с сохранением физической природы некоторого набора характеристик действительных объектов.

В общем случае простым масштабным пересчетом адекватная модель какого-либо реального объекта не может быть получена.

Для построения таких сложных физических моделей используется теория подобия. Она на основе дифференциальных уравнений, описывающих систему, позволяет определить безразмерные комплексы физических величин и установить между ними экспериментальные зависимости, так называемые критериальные уравнения. Физические модели, построенные на основе теории подобия, используются для обоснования параметров уникальных, единственных в своем роде изделий, создание макетных образцов которых, например плотин, гидроэлектростанций, ракетных установок, для экспериментальных исследований в реальных масштабах невозможно.

Другой тип моделей - математические. Это математические зависимости между величинами определяющих характеристик изучаемого объекта. Характеристики, о которых здесь идет речь, являются свойствами объекта, а их величины количественными оценками этих свойств.

В этом смысле математические описания (выражения, формулы) законов природы, например, законы механики, электростатики и электродинамики, термодинамических процессов, которые нам во многих случаях позволят судить о поведении той или иной системы (механической, электрической, термодинамической), не прибегая к экспериментам, являются математическими моделями. Они позволяют судить об изменении системы путем вычислительного анализа модели в отсутствии самого объекта.

Из сказанного следует сравнительное превосходство математического моделирования по сравнению с физическим: его использование снижает затраты на решение практических задач, дает возможность создавать уникальные сооружения, действующие с необходимой надежностью и предсказуемыми результатами.

Однако достижение указанных результатов возможно только при надлежащей адекватности (соответствии) модели объекту, работающему в реальных условиях, т.е. в случае, если физическая или математическая модель учитывает весь круг значащих для существования объекта факторов.