1. Материальные и информационные модели

По способу представления модели делятся на две большие группы: материальные и информационные (рис. 6.4). Названия этих групп как бы показывают, из чего «сделаны» модели.

Рис. 6.4. Классификация моделей по способу представления

Материальные модели

иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

Материальные модели – это, к примеру, чучела птиц в кабинете биологии, карты при изучении истории и географии, схемы Солнечной системы и звёздного неба в планетарии, макет многоступенчатой ракеты и ещё многое другое.

Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объекта, явления или процесса.

Информационные модели

нельзя потрогать или увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

2. Знаковые и вербальные информационные модели

Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объём и форму представления, выражаться различными средствами.

К информационным моделям можно отнести вербальные (от лат. verbalis – устный) модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут оставаться мысленными или быть выражены словесно. К примеру таких моделей можно отнести идею, возникшую у изобретателя, музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму, прозвучавшую пока ещё в сознании поэта.

Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка.

Знаковые модели – это рисунки, тексты, графики и схемы. Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в мозгу человека, может быть облечён в знаковую форму. И наоборот, знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ.

Например, лекция (вербальная модель), читаемая преподавателем, фиксируется в тетради студента (знаковая модель).

По форме представления можно выделить следующие виды информационных моделей:

• геометрические модели – графические формы и объёмные конструкции;


• словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций;


• математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса;


• структурные модели – схемы, графики, таблицы и т. п.;


• логические модели – модели, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий;


• специальные модели – ноты, химические формулы и т. п.;


• компьютерные и некомпьютерные модели.

3. Компьютерные и некомпьютерные модели

Многообразие моделей предполагает огромный спектр инструментов для их реализации. Существует немало формальных языков, относящихся к разным областям деятельности, пригодных для описания моделей.

Если модель имеет материальную природу, то для её создания годятся традиционные инструменты: резец скульптора, кисть художника, фотоаппарат, токарный или фрезерный станок, пресс и т. д.

Если модель выражена в абстрактной форме, то необходимы некоторые знаковые системы, позволяющие описать её, – специальные языки, чертежи, схемы, графики, таблицы, алгоритмы, математические формулы и т. п. Здесь могут быть использованы два варианта инструментария: либо традиционный набор инженера или конструктора (карандаш, линейка), либо самый совершенный в наши дни прибор – компьютер.

Поэтому по способу реализации модели подразделяются на компьютерные и некомпьютерные модели.

Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.

Имея дело с компьютером как с инструментом, нужно помнить, что он работает с информацией. Поэтому следует исходить из того, какую информацию и в каком виде может воспринимать и обрабатывать компьютер. Современный компьютер способен работать со звуком, видеоизображением, анимацией, текстом, схемами, таблицами и т. д.

Но для использования всего многообразия информации необходимо как техническое (Hardware), так и программное (Software) обеспечение. И то, и другое – инструменты компьютерного моделирования.

Например, для работы со звуком нужна специальная плата в компьютере, звуковая карта (Sound Blaster) и специализированное программное обеспечение.

Для композитора это, к примеру, профессиональный музыкальный редактор, который позволяет не только набрать нотный текст и распечатать его, но и сделать аранжировку произведения.

Цифровое звучание компьютерных моделей почти не отличается от тембра реальных инструментов. Компьютер позволяет соединять реальный голос певца со звуковой моделью мелодии, а также моделировать голос разной высоты и тембра (тенор, драматический бас и т. п.). Существуют программы, с помощью которых компьютер может создавать композиции самостоятельно в соответствии с заданным ритмом, темпом, музыкальным стилем и т. п.

Рассмотрим другой пример. Инструментом для создания геометрической модели, передающей внешний облик прототипа, могут быть программы, работающие с графикой, например графический редактор.

С его помощью возможно моделировать как плоское, так и объёмное изображение, управляя графическими объектами. Сейчас имеется широкий круг программ, позволяющих создавать различные виды компьютерных знаковых моделей: текстовые процессоры, редакторы формул, электронные таблицы, системы управления в базах данных, профессиональные системы проектирования, а также различные среды программирования [14, 21].