Файл: Вальков К.И. Введение в теорию моделирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.06.2024

Просмотров: 145

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

§4. М о д е л ь

1.Предположим, что имеются две инстанции, обмениваю­ щиеся информацией. Первую инстанцию назовем объектом на­ блюдения Оь вторую — наблюдателем N. Объект Oi посылает сигналы, наблюдатель N их воспринимает. Каждый сигнал доставляет определенное количество вполне конкретной ин­ формации Jou например сообщает одну букву алфавита.

Заменим объект наблюдения О! объектом 02 , также спо­ собным посылать сигналы. Если наблюдатель не терпит при этом никакого ущерба, т. е. продолжает получать ту же ин­ формацию / 0 , то условимся говорить, что объект 0 2 является моделью объекта О ь и наоборот.

2. Отметим прежде

всего, что объект О) и его модель

0 2

кроме информации / 0

могут доставлять наблюдателю или

на­

блюдателям много другой разнообразной информации, отнюдь не дублируя при этом друг друга. Пусть, например, Oj — лек­ тор, произносящий буквы русского алфавита; модель 0 2 магнитофон, воспроизводящий те же звуки; информация / 0 — некоторый текст, составленный из произносимых букв. Ясно, что наблюдатель, следящий за лектором и за магнитофоном, может практически улавливать еще звук шагов лектора, фиксировать его положение в аудитории, подмечать вибрацию

магнитофона, измерять скорость

вращения его барабанов и

т. д. Все эти сигналы, посылаемые

лектором и магнитофоном, не

повторяют друг друга и не имеют существенного значения для наблюдателя, заинтересованного в восприятии текста. Нужно помнить, следовательно, что на практике процесс моделирова­ ния осуществляется всегда в строго положенных границах. Этот факт удобно подчеркивать с помощью специальной тер­

минологии: объект 0 2 моделирует

0\

по циклу информации J0.

3. Цикл информации / 0 заранее

не известен наблюдателю.

В противном случае ни объект О ь

ни его модель 0 2 вообще не

могли бы доставлять ему никаких содержательных сведений. Но это означает, что наблюдатель не в состоянии решить, яв­ ляется ли 0 2 моделью О, или нет. И тогда сразу же все прак­ тическое значение модели ставится под вопрос.

Имеются два выхода из указанного затруднения. Первый выход заключается в том, что пригодность модели О г устанав­ ливается третьей инстанцией, которая, в частности, может со­ впадать с объектом наблюдения О). Так идентичность содер­ жания прочитанной лекции с содержанием ее магнитофонной модели должна быть проверена ассистентом лектора или са­ мим лектором, после чего модель поступает в распоряжение

31


слушателей. В этом случае слушатель (наблюдатель) просто получает модель в готовом виде.

Второй возможный выход связан с более сложной и чрез­ вычайно характерной ситуацией. Он заслуживает подробного описания. Обозначим сигнал, посылаемый объектом О, и несу­

щий наблюдателю информацию

Ji cz J0, символом S;. Сигнал

St возникает

не

произвольно, а

вследствие

воздействия не­

скольких основных

и существенных для дела

факторов — па­

раметров хц,

x2i,

...,

xni. Каждый из этих параметров может

изменяться в известных пределах, т. е. принимает одно из мно­

жества

значений

п, х12, •

xlh}:

21, х22, .. •,

x2i};

зи

х32, • • •,

х) и т.

п. Каждая

отдельная

комбинация

основных

параметров порождает определенный сигнал. Например, пас­ сажир, стоящий у окошка железнодорожной кассы № 1, назы­ вает станцию назначения, номер поезда и место, которое он желает получить (мягкое, купейное, плацкартное, в общем ва­ гоне). Это — основные параметры хи х2, х3. Первый параметр выбирается из множества станций на данной линии, допустим, из ста станций: {хц, xi2, Xi.ioo}- Второй параметр выби­ рается из множества поездов, идущих до нужной станции. Это множество содержит, скорее всего, не более десяти элементов: 2\, х22,. .., х2, ю}. Третий параметр извлекается из четырехэлементного множества: {x3i, х32, х33, Х3А}. В зависимости от комбинации основных параметров кассир этой кассы—-Пет­

ров— выдает

билет, который рассматривается

здесь

как сиг­

нал Si. Роль

наблюдателя

выполняет

коллектив проводников

в поездах х2\,

• • •, *2,ю> получающих

посредством выданных

билетов информацию о распределении

пассажиров.

 

Устройство, с помощью

которого набор основных

парамет­

ров претворяется в соответствующий

сигнал,

назовем

маши­

ной. В нашем примере в состав машины входят кассир Пет­ ров и различные вспомогательные приспособления, которыми он пользуется (хранилище билетов, компостерная печать, нож­ ницы и т. п.).

Две машины М! и М2

естественно считать тождественными,

если

они реагируют на

один и тот же набор

параметров Хц,

х2и ..

., xni,

причем произвольному набору параметров обе ма­

шины

сопоставляют один и тот же сигнал s,.

Наблюдатель,

который сумел установить, что объекты Oi и 0 2

содержат тож­

дественные

машины Mi и М2 , может, очевидно,

использовать

0 2 в

качестве модели объекта Оь При этом ему

остается не­

известным цикл информации, доставляемой объектом Oi и его моделью 02 . Ведь этот цикл зависит от основных параметров

32


к и х 2 , . . . , хп, не контролируемых наблюдателем. Наблюда­ тель контролирует лишь конструкцию машин Mi, М2 и на осно­ вании анализа этой конструкции приходит к выводу, что они тождественны. Таким образом, второй возможный выход из

упомянутого выше затруднения заключается в изучении

ма­

шин,

вырабатывающих

соответствующие

информационные

сиг­

налы

для

объектов

0\ и

02 .

 

 

 

Возвращаясь к приведенному примеру, замечаем, что кас­

сир Михайлов, работающий со своими приспособлениями

в

кассе

2, тождественно

дублирует

машину,

действующую

в кассе

№ 1. Проводники

поездов знают об

этом тождестве

машин и потому не интересуются, в какой именно кассе приоб­ ретен предъявляемый им билет, хотя каждый новый билет до­

ставляет им

новую информацию о прибывающем пассажире.

Проводники

фактически используют объект 0 2 (кассу № 2)

как модель

объекта О] (касса № 1) или, наоборот, благодаря

тому, что в

этих объектах заложены тождественные машины.

4. Итак предполагается, что выбирая или конструируя мо­ дель, наблюдатель может опереться на представление о тож­ дественных машинах. Нетрудно заметить, что именно на этом представлении базируется все научное познание.

В самом деле, экспериментатор, установивший какую-либо научную закономерность, повторяет условия своего экспери­

мента — ХЦ,

х 2 и х з и ...,

x

n i — в твердой

уверенности,

что по­

вторится и его результат

S i .

Условия х н ,

х 2 ; , х 3

и

...,

xni

экспе­

риментатор

рассматривает как причину явления

s-;,

а

явление

Si как закономерное следствие действующих причин. Научный специалист убежден, что природа действует как машина и по­ стоянно сама себя моделирует во времени. Если в момент вре­

мени ti действовали основные параметры Хц,

х 2 и ..., x n i и ма­

шина Mi выдала результат s,-, то, возобновив

в момент време­

ни t2 действие тех же параметров, заставим сработать машину М2 , выдающую тот же результат st-. Машина М2 тождественна

машине М ь В этом смысле можно сказать, что научное

позна­

ние во

всех

своих

конкретных

проявлениях

опирается

на ис­

пользование

процессов

моделирования.

 

 

5.

Второе

важное замечание, связанное

с представлением

о тождественных

машинах, сводится к указанию на экономию,

выгоду, выигрыш, которые обеспечиваются этим представле­ нием.

Как уже говорилось (1.4.3), для того чтобы непосредствен­ но установить пригодность модели 02 , нужно было бы про­

смотреть и сличить весь цикл

информации Ли, доставляемый

3 зак. 886

33


объектом

0|, с циклом информации / 0 2 , доставляемой

объек­

том 02 . В

некоторых случаях этот первый прямой путь

допу­

стим и приемлем. Ассистент, например, может прослушать всю лекцию и сличить ее затем дословно с магнитофонной записью или стенограммой. Но если бы он попытался прослушать и про­ верить вообще все лекции, выступления и доклады, которые когда-либо будут записаны на этом магнитофоне, то само ис­ пользование магнитофона утратило бы свой смысл. Поток ин­ формации, выдаваемый машиной, во многих случаях трудно исчерпать; часто он практически нескончаем. А проверка кон­ струкции машины—дело сравнительно недолгое. Поэтому на­ шему ассистенту чрезвычайно важно раз навсегда убедиться, что магнитофон правильно записывает произносимые звуки, и после всего этого просто использовать его как вполне надеж­ ную модель.

Точно так же проводники поездов не могут постоянно стоять возле железнодорожных касс № 1 и № 2 и сличать между собой действия кассиров Петрова и Михайлова. Эта процедура должна была бы продолжаться изо дня в день, вплоть до выхода на пенсию одного из кассиров. Вместо этого проводники (или их начальники) раз навсегда убеждаются в том, что оба кассира правильно исполняют свои обязанности, после чего им остается положиться на пущенный в ход процесс моделирования.

Так и научный специалист не повторяет без конца свой эксперимент, не пытается исчерпать до конца поток информа­ ции, но повторяет опыты лишь до тех пор, пока не будет выяв­ лена закономерность, т. е. — на нашем языке — конструкция машины Mi . После этого он полагается на представление о тождественных машинах, на процесс моделирования, осущест­

вляемый

природой, и считает данное

научное исследование

успешно

законченным. В получаемой

таким путем экономии

коренится

весь смысл

научного

исследования.

6. Третье важное

замечание,

связанное с представлением

о тождественных машинах, в некотором отношении прямо про­ тивоположно предыдущему.

Дело в том, что утверждение о тождественности машин Mi и М2 либо является результатом просмотра всего цикла инфор­

мации /о (и тогда оно не приносит

никакой экономии и выго­

ды), либо остается только гипотезой

(и тогда оно может, в ча­

стности, приводить к грубым просчетам и ошибкам).

Здесь мы снова встречаемся со

знакомой уже

ситуацией,

с построением пирамиды, вершина

которой являет

собой до-

34


ступную данность, а основание уходит в бесконечность (ср. рис. 1.5).

Сигналы su, посылаемые объектом О ь можно рассматри­ вать как первичный факт. При таком условии их нужно сли­

чить со всеми сигналами

S a , посылаемыми объектом

02 ,

после

чего удается выяснить,

служит 0 2 моделью для Oj

или

нет.

Так открывается первый путь проверки модели, сопоставлен­ ный выше с действиями ассистента, прослушивающего магни­ тофон.

Можно также углубиться на один уровень, обусловив сиг­ налы su параметрами х н , х<ц, .. ., x a i . Это, очевидно, равно­ сильно введению некоторой системы отсчета; каждому сигна­ лу Sift соответствуют его «координаты» — Х\ь, x2 s,..., х П ' Л . Это равносильно также использованию некоторых определе­ ний, например:

«Сигнал называется Sm, если он появляется

при

действии

параметров Хщ, *2й, . .., x1lh»

(ср. l . l . l ) .

 

и откры­

Здесь возникает понятие о действующей машине

вается второй путь проверки

модели: анализ конструкции

ма­

шин М[ и М2 .

 

 

 

 

Но параметры х и х 2 , ...,

х п в свою очередь

являются

не­

которыми конкретными фактами (например, требованиями пассажира, стоящего у кассы) и могут рассматриваться как сигналы, доставляющие определенную информацию. Тогда естественно углубиться еще на один уровень и ввести новую

систему

или

системы отсчета, характеризующие

сигналы Х\,

х 2 , . . •,

х п (ср. рис. 1.2). Пусть, скажем, сигнал хуА

имеет

коор­

динаты

(ац),

Pih, . .. , yijj), т. е. появляется при действии

ука­

занных

в скобках

параметров; сигнал

х ы имеет

координаты

(cx2h, $2k, • • •,

tafc)

и т. д. Если угодно,

можно также считать,

что мы продолжаем и углубляем здесь систему введенных ра­ нее определений:

«Сигнал называется х щ , если

он появляется

при действии

параметров a i h > p\f t ,. . ., y i h

и пр.».

 

машин Mi и

На этом, третьем, этапе

анализ конструкции

М2 оказывается уже явно недостаточным средством. В дейст­ вие вводятся более сложные машины R; и R2, и только подроб­ ное изучение конструкций этих машин позволяет ответить на вопрос, тождественны между собой машины Mi и М2 или нет. Если же мы пренебрегли исследованием Я, и [R2, то утверж­ дение о тождественности Mj и М2 оказывается не более, чем гипотезой. В случае правильности этой гипотезы процесс мо­ делирования пойдет правильно, а в случае ошибочности гипо-

5* 35