SHEMABOOK.RU

Виртуальная электроника

С первым пробуждением сознания человек интуитивно начинает строить различные модели окружающей его действительности. Выбирая главные и наиболее характерные признаки, он отличает предметы горячие от холодных, съедобные от не съедобных и т. п. Разительный скачок делает ребенок, замечая схожесть и различия между игрушечной собачкой и реальной, рисунком домика и реальным домом. Образование придает этому процессу систематичность и научную основу.
Слово «модель» имеет франко-итальянское корни (modetemodello) и означает образец. Это может быть макет здания, предмет изображения в искусстве (картина, скульптура).
Модельными представлениями пользовались уже античные ученые: Демокрит, Эпикур, Архимед, Лукреций и другие. Леонардо да Винчи рекомендовал такой метод моделирования: «Напиши о плавании под водой — и получишь летание птицы по воздуху». С моделированием мы встречаемся буквально «на каждом шагу»— даже в самой этой фразе) Любое сопоставление предметов и их «поведения» (аналогии, подобие) несет в себе признаки моделирования. Интересным примером могут служить поэтические метафоры, т. е. использование слов в их переносном значении, смыс; ле. Например, «нос корабля», для которого образной моделью послужил нос человека.
Построение модели — это процесс абстрагирования (формализации). Модель — это не реальность, а плод воображения человека (на самом деле одна реальность заменяется другой). Модель выступает в роли заменителя объекта, который отражает определенную существенную совокупность знаний о нем. По сути, эти требования сродни признакам, которые древние считали мудростью: учитывать главные свойства, пренебрегать второстепенными и, наконец, уметь отделить главные свойства от второстепенных. Вся «хитрость» при построении модели состоит в том, что для получения решения конкретной задачи модель должна быть достаточно простой, и в то же время она должна отражать существо этой задачи, чтобы найденные с ее помощью результаты имели смысл. Точная модель объекта означает тождество двух объектов, т. е. утрату сущности метода моделирования.
Порой, даже очень сложные объекты и явления удается описать очень простыми и наглядными моделями. Например, небесная механика Ньютона-Кеплера основывается на модели материальной точки для описания движения гигантских планет. Распад атомного ядра Н. Бор в 30-е годы теоретически описал, всего лишь как деление одной большой «капли» на две части. В так называемой капельной модели ядра им было введено понятие поверхностного натяжения протонно-нейтронной жидкости. Это позволило рассчитать энергию реакции деления ядер урана до ее практической реализации. Несомненно, что для создания столь простых и в тоже время эффективных моделей требуются и большие знания и незаурядная научная интуиция. Интересно в связи с этим отметить, что хотя Н. Бор и был физиком-теоретиком, но две его самые первые работы, выполненные еще в начале прошлого века, были экспериментальными. В этих работах Н. Бор скрупулезно исследовал поверхностное натяжение воды...
Хорошо известно, что различные колебательные и волновые явления широко распространены и имеют между собой большие и глубоко идущие аналогии. Электромагнитные колебания и волны изучены и описаны достаточно хорошо, кроме того, многие явления собственно и имеют электромагнитную природу. Эти обстоя/
тельства послужили основанием для создания разнообразных электромагнитных моделей.
Иногда главные особенности явлений опять-таки укладываются в рамки очень простых моделей. Скажем, закономерности поведения простейшего колебательного контура аналогичны закономерностям, которыми описывают такие явление как оптическая дисперсия, благодаря которой мы можем любоваться радугой, и даже познать распространение нервных импульсов в аксонах.
Основное противоречие при разработке моделей технических объектов заключается в том, что чем проще модель, тем быстрее и с меньшими затратами она может быть выполнена. Но чем проще модель (если это только не та гениальная простота, о которой было сказано выше), тем меньше ее соответствие, исследуемому реальному объекту, больше вероятность ошибок при ее использовании. Напротив, чем сложнее модель, тем' больше времени необходимо для ее разработки, изготовления, наладки и обслуживания.
Как пошутил один ученый: «Слишком хорошая модель бесплодна, слишком отдаленная модель вводит в заблуждение».
Модели разделяются на два больших класса — мысленные (описательные) и материальные. Мысленные (идеальные, воображаемые) модели существуют лищь в сознании человека и отражают объективную реальность. Здесь моделируемый объект описывается с помощью слов, графического изображения, математических зависимостей и т. д. К таким моделям можно соответственно отнести литературу, изобразительное искусство и черчение, математическое моделирование. Истинность соответствия этих моделей объекту, как и любых других, проверяется практикой. Разумеется, сами по себе математические формулы и уравнения еще не являются моделями. Они становятся моделями только тогда, когда отражают какое-либо физическое явление. Из такой модели путем математических рассуждений можно сделать новые выводы о физических явлениях.
Материальные (вещественные} модели существуют объективно, вне сознания, так как они воплощены в дереве, металле, пластмассе, в блоках электронных вычислительных машин и т. д.
Еще несколько десятков лет тому назад моделирование различных проблем на ЭВМ стояло в одном ряду с остальными методами, теперь же оно стоит на первом месте, занимая все новые и новые области, внося новые подходы практически во все виды человеческой деятельности.
Возможности компьютерного моделирования практически неисчерпаемы. «С улучшением качества визуальных и звуковых элементов удастся точнее моделировать реальность во всех ее проявлениях» — пишет Билл Гейтс в книге «Дорога в будущее», вводя понятие виртуальной реальности.
«Виртуальная реальность» с точки зрения русского языка оксюморон, т. е. сочетание слов, взаимно исключающих друг друга по смыслу (как, например, «горячий снег»). Действительно, слово виртуальный происходит от латинского viftUBlls — возможный, воображаемый, а реальный соответственно от realms — вещественный, реальный. Однако компьютер, дополненный мультимедийными средствами и средствами сбора информации и т. п. периферией, п ев ащаетсяв «еальн юви т алчность».

СКАЧАТЬ