Краткое содержание главы

Моделирование определяется как метод познания, сущность которого заключается в построении и изучении моделей природных или искусственных объектов с целью получения дополнительной информации об их структурной организации и функционировании, а также взаимоотношениях с другими объектами. С этих позиций модель представляется как аналог определенного реального или абстрактного объекта (явления, процесса — оригинала модели), выступающий в качестве его «заместителя» и служащий для расширения знаний об оригинале, его целенаправленного преобразования и эффективного управления им. Теоретической базой учения о моделировании и моделях являются философия, логика и математика. В качестве необходимой предпосылки моделирования выступает операция абстрагирования — исключение несущественных (в свете поставленной задачи) элементов и характеристик оригинала. Рассмотрены основные этапы моделирования: постановка задачи, построение модели, исследование модели, перенос знания. Представлены классификации моделей по способу их реализации (материальные и абстрактные) и по характеру воспроизводимых сторон оригинала (субстанциональные, структурные, функциональные и смешанные). Охарактеризованы особенности и трудности моделирования биологических систем, связанные со специфическими чертами их организации: структурной и функциональной сложностью, динамичностью, неоднородностью, иерархичностью организации, стохастичностью. Рассмотрены основные категории моделей биологических систем: физические (аналоговые), предметные и информационные.

Творческие задания

1. Выберите одно правильное утверждение из четырех предложенных.

Класс моделей, к которому относятся модели, субстрат (материал) которых по своим основным свойствам идентичен субстрату оригинала:

• 1) смешанные;
• 2) субстанциональные;
• 3) функциональные;
• 4) структурные.
• 2. Выберите три правильных утверждения из шести предложенных.

Области научного знания, являющиеся теоретической базой учения

о моделировании и моделях:

• 1) физика;
• 2) философия;
• 3) лингвистика;
• 4) математика;
• 5) логика;
• 6) психология.
• 3. Подберите соответствия; напишите номера утверждений, соответствующие приведенным понятиям.

Модели:

A. Структурные.

Б. Субстанциональные.

B. Функциональные.

Некоторые характеристики моделей в соответствии с их классификацией по характеру воспроизводимых сторон оригинала:

• 1) могут быть материальными или знаковыми;
• 2) имитируют внутреннюю организацию системы-оригинала;
• 3) имитируют способ поведения системы-оригинала;
• 4) отражают структуру процессов;
• 5) относительно независимы от конкретного физического субстрата объекта-оригинала и его структуры;
• 6) субстрат (материал) моделей по своим основным свойствам идентичен субстрату оригинала.
• 4. Выберите из приведенного ниже списка необходимые термины и вставьте их в соответствующие места в тексте.

Достоверность и точность результатов, полученных посредством

_, зависит от многих факторов, в первую очередь, от того,

насколько корректно была проведена операция_— разделения элементов и связей_на существенные и несущест

венные. Успех исследования также в значительной мере определяется степенью адекватности научного_, выбранного для описа

ния объекта.

Термины для вставки:

1) модель; 2) моделирование; 3) формула; 4) аналогия; 5) абстрагирование; 6) объект-оригинал; 7) математическое уравнение; 8) язык; 9) подобие.

5. Заполните пустые ячейки в таблице.

Классификация моделей по характеру воспроизводимых сторон оригинала (с примерами)

6. Заполните пустые ячейки в схеме классификации моделей по способу их реализации.

7. Укажите последовательность основных этапов моделирования.

A. Исследование модели.

Б. Постановка задачи.

B. Перенос знания.

Г. Построение модели.

• 8. Перечислите отличительные черты биологических систем, с которыми связаны особенности и трудности их моделирования.
• 9. Определите справедливость данного утверждения (ответ — да/иет).

Поскольку существует определенное соответствие элементов и отношений модели элементам и отношениям оригинала, информация, полученная в ходе исследования модели, прямо и непосредственно относится как к модели, так и оригиналу.

10. Дайте развернутый аргументированный ответ на вопрос.

Почему абстрагирование является важным предваряющим условием

успешного моделирования той или иной системы?

Рекомендуемая литература

. Антонов, Б. Ф. Биофизика / В. Ф. Аптонов, А. М. Черныш, В. И. Пасечник [и др.]. — М.: Владос, 2006. — (Глава 8. Моделирование биофизических процессов).

• 2. Владимиров, Ю. А. Биофизика / Ю. А. Владимиров, Д. И. Рощупкин, А. Я. Потапенко, А. И. Деев. - М.: Медицина, 1983. — (Глава 4. Моделирование биофизических процессов).
• 3. Гутнер, Г. Б. Моделирование / Г. Б. Гутнер // Новая философская энциклопедия. — М.: Мысль, 2001. — Т. 2. — С. 596—597.
• 4. Динамические модели процессов в клетках и субклеточных наноструктурах /под ред. Г. К). Рнзничснко, А. Б. Рубин. — М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2010.
• 5. Душип, С. Е. Моделирование систем и комплексов / С. Е. Душин,

A. В. Красов, Ю. В. Литвинов. — СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2010.

6. Казиев, В. М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем /

B. М. Казиев. — М.: Интернет-университет информационных технологий, 2011.

• 7. Колесов, 10. Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные системы / Ю. Б. Колесов, К). Б. Сениченков. — СПб. : ВНУ-Иетербург, 2006.
• 8. Кривоножко, В. Е. Моделирование и анализ деятельности сложных систем / В. Е. Кривоножко, А. В. Лычев. — М.: Ленанд, 2013.
• 9. Никаноров, Б. А. Математическое моделирование биотехнических систем / Б. А. Никаноров. — Тула : ТулГУ, 2009.
• 10. Попечителев, Е. Ф. Аналитические исследования в медицине, биологии и экологии / Е. Ф. Попечителев. — М.: Высшая школа, 2003.

И. Строгалев, В. II. Имитационное моделирование / В. II. Строгалев, И. О. Толкачева. - М.: изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.