Исследовать реальный объект напрямую бывает дорого, опасно, медленно или невозможно. Тогда его заменяют моделью.
Модель — новый объект, сохраняющий свойства оригинала, существенные для определённого исследования. Моделирование — метод познания, основанный на создании и исследовании моделей. Одна модель не обязана повторять оригинал во всех деталях: состав существенных свойств определяется целью.
Например, модель автомобиля для расчёта расхода топлива учитывает массу, сопротивление движению и режим двигателя, а его цвет может быть несущественным. Для выбора окраски цвет важен, а подробная модель двигателя может не понадобиться. Поэтому фраза «точная модель» имеет смысл только вместе с целью и допустимой погрешностью.
Материальные и информационные модели
Натурная, или материальная, модель — реальный предмет, который в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводит внешний вид, структуру либо поведение оригинала. Примеры: макет здания, глобус, модель молекулы.
Информационная модель — описание оригинала на одном из языков кодирования информации. Она может быть:
словесной;
графической: чертёж, карта, граф;
табличной;
математической: формула, уравнение, неравенство, функция;
алгоритмической: последовательность правил или программа.
Форма представления выбирается по задаче. Чертёж хорошо показывает геометрию, таблица облегчает сравнение, формула выражает количественную зависимость, а алгоритм задаёт процесс.
Построение модели
1. Сформулируйте цель и вопрос, на который должна ответить модель.
2. Выделите существенные свойства оригинала и отбросьте несущественные для этой цели.
3. Установите связи между выбранными величинами.
4. Выберите форму и запишите модель словами, таблицей, графиком, функцией, системой уравнений или программой.
5. Проверьте модель на известных данных и оцените границы применимости.
Если меняется цель, следует заново проверить состав свойств. Модель движения без сопротивления воздуха может быть полезна для одного расчёта и непригодна для другого.