近年来,模型化(英文modelling)已成为最热门的词语之一。国际知名学者周海中先生在21世纪初曾经说过:模型化将是未来社会的发展方向。下面笔者简要谈谈模型化的有关问题。
模型化一般是指把过程各变量之间的依赖关系归纳成数学方程组的工作过程。这种数学方程组也称数学模型(或简称模型)。人们认识和研究客观世界有三种方法,即逻辑推理法、实验法和模型法。其中模型法是在客观世界和科学理论之间建立起来的一座桥梁。
对于一个复杂的生产过程,如果针对实物进行理论分析和实验研究,通常是非常复杂和困难的,有时甚至是不可能的.这时就需要一个实物的模型作为研究对象,通过对模型的研究,可以得到对实物同样适用的结论或推测。
模型泛指实际系统或过程的特性的一种表示形式,它能以合乎研究工作所需要的形式反映出该系统或过程的行为特性。通常,模型既要能基本反映现实情况,又须经过适当简化,以便于应用。
模型可分为数学模型和物理模型。其中数学模型是一个抽象的模型,该模型就是系统或过程有关变量之间的关系所映射的数学结构;例如,代数方程(组)、微分方程(组),或图形、数表等。
数学模型虽然比较抽象,但是它可以较全面和确切地反映系统或过程的性质。建立了过程的数学模型也就掌握了过程的特性,并能为各种研究目的提供依据和条件。过程建模与辨识这门学科研究的任务就是建立有关过程的合适数学模型,也就是使过程模型化。
利用数学模型来进行理论和实验研究的方法越来越受到人们的重视,并被广泛应用。特别是随着计算机技术的发展与普及,一个实际问题的数学模型化常常是应用计算机的前提条件。另一方面,计算机也为利用数学模型来进行理论和实验研究提供了许多方便,创造了十分有利的条件。
当今社会,数学模型的应用越来越广;这足以说明数学模型的重要性,是其他事物所替代不了的。数学模型不仅外观优美,而且其精准度的提升、生产效率的提高,已然到达一个新的高度,是科技发展的一个里程碑,更是未来社会发展的一个研究方向。
文/杨立(作者单位:美国纽约大学文理学院)