重慶偉瑞模型有限公司
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數學模型的特征
數學建模是運用數學工具解決實際問題的重要手段。得到的模型有許多優(yōu)點和一些缺點。
(1)模型的逼真度和可行性:一般來說,總是希望模型盡可能地接近研究對象,但一個非常逼真的模型往往在數學上很難處理,所以不容易通過建模達到分析、預測、決策或控制真實對象的目的,即在實踐中不可行。另一方面,模型越真實,就越復雜。即使可以數學處理,這樣的模型在應用中的“成本”也是相當高的,高“成本”并不一定匹配復雜模型所獲得的“收益”。因此,在建模時,往往需要在模型的逼真度和可行性以及“成本”和“收益”之間做出權衡。
(2)模型的漸進性:一個稍微復雜的實際問題的建模通常不可能一次成功,它要經歷反復的過程,包括從簡單到復雜,刪繁就簡,才能獲得越來越滿意的模型。
(3)模型的穩(wěn)健性:模型的結構和參數往往由模型假設和對象的信息決定,如觀測數據,而假設可能不準確,觀測數據也可能允許誤差。一個好的模型應該在以下意義上是穩(wěn)健的:當模型假設發(fā)生變化時,可以推導出模型結構的相應變化;當觀測數據發(fā)生微小變化時,模型的參數僅發(fā)生微小變化。
(4)模型的可移植性。模型是對現實對象進行抽象和理想化的產物,它不是該對象領域所有的,可以轉移到另一個領域。生態(tài)、經濟、社會等領域的建模經常借用物理學領域的模型。該模型的這一性質顯示了其廣泛的應用。
(5)模型的非預制化:雖然開發(fā)了很多廣泛使用的模型,但實際問題是多種多樣的,不可能要求把各種模型做成預制產品讓你在建模時使用。這種模型的非預制性使得建模本身經常成為一個開放性的問題。在建立新模型的過程中,甚至會產生新的數學方法或概念。
(6)模型的藝術性:建模方法與其他數學方法有著本質的區(qū)別,如方程求解、規(guī)劃問題求解等。,也不可能總結出一些放之四海而皆準的建模準則和技巧。目前來看,建模與其說是一門技術,不如說是一門藝術,是一門技術性很強的技能。經驗、想象力、洞察力、判斷力、直覺和靈感往往比一些具體的數學知識在建模過程中發(fā)揮更大的作用。
(7)模型的局限性:一,雖然從數學模型中得出的結論具有普適性和準確性,但由于模型是對現實對象簡化和理想化的產物,模型的結論一旦應用到實際問題中,就會回歸到現實世界,須考慮那些被忽略和簡化的因素,所以結論的普適性和準確性只是相對的近似。其次,由于人的認知能力和科技發(fā)展水平的限制,包括數學本身,很多實際問題很難得到實用的數學模型。例如,一些內部機理復雜、影響因素多、測量方法不完善、技術性強的生產過程,如生鐵冶煉過程,往往需要開發(fā)專家系統(tǒng),建立數學模型,才能獲得滿意的應用效果。專家系統(tǒng)是一種計算機系統(tǒng),它總結專家的知識和經驗,模擬人類的邏輯思維過程,建立一些規(guī)則和推理方式,主要對各種實際現象進行定性分析并作出判斷。專家系統(tǒng)可以看作是計算機仿真的一個新發(fā)展。再次,還有一些領域的問題還沒有發(fā)展到用建模方法尋求定量規(guī)律的階段,比如中醫(yī)的診斷過程。目前所謂的計算機輔助診斷,也就是總結名老中醫(yī)豐富臨床經驗的專家系統(tǒng)。