ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Детерминистический и эмпирический подходы к объекту из "Введение в моделирование химико технологических процессов " В предшествующих частях мы в основных чертах рассмотрели сущность метода моделирования и ряда его вариантов и физико-химические основы моделирования химических процессов — макрокинетику. Теперь рассмотрим подробнее способы построения математических моделей химико-технологических процессов и некоторые пути использования этих моделей. [c.118] Процессы химической технологии весьма разнообразны по своим особенностям и степени сложности. В соответствии с этим существуют различные подходы к их анализу и управлению ими. [c.118] Разберем два основных подхода оба подхода применяются во всех областях науки и практики, и различие между ними играет важную роль в методологии науки. [c.118] Первый подход основан на исследовании механизма процесса, в результате которого создается теория, служащая основой дальнейшего анализа и управления процессом. Этот подход называют детерминистическим, а полученные на его основе модели — детерминированными. [c.118] Но возможен и другой подход. Если процесс очень сложен, расшифровка его механизма может оказаться нецелесообразной, требующей слишком большой затраты сил. В этих случаях желательно научиться управлять процессом эмпирически, без проникновения в теорию. Такой подход обычно называют эмпирическим или стохастическим, а соответствующие математические модели — эмпирическими или статистическими (поскольку при создании этих моде-.лей важнейшую роль играет математическая статистика). [c.118] Одно из положений кибернетики — деление объектов (систем) на два класса. [c.118] Поведение систем одного класса можно достаточно точно предсказать на основе изучения их механизма. Это детерминированные системы. [c.118] Поведение систем другого класса точно предсказать нельзя, их механизм в этом смысле не раскрывается. Можно говорить лишь о вероятности того или иного типа их поведения. Так, нельзя заранее предсказать, в какую точку попадет летящий электрон в какой части месторождения будет найден самый крупный кристалл алмаза какова будет цена германия на мировом рынке через год. Это вероятностные, или стохастические, системы. [c.118] Оба подхода свойственны процессу человеческого познания, но на различных исторических этапах их относительные роли менялись. На ранних этапах, существования человечества основным по необходимости был подход эмпирический науки еще не было, а управлять теми системами, с которыми сталкивался первобытный человек, было необходимо. [c.119] Возникновение науки знаменовало начало детерминистического подхода и на протяжении веков этот подход пробивал себе дорогу, преодолевая незнание, религиозные и другие предрассудки. Эпоха Возрождения была периодом нарастающих побед этого направления, завершившихся созданием физики Ньютона — блестящей системы универсального детерминизма. На 200—250 лет-в науке утвердился взгляд на детерминизм как единственный действительно научный метод, противопоставляемый эмпиризму как методу второсортному , вспомогательному. [c.119] Но уже начиная с середины XIX века все чаще оказывалось, что удовлетворительное решение множества научных проблем возможно только при учете-существенной роли случайности, механизм которой раскрыть мы не можем. Это показали работы Максвелла, Гиббса и Больцмана в физике, Дарвина и Менделя в биологии, Маркса и Энгельса в общественных науках. [c.119] В XX веке стохастичность многих систем приобрела силу аксиомы. В то же-время с возникновением кибернетики стало ясно, что стохастический подход, зачастую целесообразен и применительно к системам, по существу детерминированным, но сложным, изучение которых затруднительно. [c.119] Каждое исторически возникающее изменение взглядов на роль одного и другого подхода неизбежно вызывало ожесточенные дискуссии эти дискуссии идут еще и сейчас. И сегодня некоторые исследователи считают вполне законным только детерминистический подход, отводя эмпирическому место на задворках науки. С другой стороны, некоторые увлекающиеся сторонники эмпирического подхода хотят считать его универсальным методом, способным разрешить чуть не все проблемы той или иной области науки. Но в целом на сегодня в науке установился следующий взгляд наилучшее решение вопросов можно получить при рациональном сочетании тех и других методов. [c.119] Методы, применяемые при детерминистическом подходе, настолько разнообразны, что дать их общую характеристику не представляется возможным. Однако можно отметить некоторые общие сильные и слабые стороны этого подхода. [c.119] Главное достоинство данных, полученных на основе детерминистического подхода,— их большая прогностическая мощность. Зная достаточно полно механизм какого-либо процесса, можно с большой, степенью достоверности предсказывать его поведение в самых разнообразных условиях. Поэтому, как гласит известный афоризм, нет ничего практичнее хорошей теории . [c.119] Для исследования процессов при эмпирическом подходе кибернетика разработала некоторые общие методы. Дать понятие об этих методах можно с помощью так называемой схемы черного ящика. Этот первоначально полушутливый термин сейчас широко распространен в кибернетике. [c.120] Представим себе, что интересующий нас процесс проходит в непрозрачном ящике, в который мы не можем заглянуть (рис. 20.1). Поэтому не в наших силах узнать, как будет протекать этот процесс, почему с изучаемым объектом происходят те или иные изменения. [c.120] Значит ли это, что о процессе ничего невозможно узнать и, главное, что нельзя им управлять Нет, не значит. Как бы черен ни был ящик, есть такие стороны процесса, которые связывают его с окружающим миром. И вот этими контактами, этими взаимодействиями мы можем воспользоваться для анализа процесса и управления им. [c.120] Поговорим поподробнее о входах и выходах черного ящика начнем с выходов. В качестве выходов можно рассматривать любые результаты работы процесса. Так, у может означать степень превращения в реакции у — себестоимость продукта у —температуру смеси на выходе из аппарата у — время, в течение которого активность катализатора падает вдвое у — количество бумаги, пошедшей на упаковку продукта. Очевидно, общее число выходов лю- бого процесса весьма велико, но не все они интересуют нас в одинаковой степени у явно менее важен для нас, чем у или у . [c.120] Входов черного ящика также очень много на каждый процесс влияет неисчислимое множество различных факторов. Для нас весьма важно разделить входы черного ящика на две главные группы контролируемые х и неконтролируемые г. [c.120] Вернуться к основной статье