[音乐] 这些模型呢
科学的模型,数学的模型,还有其他的 这个领域的模型呢实际上对我们这个课程
中的模型还是离得比较远,尽管有相似的地方。
我们大概了解一下就可以了,那么这个工程模型呢实际上就是我们这个当前课程中
这几个模型就离得非常近,因为我们这个软件工程模型 说到底呢也是一种特殊的工程模型,
那么工程模型相对于其他的模型有什么特点? 要这个回答这个问题,
首先我们要,首先要认识一下什么是工程?那什么是工程呢? 实际上工程呢有几个要素,
第一个呢,它是对科学知识和 这个技术的一种应用,
那么这样的话呢,它说到底呢,工程的模型等同于科学的模型。
科学模型有哪些性质,而这个工程的模型就应该有哪些性质,
它既然科学模型具有可解释性,可预见性,可证明性,
那么工程模型也应该有这三个性质。
再就是呢工程的模型呢有一个特点就是他是一群人的有组织的活动。
而这个科学呢, 一般来说呢真正起到一些
首创或者说是一些开创性的作用的一些
基础研究的往往是一个人,或者顶多是两个人,三个人
合作来完成的,你像爱因斯坦的相对论,牛顿的 这个力学,都是由一个人来
提出了这么一套牛顿体系,而工程模型呢一般要涉及多个人
因此呢,这是这个工程模型的一个相对于科学模型呢,
一些特殊的地方,正是因为这些特殊性呢使得这个工程模型 呢这个有自身的一些特点,
而这个它的特点呢,
第一个就是相对于科学模型来说呢,
这个由于这群人呢都是称之为工程师,所以呢他
本身呢这个要比
他做的是一个应用这个科学知识的
达到一个现实的一个目的,这样的话呢,
它要比科学模型呢,要繁琐, 这就是为什么那个,科学模型这个
定义一个万有引力就是一个很简单的公式,如果我们
做一个工程,搞一个载人航天工程,那就需要几千人,
上百人经过非常复杂的一些工程活动才能够取得。
因为他是比较繁琐的,另外呢, 就其深度而言,他可能没有科学模型这个深度。
他本身就是一些被已经,被前人提出来的一些科学
模型的一些应用,所以他的这个 在这个深度上,没有什么开放性的
像科学那样,又达到前人从来没有想到的一个领域,它这个实际上是
完全是借用已 科学家们已经产生的一些,一些这个理论体系,
解决实际的问题,这是科学工程模型的一个特点。
所以呢在传统的这个工业,比如说建筑桥梁。
甚至是一个机械, 电子这些,这个比较成熟的一些
工业中呢存在大量的模型,人们往往在
建造实体之前呢,往往要建立各种各样的
工程模型,比如说一个建筑领域的工程师要
建一个桥梁,那么呢,在一开始呢,他要建立 一些数学的模型来计算。
再就是为了传达他的这个桥梁的一些建设一些意图,
和思想呢,它必须要画一些图纸。
来这个传达自己的一些想法,因为 有了图纸之后,就可以使成千上万的一些工程设计的一些人员呢,
可以协作的一些工作,传递准确的信息。
另外它还可能,在有必要的时候,它可以建立一个实体的一个
模型,比如说建立一个更小的在实验室里面用的一个小的桥梁或行为。
进行一些破坏性的实验,以此来预演 未来这个桥梁能不能达到承重的设计标准。
所以呢,这就是传统的
工业的工程师在真正制造实物之前还要建立各种各样的模型来进行
验证进行一个预演,进行证伪。
这个,另外
呢由于工程是一个涉及到成千上万人的一个巨大的活动,
很多的一些问题是非常复杂的,这些复杂性往往超出人
处理复杂性的能力,为了解决这个问题呢,实际上呢必须人
借助一个更简化的版本以及模型,工程模型来解决这个问题,因此呢
工程模型是实际系统的一个 简化的表示,这里跟数学是不一样的,它是一个简化的表示。
往往我们建立一个 图纸,建立这个电路图,它这个
画在纸上的这个模型要比实际的 实物要简单得很多。
我们建立这个 工程模型的目的呢正是由于工程的本质来决定的,实际上我们
就是要第一点呢,模型呢
来理解复杂的这个工程 中的一些问题。
第二点呢就是 为了沟通,因为这个工程中,工程首先是很繁琐的。
涉及到这个非常繁琐的 细枝末节的一些问题,哪些问题没有考虑到会导致非常
这个严重的后果,另外呢,
工程模型呢又是一个涉及到这个不是一个人在战斗的这么一种
活动,它涉及到这里边至少涉及到多个人,甚至成千上万个人的这个交互。
我建立这个模型的目的还是为了交流,第一个目的是为了
这个控制复杂性,第二个目的是为了交流,这个
第三个目的呢就是为了驱动实现。
这个建立 这个模型实际上呢是从我们头脑中的构想,
和这个现实的未来的这个建造是实际的 工程系统中搭建了一个桥梁,使得我们呢,
按照有计划的有步骤的一步一步的逼近
这个未来的这个我们这个重要构建的那个
宏图,工程中的宏图。
在中国古代,
这个也有一些这个
工程上的一些模型的一些记载,在工程中的模型呢,
是实际上呢是除了具有科学模型这三个性质之外呢,
它有自身一些特点,第一是抽象,就是它要比未来的
正在建造的那个系统呢要简单,这样的话呢 因为工程是非常复杂的,所以呢这样呢我们只有
抽象逐个简单之后我们才能够被人所理解,被人所模拟,被人所控制。
这是抽象,就是因为它抽象,抽象到一个比较
可理解的一种程度,再就是可模拟工程模型呢, 可以用这个工程模型
进行一些模拟,不管是数学上的这个模拟计算也好,还是实体中的 这个真正的破坏性试验也好,都是这个可模拟。
通过模拟来预测
一旦这个模型被这个转化成一个实际的系统之后,它能够
它的一些参数或者它的一些性质
再就是精确,因为这个工程模型必须要求精确,必须要忠实的反映被建模型。
系统。
如果你这个工程模型与被建模型系统之间差别很大
那就这个会造成很大的一个损失,预言预测也不准 这个再就是预言性。
这个性质实际上是继承一个科学的模型 因为这个科学模型具有预言性,所以工程模型也具有预言性
我用一个模型,建造一个,按照我这个方式建造一个桥梁能够
允许最大的这个载荷是多少,这个应该是在 施工之前就应该被预言出来的。
施工之后这个,往往呢这个 可以通过这个实际的一些的测试
来验证这个它的预言是否正确,这也体现了模型
工程模型和科学模型一样,也是可以被证伪的,也是如果你预言错误那也会造成很大的一些损失
另外呢就是便宜,建造这种模型呢
一定要划得来,一定要比那个实际建造那个实际系统要省很多事
这样的话才能够体现一个工程上的一个 一个比较合适。
这就是转化,转化成可 模型可以转化为这个现实事物,因此所有的工程模型
都必须具有以上的这些特性
当然模型呢是有问题的,工程模型也有问题
因为这个工程模型是一种,说到底是一种科学模型 它不能证明,只能被证伪。
但是呢 一旦工程模型中出现这个被证伪了,那可不是像科学模型
那样很轻易的事,科学实际上是非常宽容的 一旦一科学家提出了一个学说被证伪了,实际上
并没有太多的一些实际的损失,往往就科学家
的这个名誉受到一定的损失 但是呢有些情况下甚至名誉也不会受到损失,这个
因为他在,他取得一些阶段性的一些 在某些特定情况下他也是正确的,像牛顿
尽管在某些情况下牛顿力学被证明是 被证伪了,但是呢他,到目前为止牛顿仍然是
一个非常值得尊敬的一个科学家 但是工程模型就不是这样了。
工程模型呢 如果被证伪那是非常痛苦的,会造成很大的一个人才、 物的损失。
比如说我建造一个桥梁我 在设计阶段我设计它这个承载量是过,可以承载
一个100吨,100吨这个卡车 过去之后没事,但实际上呢最后来了一个,建完之后
通过一个几十吨的卡车之后,这个大桥就塌了
这样的话呢就会造成大量的财产的损失,甚至是一些生命的损失
因此这个也是工程教育科学来说呢 更应该非常严谨这个
因为一旦被证伪,那会 导致非常灾难性的后果
它不像数学那样,这个一旦被证明就用,有点正确。
但是有些工程师 或者说是这个在软件里面也有这样的思潮
想借助于数学的方式来研究这个工程模型,通过形式化的关系来证明某些程序是
正确的,一旦证明是正确的就不需要被证伪,就不需要被测试。
但这个呢是一个 非常特殊的条件下才能适合,非常特殊的一种条件
后面再说这个问题。
这是工程模型第一个问题。
第二个问题就是语义上的 鸿沟,就是很可能设计师、
工程师在设计这个桥梁的时候呢 设计模型是没有问题的,但是呢
由于构造方法构造的这个施工人员他这个在这个
传递信息的时候,他可能对某些情况进行误解,导致最后建造的这个桥梁没有达到设计 的这个标准。
这个这样的话呢也会
存在一些问题,这个主要是一些构造方法啊,施工技术啊,甚至是一些
工程师和这个施工人员之间的信息传递,借助于模型信息传递发生一些误会 造成的。
因此呢这是 模型和现实开始存在一定的鸿沟的,模型并不
完全地等同于现实,这样的话呢就会导致很多的问题。
由此看来呢 模型特别是工程上的模型实际上是一个双刃剑,因为
我们人类处理复杂性的能力有限,而 工程又是非常复杂和非常琐碎
复杂性超出了人的这个所能控制的这个范围
所以呢人不得不借助于模型来 管理这个复杂性。
但是模型本身呢由于 这个它是对现实世界或者说未来构造的这个系统的一个简化,所以呢
它们之间存在一鸿沟 这个并且呢在,由于工程又涉及到多个人,很多人
共同的协作,就在传递信息的时候就不可避免会出现
一些偏差和误解,这就会导致模型这个
和工程实际会出现各种各样的问题 由此可以看出模型是个双刃剑。
这个 模型当然是有它非常有利的方面,可以
减少了人的这个
人类的这个,可以非常帮助人作为一个桥梁,也可以帮助人们处理这个工程中的复杂性
但是呢它在解决这个问题的同时,它会带来另外的一个问题
本身呢要在工程,工程中用模型呢要非常谨慎
[无声]