ФОРМАЛИЗАЦИЯСодержаниеПонятие формализацииЧто такое формализация с научной точки зрения в общем понимании?Компьютерная формализацияПринципы моделирования объектов и процессовЭтапы формализацииПрименение формализации на практике͕ простейшие примерыОсновные результатыИсточникиПонятие формализацииЕстественные языки служат для создания описательных информационных моделей͘ В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели͘ Например͕ гелиоцентрическая модель мира͕ которую предложил Коперник͕ формулировалась следующим образом͗Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца͖ орбиты всех планет проходят вокруг Солнца͘С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические͕ логические и др͘)͘ Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.Одним из наиболее широко распространенных формальных языков является математический͘ Модели͕ сформированные с использованием математических понятий и формул͕ называются математическими моделями͘ Язык математики представляет собой совокупность формальных языков͖ онекоторых из них (алгебраическом͕ геометрическом) вы узнали в школе͕ с другими сможете познакомиться при дальнейшем обучении͘Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами.Так͕ Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему мира Коперника͕ открыв законы механики и закон всемирного тяготения и записав их в виде алгебраических функциональных зависимостей͘ В школьном курсе физики рассматривается много разнообразных функциональных зависимостей͕ выраженных на языке алгебры͕ которые представляют собой математические модели изучаемых явлений или процессов͘Язык алгебры логики (алгебры высказываний) дает возможность строить формальные логические модели͘ С помощью алгебры высказываний формализуются (записываются в виде логических выражений) простые и сложные высказывания͕ выраженные на естественном языке͘ Путем построения логических моделей удается решать логические задачи͕ создавать логические модели устройств компьютера (сумматора͕ триггера) и т͘д͘СодержаниеЧто такое формализация с научной точки зрения в общем понимании?Слово формализация происходит от слова "формальность"͕ то есть является условным͕ а иногда даже абстрактным понятием͕ позволяющим объяснить природу несуществующего объекта или явления и спрогнозировать его свойства в определенной среде при заданных начальных условиях͘Лингвистика любого современного языка абсолютно не совпадает с выражением логических форм или природой мышления͘ Таким образом͕ логика сама по себе вынуждена использовать некие отвлеченные понятия͕ чтобы описать то или иное явление͘ Так и появляется относительное понятие формальности происходящего͘Суть формализации сводится к тому͕ чтобы описать или предопределить некие свойства объекта или процесса (даже не существующего на данный момент) и спрогнозировать его применение в случае появления в реальном мире͘ ция—представление какой-либо содержательной области (рассуждений͕ доказательств͕ процедур классификации͕ поиска информации научных теорий) как набор характерных для неё признаков͕ использование которых позволяет понять её более содержательным образом͘ В развитом виде эти признаки предстают в виде формальной системыили показателей исчисления͘Поскольку лингвистическая структураестественного языкане совпадает с логической структурой форм и законов мышления͕ которые воплощаются в этом языке͕логикавынуждена создавать специальные средства͕ которые бы дали возможность изъять из естественного языка формы мышления͕ их логические свойства͕ существенные отношения между ними͕ определить принципы логическойдедукции͕ критерии различия правильных и неправильных способов рассуждения͘Создание логики специального языка͕ наряду с существующей на естественном языке͕ есть особый процесс͕ который предусматривает͕ что создана искусственная знаковая система является средством фиксации логической структуры мысли͕ с одной стороны͕ и средством исследования логических свойств и отношений мысли͕ с другой͘ То есть͕ язык логики—это прежде всего её метод͘ Принято говорить не «искусственный язык логики»͕ а «формализованный язык логики»͘ С лёгкой руки немецкого философаИммануилаКанталогике приписали прилагательное «формальная»͕ поэтому логику стали называть формальной͕ а её метод—формализацией͘Достаточно качественная формализация͕ как и любое теоретическое рассмотрение͕ игнорирует некоторую часть доступной информации͕ но͕ вместе с тем͕ позволяет лучше понять свойства исследуемого предмета͕ недоступные непосредственному наблюдателю͘В процессе познания окружающего мира человечество постоянно прибегает к моделированию и формализации͘Например͕ оглавление книги –это формализация ее содержательных частей͕ а сам текст можно рассматривать как формализацию посредством языковых конструкций мыслей͕ идей͕ размышлений автора͘Возможность формализации опирается на фундаментальное положение͕ которое называют основным тезисом формализации:существует принципиальная возможность разделения объекта и его обозначенияСуть объекта не меняется от того͕ как мы его назовем͘ Это значит͕ что мы можем назвать его так͕ чтобы это имя наилучшим образом соответствовало (с нашей точки зрения) данному объекту͘ Отрицание основного тезиса формализации означает͕ что имя объекта выражает его суть͘ В этом случае каждому объекту должно быть поставлено в соответствие только одно имя͘Из основного тезиса формализации следует сама идея моделирования͘Для обозначения объекта вводится некоторый набор знаков͘Знак –это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов͘Основные черты знакаСпособность выступать в качестве заместителя объектаНеотождественностьзнака и объекта –знак никогда не может полностью заменить обозначаемоеМногозначность соответствия «знак –объект»СодержаниеКомпьютерная формализацияЕсли затрагивать тему компьютеров͕ метод формализации такого типа является͕ скорее͕ обработкой начально заданных условий͕ которые позволяют с достаточно высокой степенью точности определить дальнейшее поведение объекта или процесса.По такому принципу работают практически все метеослужбы͘ Имея компьютерную модель циклона͕ можно спрогнозировать его цикл и мощность над сушей или над водным пространством͘СодержаниеПринципы моделирования объектов и процессовОсновные методы формализации -это прогнозирование и моделирование͘ Применяются такие технологии исключительно для получения конечных данных об объектах или процессах͕ которые не известны͕ но их можно предположить и с высокой точностью рассчитать͘Если посмотреть на виды формализации͕ практически все они сводятся только к логическим умозаключениям и вычислениям͘ ФормализацияАлгоритмФормулаСхема͕чертежРисунокТаблицаСловесное описаниеТеория относительности Эйнштейна тоже может быть трактована как метод формализации͕ ведь на практике проверить доказательство не представляется возможным͘ Когда-то это были только смелые умозаключения ученого на основе простейших опытов͘ Сегодня все это подтверждается официальной наукой на основе все того же компьютерного моделирования͘СодержаниеЭтапы формализацииЕсли рассматривать компьютерные системы͕ то первым этапом формализации является описание процесса͘ Но здесь не используются инструменты обычного языка (буквы͕ слова͕ словосочетания͕ предложения)͘ Создать определеннуюматематическую модельможно только с использованием некоего алгоритма на основе выбранного языка программирования͕ но только после постановки общей задачи͘Иными словами͕ при моделировании поведения объекта или процесса суть происходящего нужно описать чисто математическими символами͕ применив математический алгоритм͘Результатом формализации является получение анализа действительного предсказуемого события͕ которое последует после того͕ как исследуемая технология будет применена на практике или определенный природный процесс войдет в стадию реального проявления͘Далее следует концептуализация поставленной задачи͘ Здесь есть два варианта͗ в первом случае это определение подхода в виде использования атрибутов и признаков͖ второй вариант подразумевает применение когнитивного анализа͕ не говоря уже о постановке задачи͕ сбора начально используемых данных͕ условий и т͘ д͘После определения понятий и начальных условий изучаются существующие взаимосвязи между объектами и процессами͕ а также так называемые семантические отношения͕ подразумевающие использование методики локального представления͘Далее следует обработка начальных данных на основе выбранного алгоритма͕ после чего выдается результат с указанием процента погрешности͘ Как правило͕ она не превышает 5%͕ а в большинстве случаев результат вероятности доходит до 99%͘ Любой человек или машина все равно оставляют «запас прочности» нанепредвиденные обстоятельства͕ведь абсолютно все учесть невозможно͘Если разобраться͕ такие принципы позволяют производить анализ поведения объектов и процессов͘ Иными словами͕ можно предугадать͕ как будет развиваться тот или иной процесс.СодержаниеПрименение формализации на практике͕ простейшие примерыДопустим͕ какой-то специалист разработал новую конструкцию самолета͘ С учетом дороговизны проекта строить модель оригинального размера без предварительного прогноза ее поведения в воздухе является задачей совершенно нецелесообразной͘ Более того͕ проведение испытаний в той же аэродинамической трубе самолета размером с Boeingявляется абсолютно нереальной задачей͘Формализация позволяет при заранее заданных характеристиках будущего летательного аппарата (сопротивления воздуха͕ бокового ветра͕ высоты и параметров самой аэродинамической трубы и остальных характеристик) смоделировать полет без постройки модели самолета͘Еще одним примером можно назвать тестирование новых машин͕ проводимое автомобильными концернами͘ Основной метод формализации в данном случае заключается в том͕ что сначала все они проходят виртуальный тест͕ а после получения положительных результатов опытные образцы запускаются в производство для тестирования в реальных условиях͘Одним из самых ярких примеров формализации можно назвать и обнаружениебозона Хиггсапри столкновении элементарных частиц в Большом Адронномколлайдере͘ А ведь раньше считалось͕ что существование этой частицы -чистой воды теория͕ причем абсолютно не доказуемая реальными опытами͘СодержаниеОсновные результатыРезультат математического моделирования во многом (если не на все сто процентов͕ то с вероятностью до 95%) может стать весомым аргументом в пользу выпуска современной техники͕ поможет предсказать погоду͕ даже спрогнозировать общественное поведение как реакцию на события в мире͘Формирование общественного мнения в мире тоже подчиняется своим собственным законам͘ Достаточно воздействовать на него в нужном направлении͘ Сегодня уже создано немало программ͕ позволяющих спрогнозировать реакцию общества на то или иное событие͘ И это далеко не все примеры формализации͘ Если копнуть глубже͕ мы с этим сталкиваемся каждый день͘Как видим͕ в понятии формализации͕ несмотря на научную сложность сути процесса͕ легко разобраться на примерах͘ Она в большинстве случаев сводится к использованию неких логических цепочек͕ предопределяющих конечный результат.СодержаниеИсточникиФормализацияСодержание