Що таке формалізація? Метод формалізації. Поняття, суть, етапи, результат, приклади, види формалізації

Сьогодні дуже часто можна зустріти багатьом незрозумілий термін «формалізація», причому в самих різних областях науки і техніки. Тим, хто хоче розширити горизонти своїх знань, бажано зрозуміти, що таке формалізація. У статті буде розглянуто суть цього терміна і практичне застосування процесу.

Що таке формалізація з наукової точки зору у загальному розумінні?

Торкнемося трохи науковий аспект. Будемо відштовхуватися від того, що слово формалізація походить від слова "формальність", тобто є умовним, а іноді навіть абстрактним поняттям, що дозволяє пояснити природу неіснуючого об'єкта або явища і спрогнозувати його властивості в певному середовищі при заданих початкових умовах.


Лінгвістика будь-якої сучасної мови абсолютно не збігається з виразом логічних форм або природою мислення. Таким чином, логіка сама по собі змушена використовувати якісь абстрактні поняття, щоб описати те чи інше явище. Так і з'являється відносне поняття формальності, що відбувається. Як уже неважко здогадатися, суть зводиться до формалізації тому, щоб описати або визначити певні властивості об'єкта або процесу (навіть не існуючого на даний момент) і спрогнозувати його застосування у разі появи в реальному світі. Але це загальне уявлення. Саме поняття формалізації куди ширше. Для початку зупинимося на комп'ютерних технологіях, розглянемо, як у світі електроніки застосовується дане поняття.

Комп'ютерна формалізація

Якщо торкатися теми комп'ютерів, метод формалізації такого типу є, швидше, обробкою початково заданих умов, які дозволяють з досить високим ступенем точності визначити подальшу поведінку об'єкта або процесу.


За таким принципом працюють практично всі метеослужби. Маючи комп'ютерну модель циклону, можна спрогнозувати його цикл і потужність над сушею або над водним простором. Згадайте фільм «Післязавтра», в якому вчений передбачив глобальне потепління, виходячи саме з такої методики. У нього була розроблена комп'ютерна модель, яка дозволяла з певною часткою ймовірності передбачити подальші події. Дані приклади доступно пояснюють, що таке формалізація.

Принципи моделювання об'єктів і процесів

Основні методи формалізації - це прогнозування і моделювання. Застосовуються такі технології виключно для одержання кінцевих даних про об'єкти чи процеси, які не відомі, але їх можна припустити і з високою точністю розрахувати. Якщо подивитися на види формалізації, практично всі вони зводяться тільки до логічних умовиводів і обчислень. Читачеві не важко провести паралель між комп'ютерним моделюванням, доказом теорем і т. д. на основі аксіом і постулатів. Подивіться, адже та ж теорія відносності Ейнштейна теж може бути трактована як метод формалізації, адже на практиці перевірити доказ не представляється можливим. Зокрема це стосується константи поширення світла, уповільнення часу на порозі її досягнення, збільшення гравітаційної маси об'єкта і викривлення простору. Руками, як кажуть, це не пощупаешь і очима не побачиш.
Колись це були тільки сміливі міркування вченого на основі найпростіших дослідів. Сьогодні все це підтверджується офіційною наукою на основі все того ж комп'ютерного моделювання.

Етапи формалізації

Якщо розглядати комп'ютерні системи, то першим етапом формалізації є опис процесу. Але тут не використовуються інструменти звичайної мови (букви, слова, словосполучення, пропозиції). Створити певну математичну модель можна тільки з використанням якогось алгоритму на основі вибраної мови програмування, але тільки після постановки загальної задачі. Іншими словами, при моделюванні поведінки об'єкта чи процесу суть того, що відбувається, потрібно описати чисто математичними символами, застосувавши математичний алгоритм. Результатом формалізації є отримання аналізу дійсного передбачуваного події, яке послідує після того, як досліджувана технологія буде застосована на практиці або певний природний процес увійде в стадію реального прояву. Далі слід концептуалізація поставленої задачі. Тут є два варіанти: у першому випадку це визначення підходу у вигляді використання атрибутів і ознак; другий варіант передбачає застосування когнітивного аналізу, не кажучи вже про постановці завдання, збору начально використовуваних даних, умов і т. д. Після визначення понять і початкових умов вивчаються існуючі взаємозв'язки між об'єктами і процесами, а також так звані семантичні відносини, які передбачають використання методики локального представлення. Далі слід обробка початкових даних на основі вибраного алгоритму, після чого видається результат із зазначенням відсотка похибки. Як правило, вона не перевищує 5%, а в більшості випадків результат ймовірності доходить до 99%. Будь-яка людина або машина все одно залишають «запас міцності» на непередбачені обставини, адже абсолютно все врахувати неможливо.

Навіщо все це потрібно?

Якщо розібратися, такі принципи дозволяють проводити аналіз поведінки об'єктів і процесів. Іншими словами, можна передбачити, як буде розвиватися той чи інший процес. Тепер вже зрозуміло, що така формалізація. Давайте розглянемо простий приклад.

Застосування формалізації на практиці, найпростіші приклади

Припустимо, якийсь фахівець розробив нову конструкцію літака. З урахуванням дорожнечу проекту будувати модель оригінального розміру без попереднього прогнозу її поведінки у повітрі є завданням абсолютно недоцільною. Більше того, проведення випробувань в тій же аеродинамічній трубі літака розміром з Boeing є абсолютно нереальним завданням. Формалізація дозволяє при заздалегідь заданих характеристиках майбутнього літального апарату (опору повітря, бічного вітру, висоти і параметрів самої аеродинамічної труби та інших характеристик) змоделювати політ без побудови моделі літака. Ще одним прикладом можна назвати тестування нових машин, проводиться автомобільними концернами. Основний метод формалізації в даному випадку полягає в тому, що спочатку всі вони проходять віртуальний тест, а після отримання позитивних результатів досвідчені зразки запускаються у виробництво для тестування в реальних умовах.

Основні результати

Результат математичного моделювання багато в чому (якщо не на всі сто відсотків, то з імовірністю 95%) може стати вагомим аргументом на користь випуску сучасної техніки, допоможе передбачити погоду, навіть спрогнозувати суспільну поведінку як реакцію на події в світі. Так-так! Формування громадської думки в світі теж підкоряється своїм власним законам. Достатньо впливати на нього в напрямку потрібно. Сьогодні вже створено чимало програм, що дозволяють спрогнозувати реакцію суспільства на ту чи іншу подію. І це далеко не всі приклади формалізації. Якщо копнути глибше, ми з цим стикаємося щодня. Одним з найяскравіших прикладів формалізації можна назвати і виявлення бозона Хіггса при зіткненні елементарних частинок Великому Адронному колайдері. А адже раніше вважалося, що існування цієї частинки - чистої води теорія, причому абсолютно не доведена реальними дослідами.

Висновок

Як бачимо, в поняття формалізації, незважаючи на наукову складність суті процесу, легко розібратися на прикладах. Вона в більшості випадків зводиться до використання певних логічних ланцюжків, які зумовлюють кінцевий результат.