Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Эмпирикалық модельдеу – математикалық байланыстардың орнына тәжірибелік байқауларға негізделген (компьютерлік) модельдеудің кез келген түрі.
Computer modelling based on empirical observations instead of mathematical relationships
Empirical modelling refers to any kind of (computer) modelling based on empirical observations rather than on mathematically describable relationships of the system modelled.
Эмпирикалық модельдеудің түр-түрі ретінде эмпирикалық модельдеу
Эмпирикалық модельдеу – бақылау және тәжірибе арқылы модельдер құрастыруға арналған жалпы термин. Эмпирикалық модельдеу (бастапқы әріптері үлкен әріппен жазылады және көбінесе EM деп қысқартылады) – модельдердің белгілі бір принциптерге сәйкес құрастырылатын эмпирикалық модельдеудің нақты бір түрі. Бұл принциптерді компьютерсіз модельдеуге қолдану мүмкіндігі қызығушылық тудыратын мәселе (кейін қарастырылатын болады), бірақ эмпирикалық модельдеуді алдымен компьютерлік негізде қарастыруға кем дегенде екі себеп бар. Күмәні жоқ, компьютерлік технологиялар эмпирикалық модельдеу принциптерін толыққанды пайдалануда маңызды өзгерістерге әкелді. Сонымен қатар, эмпирикалық модельдеу тұжырымы модельдеуде компьютердің ролі туралы ойлармен тығыз байланысты. Эмпирикалық модель қарапайым семантикалық принцип бойынша жұмыс істейді: жасаушы модельдің мінез-құлқы мен оның нысаны арасындағы тығыз сәйкестікті байқайды. Бұл сәйкестікті жасаудың «эмпирикалық» болуының түрлі жолдары бар: ол сынақ-қате арқылы жүзеге асырылуы мүмкін, аналитикалық формулаларға есептеулік жақындауға негізделуі мүмкін, немесе «неліктен жұмыс істейтінін» түсіндірмейтін қара жәшік ретінде алынуы мүмкін. Эмпирикалық модельдеу Уильям Джеймстің радикалды эмпиризмінің негізгі қағидасына сүйенеді, ол барлық білім тәжірибеде берілген байланыстарға негізделген деп санайды. Эмпирикалық модельдеу модель мен оның нысаны арасындағы сәйкестікті оның туындауы тәжірибеде берілген байланыстарға байланысты болатындай етіп жасауға ұмтылады. Тәжірибеде байланыс орнату – бұл негізінен жеке адамның шеберлік пен дағды талап ететін және жағдайға байланысты болатын іс-әрекеті. Мұндай байланыстардың мысалдары: ой ағынындағы таныс нысандарды анықтау, табиғи тілдегі сөздерді олар сілтеме жасайтын нысандармен байланыстыру және электрондық кестедегі қатарлар мен бағандарды белгілі бір пәндер бойынша белгілі бір студенттердің емтихан нәтижелері ретінде түсіну.
Empirical modelling is a generic term for activities that create models by observation and experiment. Empirical Modelling (with the initial letters capitalised, and often abbreviated to EM) refers to a specific variety of empirical modelling in which models are constructed following particular principles. Though the extent to which these principles can be applied to model building without computers is an interesting issue (to be revisited below), there are at least two good reasons to consider Empirical Modelling in the first instance as computer based. Without doubt, computer technologies have had a transformative impact where the full exploitation of Empirical Modelling principles is concerned. What is more, the conception of Empirical Modelling has been closely associated with thinking about the role of the computer in model building. An empirical model operates on a simple semantic principle: the maker observes a close correspondence between the behaviour of the model and that of its referent. The crafting of this correspondence can be 'empirical' in a wide variety of senses: it may entail a trial and error process, may be based on computational approximation to analytic formulae, it may be derived as a black box relation that affords no insight into 'why it works'. Empirical Modelling is rooted on the key principle of William James's radical empiricism, which postulates that all knowing is rooted in connections that are given in experience. Empirical Modelling aspires to craft the correspondence between the model and its referent in such a way that its derivation can be traced to connections given in experience. Making connections in experience is an essentially individual human activity that requires skill and is highly context dependent. Examples of such connections include: identifying familiar objects in the stream of thought, associating natural languages words with objects to which they refer, and subliminally interpreting the rows and columns of a spreadsheet as exam results of particular students in particular subjects.
Эмпирикалық модельдеу тұжырымдамалары
Эмпирикалық модельдеуде конструал мен референт арасындағы тәжірибеде берілген байланысты құру және сақтау үш негізгі ұғымға негізделген: байқалатын элементтер, тәуелділіктер және агенттік. Конструал мен оның референтінің ішінде жасаушы, әртүрлі мәндерді қабылдай алатын және олардың ағымдағы мәндері оның ағымдағы күйін анықтайтын объектілерді байқалатын элементтер ретінде анықтайды. Конструал мен референтпен болатын күй өзгерту әрекеттесулерінің бәрі байқалатын элементтердің мәндерінің өзгеруі ретінде қарастырылады. Бір байқалатын элементтің мәнінің өзгеруі екінші байқалатын элементтің өзгеруіне тікелей себеп болуы мүмкін, мұндай жағдайда бұл мәндер тәуелділік арқылы байланыстырылады. Байқалатын элементтердің мәндерінің өзгеруі агенттерге жатқызылады, олардың ішіндегі ең маңыздысы – конструалды жасаушы. Егер байқалатын элементтердің мәндерінің бір мезгілде өзгеруі байқалса, оны әртүрлі агенттердің бірдей уақытта жасаған әрекеттері немесе тәуелділіктер арқылы бір агенттің әрекетінен туындаған байқалатын элементтердің бірдей уақыттағы өзгеруі деп түсіндіруге болады. Конструал мен референт арасындағы тәжірибеде берілген байланысты құру үшін жасаушы конструалды оның байқалатын элементтері, тәуелділіктері және агенттігі референтте байқалатын элементтермен жақын сәйкес келетіндей етіп жасайды. Осы мақсатта жасаушы, референттегі байқалатын элементтер мен агенттік әрекеттерге конструалда тиісті тәжірибелік баламаларды берудің қалай болатынын ойластыруы керек. 1-суретте көрсетілген семантикалық құрылым электрондық кестелермен жұмыс істеуде қолданылатын құрылымға ұқсас, онда торда көрсетілген күй сыртқы референтпен бірге қарастырылғанда ғана мағыналы болады. Бұл жағдайда жасушалар байқалатын элементтер рөлін атқарады, олардың анықтамалары тәуелділіктерді көрсетеді, ал агенттік жасушалардың мәндерін немесе анықтамаларын өзгерту арқылы іске асырылады. Конструалды жасау кезінде жасаушы, әрбір тиісті агенттің рөлін зерттейді, оған адам агенті сияқты агенттік проекциялап, содан кейін байқалатын элементтер мен тәуелділіктерді анықтайды. Агенттікті автоматтандыру арқылы конструалдар мінез-құлықты сипаттау үшін қолданылуы мүмкін, дәл сол сияқты мінез-құлық электрондық кестелермен макростарды қолдану арқылы сипатталады. Осылайша, анимацияланған конструалдар бағдарламаға ұқсас мінез-құлықты имитациялай алады, онда аралық күйлер мағыналы және жасаушының тексеруіне қолжетімді болады.
In Empirical Modelling. making and maintaining the connection given in experience between the construal and referent is based on three primary concepts: observables, dependencies and agency. Within both the construal and its referent, the maker identifies observables as entities that can take on a range of different values, and whose current values determine its current state. All state changing interactions with the construal and referent are conceived as changes to the values of observables. A change to the value of one observable may be directly attributable to a change in the value of another observable, in which case these values are linked by a dependency. Changes to observable values are attributed to agents, amongst which the most important is the maker of the construal. When changes to observable values are observed to occur simultaneously, this can be construed as concurrent action on the part of different agents, or as concomitant changes to observables derived from a single agent action via dependencies. To craft the connection given in experience between the construal and referent, the maker constructs the construal in such a way that its observables, dependencies and agency correspond closely to those that are observed in the referent. To this end, the maker must conceive appropriate ways in which observables and agent actions in the referent can be given suitable experiential counterparts in the construal. The semantic framework shown in Figure 1 resembles that adopted in working with spreadsheets, where the state that is currently displayed in the grid is meaningful only when experienced in conjunction with an external referent. In this setting, the cells serve as observables, their definitions specify the dependencies, and agency is enacted by changing the values or the definitions of cells. In making a construal, the maker explores the roles of each relevant agent by projecting agency upon it as if it were a human agent and identifying observables and dependencies from that perspective. By automating agency, construals can then be used to specify behaviours in much the same way that behaviours can be expressed using macros in conjunction with spreadsheets. In this way, animated construals can emulate program like behaviours in which the intermediate states are meaningful and live to auditing by the maker.
Эмпирикалық модельдеуді қолдауға арналған орталар
Құрылымдарды жасауға арналған компьютерлік ортаны дамыту соңғы тридцать жылдан бері зерттеулердің үздіксіз тақырыбы болып келеді. Мұндай ортаның көптеген түрлері ортақ принциптерге негізделген. Байқалатын элементтерді байланыстыратын тәуелділіктер желісі қазіргі кезде анықтамалар жиынтығы ретінде жазылады. Семантикалық тұрғыдан алғанда, мұндай анықтамалар электрондық кестедегі жасушалардың анықтамаларына ұқсас, онда оң жақтағы байқалатын мәндердегі өзгерістер сол жақтағы байқалатын мәннің мәнін тұжырымдамалық тұрғыдан бөлінбейтін түрде өзгертуге әкеледі. Бұл желілердегі тәуелділіктер циклдық емес, бірақ қайта конфигурацияланатын: байқалатын элементті қайта анықтау тәуелділік құрылымын өзгертетін жаңа анықтаманы енгізе алады. Ортаға енгізілген байқалатын элементтерге скалярлар, геометриялық және экрандық элементтер кіреді: оларды көп деңгейлі тізімдерді пайдаланып кеңейтуге болады. Тәуелділік әдетте салыстырмалы түрде қарапайым функционалдық өрнекті қолданатын анықтама арқылы басқа байқалатын элементтермен байланыстырылады. Мұндай функциялар көбінесе қарапайым процедуралық кодтың фрагменттерінде көрсетілген, бірақ құрылымдарды жасау ортасының ең соңғы түрлері тәуелділік қатынастарын тиісті контекстуалды анықтамалар жиынтығы арқылы көрсетуге мүмкіндік береді. Дамытушы конструалмен қолданыстағы байқалатын элементтерді қайта анықтау немесе жаңа байқалатын элементтерді шектеусіз енгізу арқылы өзара әрекеттесе алады. Мұндай өзара әрекеттесу конструалдың қадамдық дамуын қамтамасыз ететін тәжірибелік қызметте маңызды рөл атқарады. Күйдегі өзгерістерді автоматтандыру үшін іске қосылатын әрекеттерді енгізуге болады: олар байқалатын элементтердің нақты өзгерістеріне жауап ретінде қайта анықтамалар жасайды.
The development of computer environments for making construals has been an ongoing subject of research over the last thirty years. The many variants of such environments that have been implemented are based on common principles. The network of dependencies that currently connect observables is recorded as a family of definitions. Semantically such definitions resemble the definitions of spreadsheet cells, whereby changes to the values of observables on the right hand side propagate so as to change the value of the observable on the LHS in a conceptually indivisible manner. The dependencies in these networks are acyclic but are also reconfigurable: redefining an observable may introduce a new definition that alters the dependency structure. Observables built into the environment include scalars, geometric and screen display elements: these can be elaborated using multi level list structures. A dependency is typically represented by a definition which uses a relatively simple functional expression to relate the value of an observable to the values of other observables. Such functions have typically been expressed in fragments of simple procedural code, but the most recent variants of environments of making construals also enable dependency relations to be expressed by suitably contextualised families of definitions. The maker can interact with a construal through redefining existing observables or introducing new observables in an open ended unconstrained manner. Such interaction has a crucial role in the experimental activity that informs the incremental development of the construal. Triggered actions can be introduced to automate state change: these perform redefinitions in response to specified changes in the values of observables.
Эмпирикалық модельдеу есептеудің кеңінен көрінісі ретінде
1-суретте «компьютерді» құралым жасалатын орта ретінде көрсету қате түсінік тудыруы мүмкін. «КОМПЬЮТЕР» термині тек қуатты есептеу құрылғысын ғана білдірмейді. Құралымдар жасау кезінде басты назар компьютердің басқа технологиялар мен құрылғылармен бірге қолданылғандағы өзара әрекеттесу және қабылдау мүмкіндіктерінің кең ауқымына ауысады. Эмпирикалық модельдеуді әзірлеудің басты себебі – компьютердің осы екі толықтыратын рөлін интеграциялайтын есептеудің толыққанды түсіндірмесін беру. Джеймс пен Дьюидің логика мен тәжірибе негізінде агенттікке қатысты көзқарастарды келістіруге тырысқан принциптері осы интеграцияға қол жеткізуде маңызды рөл атқарады. 1-суреттегі компьютердің екі жақты рөлі заманауи есептеу саласында кеңінен қолданылады. Осыған орай, эмпирикалық модельдеуді есептеудің кең көрінісіне негіз ретінде қарастыруға болады. Бұл көзқарас білім беру технологиялары, компьютерлік дизайн және бағдарламалық құралдарды әзірлеу сияқты тақырыптардағы көптеген эмпирикалық модельдеу жарияланымдарында көрініс тапқан. Сеймур Паперт ұсынған конструкционизмді қолдау және Бруно Латур анықтаған «құрылыс» кепілдіктерін орындау үшін құралымдар жасау әдісі де тиімді деп саналады.
In Figure 1, identifying 'the computer' as the medium in which the construal is created is potentially misleading. The term COMPUTER is not merely a reference to a powerful computational device. In making construals, the primary emphasis is on the rich potential scope for interaction and perceptualisation that the computer enables when used in conjunction with other technologies and devices. The primary motivation for developing Empirical Modelling is to give a satisfactory account of computing that integrates these two complementary roles of the computer. The principles by which James and Dewey sought to reconcile perspectives on agency informed by logic and experience play a crucial role in achieving this integration. The dual role for the computer implicit in Figure 1 is widely relevant to contemporary computing applications. On this basis, Empirical Modelling can be viewed as providing a foundation for a broader view of computing. This perspective is reflected in numerous Empirical Modelling publications on topics such as educational technology, computer aided design and software development. Making construals has also been proposed as a suitable technique to support constructionism, as conceived by Seymour Papert, and to meet the guarantees for 'construction' as identified by Bruno Latour.
Эмпирикалық модельдеу жалпы мағыналылық ретінде?
Тьюринг машинасы компьютердің есептеу құрылғысы ретіндегі рөлінің теориялық негізін қалайды: оны "ережелерді ұстанатын сананы" модельдеу деп қарастыруға болады. Эмпирикалық модельдеудің бүгінгі күнгі практикалық қолданыстары конструкция жасаудың компьютердің бай тәжірибені ұйымдастырудағы қосымша рөлін қолдауға өте ыңғайлы екенін көрсетеді. Атап айтқанда, Джеймс пен Дьюидің прагматикалық философиялық ұстанымына сәйкес, конструкция жасау есептеу ережелерін қолдану мүмкін болмайтын жағдайларда адам тәжірибесіне шартты түсіндірмелер беру арқылы түсіндірушілік рөлді атқара алады. Осы тұрғыдан алғанда, интерпретация жасау – "жағдайды түсінуді" модельдеу болып қарастырылуы мүмкін. Тьюринг машинасы компьютердің болуына тәуелсіз алгоритмдердің мәнін түсінуге арналған тұжырымдамалық құрал болғандай, эмпирикалық модельдеу принциптері мен ұғымдары компьютерді пайдалануға тікелей сілтеме жасамай, мағына жасау туралы ойлаудың жалпы шеңбері ретінде маңызға ие болуы мүмкін. Уильям Джеймстің адам тәжірибесін талдауының эмпирикалық модельдеу тұжырымдамасына қосқан үлесі осының куәсі болуы мүмкін. Осыған орай, эмпирикалық модельдеу принциптері компьютерлік емес эмпирикалық модельдеудің түрлерін талдауға қолайлы әдіс болуы мүмкін. Мысалы, электрондық кестелермен өзара әрекеттесуде қолданылатын байқаулар, тәуелділіктер және агенттік тұрғысынан жасалған талдау, олардан бұрын қолданылған қағаз кестелерге де қатысты болуы мүмкін.
The Turing machine provides the theoretical foundation for the role of the computer as a computational device: it can be regarded as modelling 'a mind following rules'. The practical applications of Empirical Modelling to date suggest that making construals is well suited to supporting the supplementary role the computer can play in orchestrating rich experience. In particular, in keeping with the pragmatic philosophical stance of James and Dewey, making construals can fulfill an explanatory role by offering contingent explanations for human experience in contexts where computational rules cannot be invoked. In this respect, making construals may be regarded as modelling 'a mind making sense of a situation'. In the same way that the Turing machine is a conceptual tool for understanding the nature of algorithms whose value is independent of the existence of the computer, Empirical Modelling principles and concepts may have generic relevance as a framework for thinking about sense making without specific reference to the use of a computer. The contribution that William James's analysis of human experience makes to the concept of Empirical Modelling may be seen as evidence for this. By this token, Empirical Modelling principles may be an appropriate way to analyse varieties of empirical modelling that are not computer based. For instance, it is plausible that the analysis in terms of observables, dependencies and agency that applies to interaction with electronic spreadsheets would also be appropriate for the manual spreadsheets that predated them.
Өмірбаян
Эмпирикалық модельдеуді 1980-жылдардың басында Мьюриг Бейнон және Уорвик университетінің Компьютер ғылымдарындағы Эмпирикалық модельдеу зерттеу тобы бастады. Бұл жұмысты шамамен 1995 жылдан бері «эмпирикалық модельдеу» (EM) термині модельдеу процесінің байқау және эксперимент негізіндегі тәжірибелік сипатын көрсете түсу үшін қабылдады. Байқалатын, тәуелділік және агенттік сияқты негізгі ұғымдарды қолдайтын арнайы мақсаттағы бағдарламалық жасақтама 1980-жылдардың соңынан бері үздіксіз дамып келеді (көбінесе зерттеуші студенттердің жетекшілігімен). EM принциптері мен құралдарын жүздеген студенттер курстық, жобалық және ғылыми-зерттеу жұмыстарында пайдаланды және дамытты. Бакалавриат және магистрлік деңгейдегі «Эмпирикалық модельдеуге кіріспе» модулі Мьюриг Бейнон мен Стив Расс (осы мақаланың авторлары) зейнеткерлікке шыққанға дейін 2013-14 жылдарға дейін көп жылдар бойы оқытылды. Зерттеу және оқыту материалдарын қамтитын, рецензияланған жарияланымдар мен конференция материалдарының кең жинағы бар үлкен веб-сайт бар [1]. EM құралдарымен жасалған артефактілер немесе модельдер үшін «құрылымдау» термині 2000-жылдардың басынан бері қолданылып келеді. Бұл термин Дэвид Гудингтің «Эксперимент және мағына жасау» (1990) кітабындағы қолданылуынан бейімделген, ол 1800 жылдары электромагнетизмді зерттеген және алғашқы электр қозғалтқыштарын жасаған кезде Фарадейдің санасында пайда болған және оның жазбаларында тіркелген жаңа, алдын ала идеяларды сипаттау үшін қолданылды. EM-мен байланысты негізгі практикалық қызмет – «құрылымдау жасау» – Erasmus+ CONSTRUIT жобасының (2014–2017) [2] тақырыбы болды.
Empirical Modelling has been pioneered since the early 1980s by Meurig Beynon and the Empirical Modelling Research Group in Computer Science at the University of Warwick. The term 'Empirical Modelling' (EM) has been adopted for this work since about 1995 to reflect the experiential basis of the modelling process in observation and experiment. Special purpose software supporting the central concepts of observable, dependency and agency has been under continuous development (mainly led by research students) since the late 1980s. The principles and tools of EM have been used and developed by many hundreds of students within coursework, project work, and research theses. The undergraduate and MSc module 'Introduction to Empirical Modelling' was taught for many years up to 2013 14 until the retirement of Meurig Beynon and Steve Russ (authors of this article). There is a large website [1] containing research and teaching material with an extensive collection of refereed publications and conference proceedings. The term 'construal' has been used since the early 2000s for the artefacts, or models, made with EM tools. The term has been adapted from its use by David Gooding in the book 'Experiment and the Making of Meaning' (1990) to describe the emerging, provisional ideas that formed in Faraday's mind, and were recorded in his notebooks, as he investigated electromagnetism, and made the first electric motors, in the 1800s. The main practical activity associated with EM that of 'making construals' was the subject of an Erasmus+ Project CONSTRUIT! (2014 2017)[2].