数学模型是什么(计算机的数学模型)

史宁中
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人们通过抽象和推理 , 逐渐形成了数学研究的对象和概念 , 创建了数学运算的方法和法则 , 得到了数学命题的假设与结论 。这样的过程历经数干年 , 一个庞大的数学王国就建立起来了 。与此同时 , 人们不断地把数学创建的方法和结论应用到现实生活和生产实践中 , 这就是数学的应用 。数学的应用相当广泛 , 从日常生活购物的斤斤两两 , 到浩瀚宇宙星座间距离的度量 , 几乎涉及现实生活的各个方面 , 涉及生产实践的各个领域 。数学模型属于数学的应用 , 但与通常所说的数学应用有着非常本质的区别 , 这个区别导致数学模型的思想与数学应用的思想也不尽相同 。
之所以可以把模型称为一种数学思想 , 这与数学模型的功能有关 。虽然数学模型属于数学应用的范畴 , 但主要是指:用数学所创造出来的概念、原理和方法 , 来理解、描述和解决现实世界中的一类问题 。这样的一类问题往往蕴含着某种事物发生的规律性 , 或者说 , 蕴含着某种事物发展的必然性 。因此 , 模型思想是指:能够有意识地用数学的概念、原理和方法 , 理解、描述以及解决现实世界中一类问题的那种思想 。
掌握模型思想就是:把握现实世界一类问题的本质与规律 , 用恰当的数学语言描述问题的本质与规律 , 用合适的数学符号表达问题的本质与规律 , 最后得到刻画一类事物的数学模型 。
简而言之 , 模型思想就是用数学的语言讲述现实世界的故事;数学模型构建了数学与现实世界的桥梁 , 借助数学模型使数学回归于现实世界 。
数学对于实现世界的回归是极为重要的 , 也就是说 , 数学模型对于数学的发展是极为重要的 , 因为数学家必然会从数学的角度审视模型中的数学表达 , 汲取“创造数学”的灵感 , 促进数学自身的发展 。比如微积分就是在讲述现实世界的故事中产生与发展起来的 。甚至可以认为 , 数学模型的构建与应用 , 是现代数学得以健康发展的重要源泉 。
冯诺依曼曾警告说 , 数学经过多次抽象之后可能出现近亲繁殖、退化的危险 。这一点应该得到充分的重视 , 很显然 , 避免数学退化最简单的办法就是注重数学与现实世界的联系 , 而联系的最重要途径就是数学模型 。合理的思维过程具有理性加工的功能 , 而现实世界的事物一旦经过理性加工 , 或者说 , 一旦经过数学的描述 , 不仅具有了一般性 , 而且具有了真实性 。而数学模型就是这种理性加工的范例 , 数学对于解释世界是无能为力的 , 但利用数学能够更好地描述现实世界 。