方法介绍及其研究意义

我们常自发地去比较新事物和我们之前所观察到的、所熟悉的事物。这是一种天然的抽象。通过相似类比的方法去识别不同现象时，我们对周围世界的结构有了进一步的认识。

在这一章中，我们描述了一些自然界中简单的、但不同的过程。至少他们会处理不同物理结构的事情；烤箱的变暖，向一个漏水的水箱中注水，电容的充电和一个特定的计算机算法。然而，当我们观察他们如何在一段时间内变化，当我们测量烤箱的温度，水箱的水位，电容器的电荷量和计算机算法产生数字时，我们会发现至少在观察的水平上，他们将会出现非常相似的行为。类比方法不仅仅是简单的测量，而是用我们熟知的系统去代替一个物理系统。我们称为一个系统构建了另一个系统。因为计算机算法是目前为止最简单的并且以如下方式实现的系统，我们可以通过实验和结果的方式验证其可靠性，所以我们愿意将它选作其他物理系统的模型，无论是烤箱、水箱或电容器。

模型本身的形式并不太重要。重要的是这个模型提供了一种精确且简洁的方式来描述部分物理系统行为的方法（并更简洁地观察自己）。

模型对于系统工程师，如同计划对于建筑师一样。一个计划会根据既定的标准描述建筑、桥梁和机场的画面。计划是一个简洁而精确的沟通方式，它传递了哪些需求被构建。类似的现代模型描述精确并确定随时间变化的物理系统行为的方式。架构师还可以用纸或塑料或三维电脑图形按比例创建模型。类似的，系统工程师可以用机械和/或电气模拟，模拟实际生产过程行为。然而，如今运行在数字计算机上的模型执行计算机算法中的数学模型，我们称之为计算机模型。(www.xing528.com)

观察既是定性又是定量的自然性质。例如，对于环境温度可以定性地说它是冷、暖或热，或者更准确地说它是21.5°C。我们更感兴趣的是定量信息，我们会经常依靠定性属性的定量描述（因为我们依据的是电脑中的模型）。在科学和工程方面，定量信息和计算机模型发挥越来越重要的角色，因为计算机可以让我们计算快速（可靠），或许最重要的是计算机模型就可以轻松通信。

为了能够比较测量，我们将首先讨论一些代表他们图的惯例，因为这更比序列数字和计算机程序容易沟通。

本章其余部分内容如下。首先，我们将约定一些惯例，以确保我们了解信号和他们的图形表示形式，我们将充分在这本书中利用这样的图片。然后，我们将描述这些例子，如烤箱、水箱、电容器、充电器和计算机算法。我们将做以比较，并解决它们所能互相建模的程度。最终我们将讨论如何将这些简单的系统画成框图来构建更复杂的系统并且对其建模。在将来的阅读以及讨论中我们将提供大量文献，这些文献涉及关于理解类比的本质，以及抓住或者开发这些类比的形式体系以便对这些物理系统进行计算机建模。