Моделирование

Это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели проводимого исследования (цели моделирования) свойства изучаемого объекта, явления или процесса.

Модели, описывающие процессы изменения и развития системы. Например, описание движения тел, развития организмов, химических реакций.

Модели, описывающие состояние объекта на данный момент времени. Например обследование в стоматологической клинике: фотоснимок зуба.

Уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик.

Создаются для исследования процессов и явлений. Например, стенд для проверки телевизоров.

Имитируют реальность. С такими моделями проводят эксперименты и по результатам исследования делают выводы. Такой метод получил названия метода проб и ошибок. Например, выяляют таким способом побочные действия лекарств, проводя опыты над животными.

Эти модели "репетируют" поведение объекта различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента или союзника. Такие модели могут оказывать психологическуб помощь больным, разрешать конфликтные ситуации. Примером могут быть военные, экономические, спортивные и деловые игры.

Используются при обучении. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.

Мысленные модели, выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей.

Целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя св- ва этого объекта.

Объекты распределены по уровням. Каждый элемент высшего уровня состоит их эдементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

Модели, представленные на специальных языках (ноты, хим.формулы, и т.д)

Модели, представляющие процесс в виде программы, записанной на специальном языке.

Модели, представленные математическими формулами, отображающими связь различных параметров объекта, системы или процесса.

Объекты моделирования описываются с позиций системного подхода. Исходя из цели исследования устанавливаются совокупность элементов, взаимосвязи между элементами, возможные состояния каждого элемента, существенные характеристики состояний и соотношения между ними. Например, фиксируется, что если значение одного параметра возрастает, то значение другого - убывает и т.п. Вопросы, связанные с полнотой и единственностью набора характеристик, не рассматриваются. Естественно, в таком словесном описании возможны логические противоречия, неопределенности. Это исходная естественно-научная концепция исследуемого объекта. Такое предварительное, приближенное представление системы называют концептуальной моделью. Для того чтобы содержательное описание служило хорошей основой для последующей формализации, требуется обстоятельно изучить моделируемый объект. Нередко естественное стремление уско­рить разработку модели уводит исследователя от данного этапа непосредственно к решению формальных вопросов. В результате построенная без достаточного содержательного базиса модель оказывается непригодной к использованию.На этом этапе моделирования широко применяются качественные методы описания систем, знаковые и языковые модели.

Формализация сводится в общих, чертах к следующему. На основе содержательного описания определяется исходное множество характеристик системы. Для выделения существенных характеристик необходим хотя бы приближенный анализ каждой из них. При проведении анализа опираются на постановку задачи и понимание природы исследуемой системы. После исключения несущественных характеристик выделяют управляемые и неуправляемые параметры и производят, символизацию. Затем определяется система ограничений на значения управляемых параметров. Если ограничения не носят принципиальный характер, то ими пренебрегают.

Требование адекватности находится в противоречии с требованием простоты, и это нужно учитывать при проверке модели на адекватность. Исходный вариант модели предварительно проверяется по следующим основным аспектам:• Все ли существенные параметры включены в модель?• Нет ли в модели несущественных параметров?• Правильно ли отражены функциональные связи между параметрами?• Правильно ли определены ограничения на значения параметров?Для проверки рекомендуется привлекать специалистов, которые не принимали участия в разработке модели. Они могут более объективно рассмотреть модель и заметить ее слабые стороны, чем ее разработчики. Такая предварительная проверка модели позволяет выявить грубые ошибки. После этого приступают к реализации модели и проведению исследований. Полученные результаты моделирования подвергаются анализу на соответствие известным свойствам исследуемого объекта. Для установления соответствия создаваемой модели оригиналу используются следующие пути:• сравнение результатов моделирования с отдельными экспериментальными результатами, полученными при одинаковых условиях;• использование других близких моделей;• сопоставление структуры и функционирования модели с прототипом.Главным путем проверки адекватности модели исследуемому объекту выступает практика. Однако она требует накопления статистики, которая далеко не всегда бывает достаточной для получения надежных данных. Для многих моделей первые два пути приемлемы в меньшей степени. В этом случае остается один путь: заключение о подобии модели и прототипа делать на основе сопоставления их структур и реализуемых функций. Такие заключения не носят формального характера, поскольку основываются на опыте и интуиции исследователя.По результатам проверки модели на адекватность принимается решение о возможности ее практического использования или о проведении корректировки.

При корректировке модели могут уточняться существенные параметры, ограничения на значения управляемых параметров, показатели исхода операции, связи показателей исхода операции с существенными параметрами, критерий эффективности. После внесения изменений в модель вновь выполняется оценка адекватности.

Сущность оптимизации моделей состоит в их упрощении при заданном уровне адекватности. Основными показателями, по которым возможна оптимизация модели, выступают время и затраты средств для проведения исследований на ней. В основе оптимизации лежит возможность преобразования моделей из одной формы в другую. Преобразование может выполняться либо с использованием математических методов, либо эвристическим путем.

Отображают внешний вид оригинала (рисунок, пиктограмма, чертеж, план, карта)

Модели, описывающие последовательность действий.

Модели, описанные средством естественного языка.

Отражают строение объектов и связи их параметров (таблица, граф, схема, структура)

Приеменяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру.

Объекты и их св-ва представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце, а значения их св-в размещаются в сл. столбцах.

Предметные (физические) модели. Всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее св-во и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: игрушки, скелет, чучело, макеты.

Сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей ( элементов). Всякая система имееет цель.

Совокупность связей между элементами системы. Структура зависит от поставленной цели.

1)В информатике - последовательность команд, предназначенная исполнителю, в результате выполнения которой он должен решить поставленную задачу 2)В математике - точное предписание, задающее вычислительный процесс, ведущий от начальных данных к исходному рез-ту.3)Система правил, для решения задач

Запись на естественном языке

Изображение алгоритма в виде схемы

Запись с помощью компьютерных язков (например, с помощью языка паскаль)

Запись на естественном языке, но с соблюдением некоторых правил