Процесс построения модели называется моделированием, другими словами, моделирование – это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели
Лекция 1. Основные понятия моделирования Рассказываю: Компьютерное моделирование - это новый и довольно сложный курс в цикле информационных дисциплин. Постольку, поскольку курс КМ является междисциплинарным курсом для его успешного освоения требуется наличие самых разнообразных знаний: во-первых, знаний в выбранной предметной области - если мы моделируем физические процессы, мы должны обладать определенным уровнем знания законов физики, моделируя экологические процессы - биологических законов, моделируя экономические процессы - знанием законов экономики, кроме того, т.к. компьютерное моделирование использует практически весь аппарат современной математики, предполагается знание основных математических дисциплин - алгебры, мат.анализа, теории дифференциальных уравнений, мат.статистики, теории вероятности. Для решения математических задач на компьютере необходимо владеть в полном объеме численными методами решения нелинейных уравнений, систем линейных уравнений, дифференциальных уравнений, уметь аппроксимировать и интерполировать функции. И, конечно же, предполагается свободное владение современными информационными технологиями, знание языков программирования и владение навыками разработки прикладных программ. Компьютерное моделирование, возникшее как одно из направлений математического моделирования с развитием информационных компьютерных технологий стало самостоятельной и важной областью применения компьютеров. В настоящее время компьютерное моделирование в научных и практических исследованиях является одним из основных методов познания. Без компьютерного моделирования сейчас невозможно решение крупных научных и экономических задач. Выработана технология исследования сложных проблем, основанная на построении и анализе с помощью вычислительной техники математической модели изучаемого объекта. Такой метод исследования называется вычислительным экспериментом. Под запись: Моделирование –метод познания окружающего мира, который можно отнести к общенаучным методам, применяемым как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне познания. Информация — это абстракция. Модель — это тот объект, та система, которая позволяет облечь эту информацию в конкретное, например компьютерное, представление, содержание. Моделирование — тот процесс, метод, который позволяет осуществлять перенос информации от реальной системы к модели и наоборот. Важную роль при разработке моделей играют гипотезы (от греч. Hypothesis – основание, предположение), т.е. определенные предсказания. Формулирование и проверка правильности гипотез основывается, как правило, на аналогиях. Аналогия (от греч. analogia – соответствие, соразмерность) – это представление о каком-либо частном сходстве двух объектов, причем такое сходство может быть как существенным, так и несущественным. Процесс построения модели называется моделированием, другими словами, моделирование – это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели.
Моделирование можно поделить на виды:
Рисунок 1. Виды моделирования Материальным (физическим)является моделирование, при котором реальному объекту противопоставляется его увеличенная или уменьшенная копия, допускающая исследование (как правило, в лабораторных условиях) с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия. Например, в астрономии – планетарий, в архитектуре – макеты зданий, в самолетостроении – модели летательных аппаратов и т.п. Натурное моделирование – это такое моделирование, при котором реальному объекту ставится в соответствии его увеличенный или уменьшенный материальный аналог, допускающий исследование (как правило, в лабораторных условиях) с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия. К примерам натурных моделей можно отнести макеты в архитектуре, модели судов в судостроении. Аналоговое моделирование – это моделирование, основанное на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но одинаково описываемых формально (одними и теми же математическими соотношениями, логическими и структурными схемами). Примерами аналоговых моделей могут служить электрические и механические колебания. Идеальное моделирование – основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой. Идеальное моделирование разделяют на два основных типа: интуитивное и научное. Интуитивное моделирование – это моделирование, основанное на интуитивном (не обоснованном с позиций формальной логики) представлении об объекте исследования, не поддающимся формализации или не нуждающимся в ней. Научное моделирование – это всегда логически обоснованное моделирование, использующее минимальное число предположений, принятых в качестве гипотез на основании наблюдений за объектом моделирования. Знаковое моделирование –это моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов. Математическое моделирование –это моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики: описание и исследование законов механики Ньютона средствами математических формул.
Процесс моделирования состоит из следующих этапов:
Объект → Модель → Изучение модели → Знания об объекте
Рисунок 2. Этапы моделирования
Классификация моделей Учет фактора времени и области использования
Рисунок 3. Виды моделей с учетом фактора времени и области использования Статистическая модель –это как бы одномоментный срез по объекту. Статические модели - неизменные во времени. Например, вы пришли в стоматологическую поликлинику для осмотра полости рта. Врач осмотрел и всю информацию записал в карточку. Записи в карточке, которые дают картину о состоянии ротовой полости на данный момент времени (число молочных, постоянных, пломбированных, удаленных зубов) и будет являться статистической моделью. Динамическая модельпозволяет увидеть изменения объекта во времени. Пример, та же карточка школьника, которая отражает изменения, происходящие с его зубами за определенный момент времени.
Взаимосвязь моделей
Рисунок 4. Взаимосвязь моделей
При наблюдении за объектом-оригиналом в голове исследователя формируется некий мысленный образ объекта, его идеальная модель, которую в научной литературе принято называть когнитивной(мысленной, способствующей познанию). Представление когнитивной модели на естественном языке называется содержательной моделью. По функциональному признаку и целям содержательные модели подразделяются на описательные, объяснительные и прогностические. Описательноймоделью можно назвать любое описание объекта. Объяснительнаямодель позволяет ответить на вопрос, почему что-либо происходит. Прогностическаямодель должна описывать будущее поведение объекта. Концептуальной модельюпринято называть содержательную модель, при формулировке которой используются понятия и представления предметных областей знания, занимающихся изучением объекта моделирования. Логико-семантическая модель является описанием объекта в терминах и определениях соответствующих предметных областей знаний, включающим все известные логически непротиворечивые утверждения и факты. При построении структурно-функциональной модели объект рассматривается как целостная система, которую расчленяют на отдельные элементы или подсистемы. Причинно-следственная модель используется для объяснения и прогнозирования поведения объекта. Формальная модель является представлением концептуальной модели с помощью одного или нескольких формальных языков (например, языков математических теорий, алгоритмических языков и т.д.) Математическое моделирование – это идеальное научное знаковое формальное моделирование, при котором описание объекта осуществляется на языке математики, а исследование модели приводится с использованием тех или иных математических методов.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1682)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |