Информационное моделирование

Понятие модели. Классификация  моделей. Моделирование. Этапы моделирования.

В своей деятельности человек часто  использует модели, то есть создает  образ того объекта, явления или  процесса, с которым ему предстоит  иметь дело.

 

Модель – это упрощенное подобие реального объекта, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.

Для одного и тог же объекта-оригинала  можно построить множество моделей  в зависимости от цели моделирования. Модель используется как заменитель реальной системы для воспроизведения отдельных ее функций, для прогноза ее поведения в определенных условиях.

Причины, по которым прибегают к построению моделей:

1. в реальном времени оригинал может уже не существовать (теория вымирания динозавров, модель ядерной зимы);
2. оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей
3. оригинал либо очень велик, либо очень мал (солнечная система, атом)
4. процесс протекает очень быстро или очень медленно (двигатель внутреннего сгорания, геологические модели)
5. исследование объекта может привести к его разрушению (модель самолета).

 

Моделирование – это процесс построения моделей для решения поставленной задачи, то есть выделение основных элементов рассматриваемого объекта и связей между ними.

 

В процессе моделирования участвуют три объекта:

1. моделирующий субъект (человек)

2. моделируемый объект (объект-оригинал)

3. объект-заменитель (модель).

Моделировать можно:

1. объекты (глобус, том, солнечная система и др.)
2. явления (грозовой разряд, землетрясения и др.)
3. процессы (развитие вселенной, экономических процессов и др.)
4. поведения.

 

Классификация моделей:

1. с учетом фактора времени:

1. статические – на данный момент времени;

2. динамические – изменение состояния объекта во времени.

2. по способу представления:

1. материальные – воспроизводят внешние, наглядные, геометрические и физические свойства объекта и всегда имеют реальное воплощение (карта, глобус, игрушки и др.):

 

а) физические

б) предметные

в) натурные

 

2.   информационные – содержат информацию о свойствах и состоянии объекта, процесса, явления, и его взаимосвязи с внешним миром; нельзя потрогать воочию, так как они не имеют материальной основы:

а) вербальные

б) знаковые. Данные модели делятся  на следующие подвиды: графические, табличные, математические, логические, специальные.

в) компьютерные – имитация характеристик или поведения объекта

г) описательные – свободное изложение  данных и свойств о предметах.

д) графические

III. по структуре:

2. табличные

3. иерархические (многоуровневые)
4. сетевые (графы).

 

IV. по области использования:

1. учебные
2. опытные
3. научно-технические
4. игровые
5. имитационные

 

 

V. по отрасли знаний:

1. физические
2. химические
3. географически
4. исторические
5. социологические
6. экономические
7. математические

 

Цели моделирования:

1. исследование оригинала (изучение сущности объекта или явления)
2. анализ («что будет, если…» - научиться прогнозировать последствия различных воздействий на оригинал)
3. синтез («как сделать, чтобы…» - научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия)
4. оптимизация («как сделать лучше» - выбор наилучшего решения в заданных условиях).

 

 

Этапы моделирования (вариант 1):

1. выявление проблемы
2. постановка задачи
3. изучение объекта
4. создание модели
5. проверка соответствия модели поставленной задачи
6. решение задачи с использованием модели
7. анализ полученных результатов.

 

 

 

Этапы моделирования (вариант 2):

1. постановка задачи
2. разработка модели (тип модели, существенные свойства оригинала, построить формальную модель, алгоритм работы модели)
3. тестирование модели (проверка модели на простых исходных данных с известным результатом)
4. эксперимент (исследование модели в интересующих нас условиях)
5. анализ результатов.

 

 

Формализация – это замена реального объекта или процесса его формальным описанием, то есть его информационной моделью.