Пример материальной модели – — 93163-49

Идеальные и материальные модели

Неоднозначность термина «модель», огромное число типов моделирования и их быстрое развитие затрудняют в настоящее время построение логически законченной, удовлетворяющей всех классификации моделей. Любая подобная классификация условна в силу того, что она отражает, с одной стороны, субъективную точку зрения авторов, а с другой — ограниченность их знаний в конечном числе областей научного познания.

Данную классификацию следует рассматривать как попытку построения некоторого инструмента или модели для исследования свойств и характеристик самого процесса моделирования. Моделирование относится к общенаучным методам познания. Использование моделирования на эмпирическом и теоретическом уровнях исследования приводит к условному делению моделей на материальные и идеальные.

Материальное моделирование — это моделирование, при котором исследование объекта выполняется с использованием его материального аналога, воспроизводящего основные физические, геометрические, динамические и функциональные характеристики данного объекта. Основными разновидностями материального моделирования являются натурное и аналоговое. При этом оба вида моделирования основаны на свойствах геометрического или физического подобия.

Идеальное моделирование отличается от материального тем, что оно основано не на материализованной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой и всегда носит теоретический характер. Идеальное моделирование является первичным по отношению к материальному. Вначале в сознании человека формируется идеальная модель, а затем на ее основе строится материальная.

Материальное моделирование

Основными разновидностями материального моделирования являются натурное и аналоговое. При этом оба вида моделирования основаны на свойствах геометрического или физического подобия. Две геометрические фигуры подобны, если отношение всех соответственных длин и углов одинаковы. Если известен коэффициент подобия — масштаб, то простым умножением размеров одной фигуры на величину масштаба определяются размеры другой, ей подобной геометрической фигуры. Два явления физически подобны, если по заданным характеристикам одного можно получить характеристики другого простым пересчетом, который аналогичен переходу от одной системы единиц измерения к другой. Изучением условий подобия явлений занимается теория подобия.

Натурное моделирование — это такое моделирование, при котором реальному объекту ставится в соответствие 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.

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). В основу аналогового моделирования положено совпадение математических описаний различных объектов.

Модели физического и аналогового типов являются материальным отражением реального объекта и тесно связаны с ним своими геометрическими, физическими и прочими характеристиками. Фактически процесс исследования моделей данного типа сводится к проведению ряда натурных экспериментов, где вместо реального объекта используется его физическая или аналоговая модель.

Идеальное моделирование

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. В качестве наиболее яркого примера интуитивной модели окружающего мира можно считать жизненный опыт любого человека. Любое эмпирическое знание без объяснения причин и механизмов наблюдаемого явления также следует считать интуитивным.

Научное моделирование — это всегда логически обоснованное моделирование, использующее минимальное число предположений, принятых в качестве гипотез на основании наблюдений за объектом моделирования.

Главное отличие научного моделирования от интуитивного заключается не только в умении выполнять необходимые операции и действия по собственно моделированию, но и в знании «внутренних» механизмов, которые используются при этом. Можно сказать, что научное моделирование знает не только, как необходимо моделировать, но и почему так нужно делать. Необходимо подчеркнуть чрезвычайно важную роль интуиции, интуитивных моделей в науке, без них не обходится не одно сколь-нибудь новое знание. Последнее недостижимо только методами формальной логики.

Интуитивное и научное (теоретическое) моделирование ни в коей мере нельзя противопоставлять одно другому. Они хорошо дополняют друг друга, разделяя области своего применения.

Знаковым называют моделирование, использующее в качестве моделей знаковые изображения какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, наборы символов, включающее также совокупность законов и правил, по которым можно оперировать с выбранными знаковыми образованиями и элементами. В качестве примеров таких моделей можно назвать любой язык, например: устного и письменного человеческого общения, алгоритмический и т.д. Знаковая форма используется для передачи как научного, так и интуитивного знания. Моделирование с помощью математических соотношений также является примером знакового моделирования.

Интуитивное знание является генератором нового знания. Однако далеко не все догадки и идеи выдерживают последующую проверку экспериментом и методами формальной логики, свойственными научному подходу, выступающему в виде своеобразного фильтра для выделения наиболее ценных знаний.

 

Модель

Моделирование

Процесс моделирования

Процесс математического моделирования

 

На главную страницу

 

 

 

 

systems-analysis.ru

Материальные модели — Letopisi.ru

Материал из Letopisi.Ru — «Время вернуться домой»

Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они всегда имеют реальное воплощение. Такие модели могут отражать:

• внешние свойства исходных объектов;
• внутреннее устройство исходных объектов;
• суть процессов и явлений, происходящих с объектами-оригиналами.

Самыми простыми примерами материальных моделей являются детские игрушки. По ним ребенок узнает внешние свойства окружающих объектов. Разбирая некоторые игрушки в процессе игры (например, машинку), он получает первое представление об устройстве исходного объекта и даже о принципах его работы.                     

 

Процессы, в которых участвует реальный объект, в материальной модели могут быть заменены процессами другой физической природы. Например, в той же детской машинке процесс движения обеспечивается не работой двигателя внутреннего сгорания, а закрученной пружиной или инерционным механизмом. Но при этом принцип преобразования вращательного движения колес в поступательное движение автомобиля соблюдается.

Материальные модели могут не походить на свои прототипы. Например, робот, заменяющий людей на тяжелом и вредном производстве, совершенно не похож на человека. Это механическое устройство, манипулятор. Только в детских книжках и мультфильмах робота представляют как механического человека.

Так как материальные модели помогают узнать свойства реальных объектов и понять «механизм» сложных явлений, они часто используются в процессе обучения. Материальными моделями являются скелет человека и чучело птицы в кабинете биологии, объемная модель Солнечной системы и макет многоступенчатой ракеты в кабинете астрономии, наклонная плоскость с шарами в кабинете физики и т. д.

К материальным моделям относятся не только школьные пособия, но и различные физические и химические опыты. В опытах моделируются действия над объектами, например реакция (действие) между водородом и кислородом (веществами, объектами исследования). Эта реакция даже при малых количествах исходных веществ происходит с оглушительным хлопком. Модель является предупреждением о последствиях возникновения «гремучей смеси» из безобидных и широко распространенных в природе веществ.

Создание и использование материальных моделей относится к экспериментальному методу познания окружающего мира.

Теоретическая часть Практическая часть

letopisi.org

1.5.2 Материальные модели и виды подобия

Чтобы некоторая материальная конструкция могла быть отображением, т.е. замещала в каком-то отношении оригинал, между оригиналом и моделью должно быть установлено отношение похожести, подобия. Существуют разные способы решения этой проблемы.

Прямое подобие – фотография, макет здания, выкройка одежды, и т.д. Следует всегда помнить о проблеме переноса результатов моделирования на оригинал. Например, результаты испытания модели корабля в бассейне не позволяют оценить влияние реальных течений, ветра, волн и т.д., которые не поддаются масштабированию.

Косвенное подобие между оригиналом и моделью устанавливается не в результате их физического взаимодействия, а на основе аналогий, объективно существующих в природе. Например, электромеханическая аналогия колебательных процессов основана на общности математического аппарата описания электрических и механических явлений. Опять следует помнить об ограниченности любых аналогий на практике.

Условное подобие устанавливается в результате соглашения. Например, деньги (модель стоимости), удостоверение личности (официальная модель владельца), разнообразные сигналы (модель сообщения) и т.д. Теория связи и теория управления имеют дело со специфическими моделями условного подобия в виде сигналов. Правила построения и способы использования сигналов – кодирование и декодирование сами стали предметом углубленного изучения (теория кодирования).

Не вдаваясь в подробности, отметим, что условное подобие в принципе не требует фактического сходства, но оно должно учитывать особенности человека-создателя и потребителя моделей. Так, например, модели, предназначенные для слепых, глухонемых и обычных людей используют различные языки. Известно, что арабская символика вытеснила римскую из-за удобства счета. На ЭВМ двоичная символика вытеснила арабскую по тем же соображениям.

1.5.3 Условия реализации свойств моделей

Для того чтобы модель отвечала своему назначению, необходимо обеспечить соответствующие условия для ее функционирования. Их отсутствие лишает модель ее модельных свойств.

Пример.

1) Бумажные деньги могут играть роль модели стоимости пока в среде их обращения существуют правовые нормы и финансовые учреждения, поддерживающие их функционирование. Царские ассигнации и «керенки» может быть и имеют историческую ценность, но уже не как деньги.

2) Программа для ЭВМ дает результат только при определенных условиях и малейшее рассогласование в ней с языком машины полностью обесценивает программу.

Вывод: для реализации свойств модельных функций необходимо, чтобы модель была согласована со средой, в которой ей предстоит функционировать, входила в эту среду не как чуждый ей элемент, а как ее естественная часть.

1.6 Соответствие между моделью и действительностью в аспекте различия

1.6.1 Конечность моделей

Мир, частью которого мы являемся, бесконечен, как бесконечен и любой объект, не только в пространстве и времени, но и в своих связях с другими объектами. И мы сами, как все природные объекты также бесконечны. Однако если иметь в виду не любые наши качества (состав тканей, структуру глаза и т.д.), а лишь те, которые отличают нас от других объектов, то здесь возможности природы ограничены и конечны. Это проявляется в:

• ограниченность числа нервных клеток;

• ограниченность числа действий, которые мы можем выполнить в единицу времени;

• ограничено время доступное для решения конкретной задачи;

• ограничены внешние ресурсы, которые можно привлечь для решения конкретной задачи.

Возникает противоречие: необходимо познавать бесконечный мир конечными средствами. Как ни странно, это оказывается возможным – такова человеческая практика.

Особенно наглядно проявляется конечность знаковых моделей. Классический пример: цветок в окне явочной квартиры Штирлица означал провал явки. Ясно, что многочисленные свойства цветка, изучаемые ботаникой, физиологией, икебаной и т.д., не имели прямого отношения к знаковой функции цветка. Модель подобна оригиналу в конечном числе отношений – это один из аспектов конечности реальных моделей,

Другой аспект возникает в связи с реальными моделями, обладающими свойствами непрерывности: ведь непрерывность – одно из проявлений бесконечности.

Однако после открытия атомарности вещества, пространства, а возможно и дискретности времени, реальность непрерывности ставится под сомнение. Не является ли она удобной, экономной абстракцией. Например, для непрерывных сред вводится понятие плотности. Но в реальности нет непрерывных сред, это просто удобная абстрактная модель.

studfiles.net

Материальная модель это в информатике – Материальные и информационные модели

Материальные и информационные модели

Всемодели можно разбить на два большихкласса: материальные и информационные.

Материальныемодели. Предметные модели позволяютпредставить в наглядной материальнойформе объекты и процессы, недоступныедля непосредственного исследования(очень большие – очень маленькие объекты;очень быстрые – очень медленные процессыи т.д.). Примеры: макеты зданий, моделиавто- и авиа-двигателей, глобус какмодель планеты Земля, модели молекул икристаллических решеток, анатомическиемуляжи и т.п.

Информационныемодели. Эти модели представляютобъекты и процессы в образной илизнаковой форме, а также в форме таблиц,блок-схем, графов и т.д.

Образныемоделипредставляют собой зрительныеобразы объектов, зафиксированные накаком-либо носителе, например произведенияискусства.

Знаковыеинформационные моделистроятся сиспользованием различных языков(знаковых систем). Такая модель можетбыть представлена в форме текста(милицейский протокол, правила дорожногодвижения, программа, записанная на языкепрограммирования) или формулы (описаниедвижения некоторого реального теласистемой нелинейных уравнений, повторому закону Ньютона или описаниепроцесса распространения тепладифференциальными уравнениями 2 порядкапо закону теплопроводности).

Информационнуюмодель можно представить также в видетаблицы (таблица элементов Менделеева),блок-схемой (алгоритмы).

Иерархическиеинформационные модели. В такой моделиобъекты распределяются по уровням, отпервого (верхнего) уровня до нижнего(последнего) уровня. На первом уровнеможет располагаться только один элемент.Основное отношение между уровнями –элемент более высокого уровня можетсостоять из нескольких элементов нижнегоуровня, при этом каждый элемент нижнегоуровня может входить в состав толькоодного элемента верхнего уровня.Например, животный мир: типклассотрядсемействородвид; файловая структура: носительпапкапапка…файл.

Удобнымнаглядным представлением иерархическойструктуры информационных моделейявляются графы.

Графсостоит из вершин, связанных дугами илиребрами. Вершины могут быть изображеныкругами, овалами прямоугольниками идр. Связи между вершинами изображаютсялиниями. Если линия со стрелками, то онаназывается дугой, если без стрелки,торебром.

Граф,в котором все линии со стрелками, называюториентированнымграфом. Граф, вкотором с вершинами или линиями связананекоторая дополнительная информация,называетсявзвешенным. Вес позволяетотобразить на графе не только структурусистемы, но и различные свойства объектови связей, количественные характеристикии т.д.

Примервзвешенного графа – задача коммивояжера.Пример дерева – файловая структура,генеалогическое дерево.

Дляпостроения моделей используют двапринципа: дедуктивный(от общего кчастному) ииндуктивный(от частногок общему). При первом подходе рассматриваетсячастный случай общеизвестнойфундаментальной модели, котораяприспосабливается к условиям моделируемогообъекта с учетом конкретных обстоятельств.Второй способ предполагает декомпозициюсложного объекта, анализ, а затем синтез(таблица Менделеева).

Построениюинформационной модели предшествуетсистемный анализ, задача которогосостоит в том, чтобы из всего множестваэлементов реального объекта, его свойстви связей выделить те, которые являютсясущественными для целей моделирования.

Реальныйобъект → Системный анализ → Системаданных, существенных для моделирования→ Информационная модель.

Любаясистема существует в пространстве ивремени. В зависимости от изменениясистемы во времени существуют статическиеидинамическиемодели.

Состояниесистемы в каждый момент временихарактеризуется ее структурой, т. е.составом, свойствами элементов, ихотношениями и связями между собой. Так,структура Солнечной системы характеризуетсясоставом входящих в нее объектов (Солнце,планеты и пр.), их свойствами (например,размерами) и взаимодействием (силамитяготения).

Модели,описывающие систему в определенныймомент времени, т.е. неизменные во времениназываются статическимиинформационнымимоделями. В физике, например, статическиеинформационные модели описывают простыемеханизмы, в биологии – классификациюживотного мира, в химии – строениемолекул и т. д.

Состояниесистемы изменяется во времени, т. е.происходят процессы изменения и развитиясистем. Так, планеты движутся, изменяетсяих положение относительно Солнца и другдруга, Солнце, как и любая другая звезда,развивается, меняются ее химическийсостав, излучение и т.д. Модели, описывающиепроцессы изменения и развития систем,т.е.

studfiles.net

Моделирование.

Человечество в своей деятельности (научной, образовательной,технологической, художественной) постоянно создает и использует моделиокружающего мира. Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно,однако человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов ипроцессов.

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступныедля непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты,очень быстрые или очень медленные процессы и др.). Наглядные модели частоиспользуются в процессе обучения. В курсе географии первые представления онашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физикиизучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии приизучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток,в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различныхтехническихустройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Безпредварительного создания чертежа — невозможно изготовить даже простуюдеталь, не говоря уже о сложном механизме.

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей частоизготавливают макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение ихмоделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе. Разработка электрическойсхемы обязательно предшествует созданию электрических цепей и так далее.

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий,законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальныхобъектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняетпредставление человечества об окружающем мире (гелиоцентрическая система мираКоперника, модель атома Резерфорда-Бора, модель расширяющейся Вселенной, модельгенома человека и пр.). Адекватность теоретических моделей законам реальногомира проверяется с помощью опытов и экспериментов.

Все художественное творчество фактически является процессом созданиямоделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальныеотношения между людьми на отношения между животными и фактически создает моделичеловеческих отношений. Более того, практически любое литературное произведениеможет рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, вхудожественной форме отражающими реальную действительность, являются такжеживописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании иисследовании моделей.

Модель.

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессепостроения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимогоисследования свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств моделисамолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическоеподобие оригинала, но не важен, например, ее цвет.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строятразличные типы моделей.

В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии —их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и такдалее.

Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамкахразличных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальнуюточку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, вбиологии — как систему, стремящуюся к самосохранению, и так далее.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенныеособенности изучаемого объекта, явления или процесса.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, вмеханике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могутрассматриваться как материальные точки.Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могутописываться одной моделью.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретнойзадачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модельоказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

Модели материальные и модели информационные.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные(материальные) и модели информационные. Предметные модели воспроизводятгеометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме(глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий исооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной илизнаковой форме.Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительныеобразы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге,фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели вобразовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуетсяклассификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии,палеонтологии и др.).

Цели

Вышесказанное может привести нас к такому выводу: модели, являясь подобием реальных предметов или процессов, не должны отображать все свойства оригиналов, а только те характеристики, которые в определенной ситуации более востребованы для их применения. Нет необходимости отображать все многообразие свойств объекта — это может привести к усложнению модели и неудобству ее использования.

Типичные примеры образной информационной модели

При формировании цели моделирования встает вопрос правильности и полноты создания списка качеств и характеристик будущей модели. Описание объекта моделирования часто называют термином «информационная модель». Примеры ее использования можно видеть в различных формах: графических, словесных, табличных, математических и многих других.

Формы моделей этого типа отличаются графическим изображением объекта, зафиксированным на каком-либо носителе информации (пленке, бумаге, доске).

К такому типу моделей можно причислить различные фотографии, рисунки, графики. Примеры образной информационной модели часто встречаются в учебных заведениях, где на плакатах предоставляется много информации в графическом виде. Еще один вариант ее использования — иллюстрации в любом школьном учебнике, такие как схема построения войск на битве под Сталинградом. Примеры образной информационной модели можно увидеть и в научных организациях, где производится разделение объектов по их внешнему признаку.

Информационная модель — система сигналов, свидетельствующих о динамике объекта управления, условиях внешней среды и состоянии самой системы управления.

Информационная модель — это отражение исследования части реального мира в виде информации.

Информационная модель — совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

Информационная модель — это знаковая (цифровая) модель, описывающая информационные процессы и информационные системы разной природы.

1. Определяется цель моделирования.

2. Выбирается тип информационной модели.

3. Осуществляется системный анализ объекта моделирования.

4. Проводится построение информационной модели.

5. Тестируется информационная модель по заданным параметрам, отвечающим поставленной цели.

6. В случае необходимости проводится коррекция разрабатываемой информационной модели.

Информация, причём как можно более точная. Чем больше предоставленные данные отвечают реальным показателем, тем эффективней применяется модель на практике. Чтобы разработать модель, сначала проводится сбор всей возможной информации. Она отсеивается и остаётся та, что предоставляет наибольшую ценность для исследователя.

Проводится анализ предоставляющей интерес информации, на основании которого она структурируется. И зависимо от целей исследователь из отдельных блоков данных строит необходимую модель. Потом проводится поиск ошибок и ликвидация противоречий. Когда этот шаг закончен, то разработка информационной модели тоже считается завершённой.

Давайте попробуем детально проанализировать, что такое информационная модель. Это не так сложно, как может показаться. В качестве примера возьмём клавиатуру. Можно определить два направления относительно пользователя: описание и вопросы настройки. Во-первых, производительно пишет в аннотации, какой это хороший продукт, что он может, как с ним удобно работать.

Во-вторых, прорабатываются вопросы настройки. Можно ответить на них с помощью картинок на листке-вкладыше, где будет изображено, куда вставить разъём клавиатуры в компьютер. Также может прилагаться небольшой ремонтный комплект, инструкция по его использованию, особенности построение устройства, как его следует разбирать в случае возникновения определённых проблем – и ряд других вопросов, которые можно только продумать и дать ответ пользователям на них.

Типы информационных моделей

Одной из характеристик информационной модели является форма ее представления, которая тесно связана с целью создания образа. Если одним из требований к проекту является его наглядность, то используется графическая информационная модель. Примеры таковой найти не сложно: электрические схемы, карты местности, различные графики и чертежи.

Таблицы бывают трех видов: двоичные, «объект-свойство», «объект-объект». Для того чтобы привести примеры табличных информационных моделей, нужно разобрать их структуру.

В таблицах типа «объект-объект» в первой строке и в первом столбце перечисляются объекты. В остальных ячейках отражается взаимоотношение между ними. Таблица, в столбцах и строках которой находятся названия городов, а информационное наполнение показывает наличие качественного характера связи между ними (наличие прямой дороги), может служить образцом типа «объект-объект».

В таблицах типа «объект-свойство» в каждой строке размещаются параметры одного объекта или события, а в столбцах содержится информация об их характеристиках или свойствах. Примером структуры такого типа может быть информация об изменении состояния погоды в разные дни.

Табличные модели удобны для небольших систем объектов. При создании сложной системы модель может стать слишком большой и неудобной для использования именно из-за того, что она представлена в виде прямоугольной таблицы. Например, если создать в табличном виде схему линий метрополитена с объектами-станциями и указанием, есть ли между ними переход или пересечение, то такая таблица будет иметь огромную избыточность — более десяти тысяч значений, и пользоваться ей окажется очень сложно.

Иерархические системы обычно представлены в графическом виде, в форме графов — связей между объектами, распределенными по уровням. Все элементы верхних уровней состоят из элементов нижних, а элементы нижнего уровня принадлежат только одному элементу более высокого уровня. Частный пример модели такого типа — генеалогическое древо.

Сетевые модели более компактны, так как отражают наиболее важные связи между объектами. Чаще всего они представлены в наглядном графическом виде. Примером такой сетевой модели является схема линий метрополитена.

Производить моделирование удобно с использованием вычислительной техники. Сам процесс можно условно разбить на несколько этапов.

Вначале производится построение информационной модели: определение проводимого исследования, выделение важных параметров объекта, соответствующих этой цели, удаление несущественных параметров.

На втором этапе происходит создание формализованной модели: производится выражение описательной информационной модели средствами формального языка, фиксируются отношения между величинами и ставятся необходимые ограничения на их изменение.

На следующем этапе осуществляется преобразование формализованной модели в компьютерную, то есть составление алгоритма, проведение расчетов, написание программ или использование специализированного ПО.

После проверки правильности создания модели и ее соответствия назначенной цели начинается непосредственное использование. При возникновении необходимости проводится коррекция.

Применение вычислительной техники заметно упрощает создание информационных моделей, их изменение, исправление. Имеется возможность поместить смоделированный объект в любое окружение и проверить его поведение или трансформацию характеристик в различных условиях, не подвергая его при этом воздействию данных факторов.

Так называют модель объекта. Она представлена в виде информации, что описывает существенные для конкретного случая параметры и переменные, связи между ними, а также входы и выходы для данных, при подаче на которые можно влиять на получаемый результат. Их нельзя увидеть или потрогать. В целом они не имеют материального воплощения, поскольку строятся на использовании одной информации.

Сюда относятся данные, что характеризуют состояния объекта, существенные свойства, процессы и явления, а также связь с внешней средой. Это процесс называется описанием информационной модели. Это самый первый шаг проработки. Полноценной информационной моделью является обычно сложная разработка, которая может иметь много структур, что в рамках статьи сведены в три основных типа:

1. Описательная. Сюда относятся модели, которые создаются на естественных языках. Они могут иметь любую произвольную структуру, которая удовлетворит составляющего их человека.
2. Формальная. Сюда относят модели, которые создаются на формальных языках (научных, профессиональных или специализированных). В качестве примеров можно привести такое: все виды таблиц, формул, граф, карт, схемы и прочих подобных структурных формаций.
3. Хроматические. Сюда относят модели, которые были созданы с применением естественного языка семантики цветовых концептов, а также их онтологических предикатов. Под последними понимают возможность распознавания значений цветовых канонов и смыслов. В качестве примера хроматических моделей можно навести те, что были построены с использованием соответствующей теоретической базы и методологии.

Как видим, основной составляющей являются данные, их структура и процедура обработки. Развивая мысль, можно дополнить, что информационная модель является схемой, в которой описана суть определённого объекта, а также все необходимые для его исследования процедуры. Для более полного описания характеристик используют переменные. Они замещают атрибут цели, которая прорабатывается. И здесь имеет значительную важность структура информационной модели.

Давайте приведём пример. Описание веника и инструкция по его использованию является информационной моделью для уборщика. Но это не всё. Описание и технологический процесс изготовления веника, изложений в соответствующей документации, является информационной моделью и алгоритмом, по которому его делает производитель.

Исследованию поддаётся как физический, так и идеальный объект анализа. Это приводит к тому, что существование одинаковых информационных моделей, к которым можно подойти с тем же самых набором инструментариев, нет. Поэтому приходится использовать отдельные подходы и что-то особенное, что позволит изучить или исследовать предметную область. На основании таких суждений принято выделять три виды информационных моделей:

1. Математические. Благодаря им изучают явления и процессы, что являются представленными в виде наиболее общих математических закономерностей или абстрактных объектов, которых достаточно, чтобы выразить законы природы или внутренние свойства наблюдаемого. Также применяются для подтверждения правила логических рассуждений.
2. Компьютерные. Используется для описания совокупности переменных, что представлены абстрактными типами данных и поданы в соответствии с выдвигаемыми требованиями среды обработки ЭОМ.
3. Материальные. Так называют предметное отражение объекта, сохраняющее геометрические и физические свойства (глобус, игрушки, манекены). Также к материальным моделям относят химические опыты.

Поскольку они являются совокупностью информации, то часто характеризуют состояние и свойства объекта, явления, процесса и их взаимодействие с окружающим их миром. Зависимо от того, как они представлены и выражены, выделяют два типы информационных моделей:

1. Вербальные. Они создаются как результат умственной деятельности человека и представляются в словесной форме или при помощи жестикуляции.
2. Знаковые. Для их выражения используются рисунки, схемы, графики, формулы.

Везде. Только такое обозначение не всегда применяется на практике из-за его излишней научности. Инструкции для компьютеров, телевизоров, телефонов, использованных бутылей воды, автомобильных аккумуляторов – вот лишь отдельные примеры. Информационной моделью является и технология производства комбайнов, тракторов, самолётов, грузовиков, прицепов, строений.

С научной точки зрения этим вопросом занимается кибернетика. Поэтому, если у вас есть желание углубить свои познания в этой области, запаситесь несколькими недавно вышедшими книгами и внимательно изучите их. Хотя можно и по-другому осведомиться, что такое простейшие информационные модели. Информатика может дать необходимый базис, но для получения всей полноты знаний нужна именно кибернетика.

studfiles.net

Все модели можно разбить на два больших класса: материальные и информационные.

Материальные модели. Предметные модели позволяют представить в наглядной материальной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного исследования (очень большие – очень маленькие объекты; очень быстрые – очень медленные процессы и т.д.). Примеры: макеты зданий, модели авто- и авиа-двигателœей, глобус как модель планеты Земля, модели молекул и кристаллических решеток, анатомические муляжи и т.п.

Информационные модели. Эти модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме, а также в форме таблиц, блок-схем, графов и т.д.

Образные модели представляют из себязрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителœе, к примеру произведения искусства.

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Такая модель должна быть представлена в форме текста (милицейский протокол, правила дорожного движения, программа, записанная на языке программирования) или формулы (описание движения некоторого реального тела системой нелинœейных уравнений, по второму закону Ньютона или описание процесса распространения тепла дифференциальными уравнениями 2 порядка по закону теплопроводности).

Использование моделирования

Когда информационная модель сформирована, ее параметры можно использовать для изучения реального объекта, прогнозирования его поведения в различных условиях, проведения расчетов. Часто задействуют смешанные информационные модели. Примеры использования такой формы моделирования часто можно встретить в строительстве, когда формируются и отражаются отдельные характеристики сложного объекта, например, здания, в виде чертежей, математических расчетов прочности и допустимых нагрузок.

Еще одним ярким примером смешанной информационной модели служит географическая карта с ее топографическими символами, надписями, таблицами. Такая модель может также представляться в виде графиков, диаграмм, таблиц, схем. Последние условно разделяются на карты, блок-схемы и графы.

Классификация моделей по времени

Какие информационные модели существуют? Классификация сформирована на основе самого определения:

1. Зависимо от количества значений переменных они делятся на динамические и статистические.
2. По способу описания бывают знаковыми, натурными, формализованными.
3. Зависимо от особенностей конструирования переменных делятся на графовые, графические, идеографические, текстовые, алгоритмические, табличные.

Для удобства работы с информационными моделями их условно делят на несколько больших блоков: по области использования, по фактору времени, по отрасли знаний и по форме представления. Также их еще можно разделить по типу построения (табличные, иерархические и сетевые), по форме представления данных (знаковые и образно-знаковые) и по объекту (описание свойств объекта или процесса).

Далее рассмотрим, где именно нам может встретиться информационная модель, примеры и формы ее использования тоже не оставим без внимания. При этом упомянем только часто используемые виды.

Модели могут быть статическими и динамическими. Характеристики объекта в определенный срез времени описывают статические информационные модели. Примеры их использования можно встретить при постройке дома, когда рассматриваются его прочность и устойчивость к статической нагрузке. Или в стоматологии, где описывается состояние полости рта пациента во время текущего приема: количество пломб, наличие дефектов и т. д.

Если рассматривать динамику изменения состояния пациента за несколько приемов или в течение нескольких лет, то при описании тех же характеристик будет использоваться динамическая модель.

Примеры динамических информационных моделей встречаются при работе с факторами или характеристиками, которые изменяются во времени. Среди них изменения температур, сейсмические колебания и пр.

Вербальные модели

К информационным относят и вербальные модели, которые представляются в разговорной или мысленной форме. Они еще имеют название «словесные информационные модели». Примеры такого моделирования можно наблюдать при управлении автомобилем: ситуация на дороге, показания светофоров, скорость соседних автомобилей и т. д.

Также к вербальным моделям относят рифму, промелькнувшую в мозгу поэта, или пока еще не нанесенный на холст образ пейзажа перед мысленным взором художника.

К вербальному типу относят и описательную информационную модель, которая представляет собой письменное или устное описание объекта средствами языка. Пример описательной информационной модели: проза в художественных книгах, описания в художественной литературе, текстовое описание событий и объектов.

Знаковые модели

Если характеристики объекта предстают в виде специальных знаков, отображены средствами формального языка, то они являют собой знаковые информационные модели. Примеры оных окружают нас со всех сторон: графики, схемы, тексты и т. д. Знаковые и вербальные модели тесно взаимосвязаны между собой: мысленный образ можно облечь в знаковую форму, а знаковая модель формирует определенный мысленный образ.

Знаковые информационные модели можно разделить на геометрические, словесные, математические, структурные, логические, специальные.

Математические модели

Как вариант знаковой можно рассмотреть математическую информационную модель. Ее особенность в том, что характеристики, параметры или процессы представлены математическими формулами. Также этот вид описывает соотношения между количественными характеристиками объектов. Например, зная массу тела, мы можем вычислить скорость его свободного падения в определенный момент времени. При этом информационные объекты обычно представлены в форме математических.

Математические модели можно разделить на множество типов: статические, динамические, дискретные, непрерывные, имитационные, вероятностные, логические, множественные, алгоритмические, игровые и т. д.

Особенности

Чем больше данных, тем описание информационной модели будет сложнее. Это две стороны медали: следует выбирать между точностью и функциональностью. Чтобы не перегибать палку или избежать слабой проработки вопроса следует заранее очертить задачи для проработки и глубину их разбора. Следует позаботиться обо всех имеющихся моментах, поскольку любая проблема, допущенная на этом этапе, в будущем только добавит работы и необходимость затраты денежных средств на устранение конфликта.

Виды табличных информационных моделей

Модель, объекты или свойства которой представляются в виде списка, а их значения располагаются в ячейках прямоугольной таблицы, называют табличной. Это один из самых часто встречающихся типов передачи информации. При помощи таблиц есть возможность сформировать статические и динамические информационные модели в различных прикладных областях. В жизни мы используем это, например, когда создаем расписание транспорта, программу телепередач, дневник погоды и т. д.

Заключение

Информационная модель – это важный и полезный инструмент, если правильно его использоваться. При создании сложных систем (например, программного обеспечения) он позволяет проработать основные технические вопросы и устранить возможные не состыковки. В рамках статьи были размещены знания про то, какие информационные модели есть, как они создаются и другая полезная информация, что пригодится на практике.

litedekor.ru

Модели объектов

Цели: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода поз­нания; рассмотреть различные классификации моделей; сформировать у учащихся понятие «информационная модель».

           Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

основные понятия: «модель», «моделирование», «информационная модель»;

виды моделей;

Учащиеся должны уметь:

— приводить примеры различных моделей;

— классифицировать модели по различным признакам;

Тип урока: изучение нового материала.

Программно-дидактическое обеспечение урока: нет.

Проверка д/з.: на дом  было задание- составить план дома. Прохожу по классу и проверяю наличие домашнего задания в тетради.  Как вы думает,  для чего нам нужен  план дома?

I. Постановка целей урока:

1. Электромобиль на стенде выставки, макет здания, детская мягкая игрушка, мате­матическая формула, теория развития общества — это все модели.

Как же получается назвать такие разные понятия одним словом?

Существует огромное количество моделей.

Как разложить их «по полоч­кам»? Как классифицировать? Это все предстоит нам узнать на этом уроке.

II. Изложение нового материала

1.1 Введение понятия «модель»

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

Модель — это некий новый упрошенный объект, который отражает су­щественные особенности реального объекта, процесса или явления.

Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально су­ществующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.

У вас может возникнуть вопрос: почему бы ни исследовать сам оригинал, а не строить его модель?

Назовём несколько причин, по которым прибегают к построению моделей.

Попросить детей привести примеры указанных оригиналов.

В реальном времени оригинала может уже не существовать (теория гибели динозавров).

Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы изучить конкретное свойство нужно отказаться от других (карта мира).

Оригинал либо очень велик, либо очень мал (глобус, модель атома).

И так далее.

Моделирование- это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

Что можно моделировать?

Моделировать можно:

1. Объекты

Назовем примеры моделей объектов:

— копии художественные произведения;

— наглядные пособия;

— модель атома водорода или солнечной системы;

— глобус;

— модель, демонстрирующая одежду;

— детские игрушки;

— и т.д.

2. Явления

Примеры моделей явлений:

— модели физических явлений: грозового разряда, магнитных и элект­рических сил…;

— геофизические модели: модель селевого потока, модель землетрясе­ния, модель оползней…

3. Процессы

Примеры моделей процессов:

— модель развития вселенной;

— модели экономических процессов;

— модели экологических процессов..

4. Поведение

При выполнении человеком какого-либо действии ему обычно предшествует возникновение в его сознании модели будущего поведения. Собирается  ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или — он непременно сначала представляет себе все это в уме.

Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями. Например, рассмотрим объект «человек», с точки зрения различных наук:

— в механике человек — это материальная точка;

— в биологии — это система, стремящаяся к самосохранению;

— и т.д.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Например, в механике различные материальные объекты от песчинки до планеты рассматриваются как материальные точки.

Таким образом, совершенно неважно, какие объекты выбираются в ка­честве моделирующих. Важно лишь то, что с их помощью удается отразить наиболее существенные признаки изучаемого объекта, явления или про­цесса.

1.2 Модели материальные и модели информационные.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели пред­метные (материальные) и модели информационные.

Пред­метные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и про­цессы в образной или знаковой форме.

Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представ­ляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кино­пленке и др.). Широко используются образные информаци­онные модели в образовании (вспомните учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классифи­кация объектов по их внешним признакам (в ботанике, био­логии, палеонтологии и др.).

Приведите примеры образных моделей.

Знаковые информационные модели строятся с использо­ванием различных языков (знаковых систем). Знаковая ин­формационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы, таб­лицы так далее.

Приведите примеры знаковых информационных моделей.

Иногда при построении знаковых информационных моде­лей используются одновременно несколько различных язы­ков. Примерами таких моделей могут служить географиче­ские карты, графики, диаграммы и пр. Во всех, этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информа­ционных моделей. Эти способы постоянно совершенствова­лись. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время инфор­мационные модели обычно строятся и исследуются с исполь­зованием современных компьютерных технологий.

Список учеников, которых нужно опросить:

Баранов, Батищева, Бубенцова, Есаков, Кумченко … .

Вывод: Для закрепления материала давайте повторим основные понятия, какие существуют модели?

Особо отличились ученики: ……………  они получают по …………

Также старались отвечать:……………….. .

Д/р: Закрепить пройденный материал. Привести 10 примеров материальных моделей и 20 примеров на информационную модель.  

До свиданья!

videouroki.net

Материальное моделирование

Поиск Лекций

---

Материальные модели характерны тем, что они более наглядны и просты для понимания. В самом деле, все модели этого класса основаны на использовании свойства подобия между ними и какими–либо объектами–оригиналами. При этом физические модели обычно являются геометрически подобными оригиналам, а аналоговые – напротив, физически. Допустим, макет торпеды должен обладать геометрическим подобием, а процесс обтекания его потоками жидкости и газа или колебаний в этих средах – описываться одними и теми же математическими соотношениями.

Методы физического(натурного, предметного) моделирования нашли самое широкое применение в авиа–, автомобиле–, ракето– и судостроении, а также в других отраслях промышленности и транспорта. Например, при разработке нового летательного аппарата большое значение имеют эксперименты с натурными образцами или моделями в аэродинамической трубе. Исследование полученных там результатов их обтекания воздушным потоком позволяет найти наиболее рациональные формы корпуса самолета либо ракеты и всех их выступающих частей.

В основу аналоговогомоделирования положено совпадение (преимущественно – качественное) математического описания различных предметов, процессов и явлений. Характерным примером аналоговых моделей служат механические и электрические колебания, которые подчинены одним и тем же законам, т.е. описываются одинаковыми аналитическими формулами, но относятся к качественно различным физическим процессам.

При некоторых допущениях аналогичными можно считать большинство процессов, протекающих в газе и жидкости, включая обтекание их потоками различных тел, а также явления теплопереноса и диффузии примесей. Основное удобство аналоговых моделей заключается в том, что изучение одних процессов можно проводить в других, более удобных условиях. Например, изучение тех же механических колебаний можно вести с помощью электрической схемы, а обтекание жидкости заменить обтеканием газом, и наоборот.

Идеальное моделирование

Что касается правой части схемы классификации методов моделирования, включающей в себя идеальные (воображаемые) модели и методы их использования, то здесь ситуация значительно сложнее. Как по их количеству и строгости деления по классам, так и по однозначности восприятия и интерпретации конкретных моделей.

Под интуитивным(иногда называемым также «ненаучным») обычно подразумевают моделирование, использующее не обоснованное с позиций формальной логики представление объекта исследования, которое к тому же не поддается формализации или не нуждается в ней. Такое моделирование осуществляется в сознании человека, в форме мысленных экспериментов, сценариев и игровых ситуаций с целью его подготовки к предстоящим практическим действиям.

Естественно, что основой для подобных моделей служит жизненный опыт людей, т. е. знания и умения, накопленные каждым человеком и передающиеся от поколения к поколению. Кроме того, любое эмпирическое знание, полученное людьми из эксперимента или в процессе наблюдения без объяснения причин и механизмов наблюдаемых явлений, также можно считать интуитивным и использовать при соответствующем моделировании.

В отличие от интуитивного семантическое(смысловое) моделирование логически обосновано с помощью некоторого числа исходных предположений. Сами эти предположения нередко принимают форму гипотез, создаваемых на основе наблюдения за объектом моделирования или какими–либо его аналогами. Главное отличие этого вида моделирования от предыдущего заключается не только в умении выполнять и воспроизводить для других его действия, но и в знании внутренних механизмов, которые используются при этом.

В группу семантических методов входит вербальное (словесное) и графическое моделирование. При этом первый тип моделей образуется с помощью слов, из которых составляются высказывания, суждения и умозаключения относительно моделируемого объекта. А при графическом моделировании уже используются материальные носители информации – бумага, классная доска или монитор компьютера, на которых размещаются различные рисунки, чертежи, структурно–функциональные схемы или диаграммы причинно–следственных связей.

В отличие от смыслового семиотическое, или знаковое, моделирование является наиболее формализованным, поскольку использует не только общеизвестные слова или довольно наглядные изображения (как в семантических моделях), но и разного рода символы – буквы, иероглифы, нотные знаки, цифры. Более того, в последующем все они объединяются с помощью специфических правил, по которым принято оперировать как отдельными элементами, так и создаваемыми из них знаковыми образованиями.

Основным подвидом данного моделирования считается математическое моделирование. Далее под математическиммоделированием будет подразумеваться идеальное знаковое формальное моделирование, при котором описание объекта–оригинала осуществляется на языке математики, а исследование модели проводится с использованием тех или иных математических методов [23]. Использование математического языка предопределяет необходимость все операции и преобразования в математических моделях осуществлять над математическими объектами: числами, векторами, множествами, матрицами, функциями и т. д. В наиболее общем виде математическая модель объекта представляется уравнением

F(X, Y)= const

где X, Y – векторы управляемых и неуправляемых параметров модели.

 

В зависимости от способа исследования все математические модели принято делить на аналитическиеи алгоритмические. Аналитическое моделирование позволяет получить выходные результаты в виде конкретных аналитических выражений, использующих счетное число арифметических операций и переходов к пределу по натуральным числам. При этом частными случаями соответствующих моделей являются все корректные алгебраические выражения, а также та их часть, которая имеет умышленно ограниченное число параметров и применяется для получения приближенных результатов.

В отличие от аналитических алгоритмическиемодели могут учитывать практически любое число существенных факторов, а потому используются для моделирования наиболее сложных объектов и чаще всего с помощью мощных и быстродействующих компьютеров. Однако в большинстве подобных случаев алгоритмические модели позволяют получать лишь приближенные результаты, используя метод численного или имитационного моделирования.

Еще одним признаком классификации математических моделей будет служить тип их входных и выходных параметров. Дело в том, что некоторые их группы нередко имеют различную «математическую природу», например, являясь постоянными величинами, или функциями, скалярами, или векторами, четкими или нечеткими подмножествами. Поэтому в зависимости от вида используемых параметров эти модели правомерно разделить на такие пять типов: детерминированные, стохастические, случайные, интервальные и нечеткие.

Перечисленные типы математических моделей отличаются между собой, прежде всего, по степени определенности или неопределенности своих параметров, обусловленной недостатком или спецификой имеющейся о них информации. Особое положение, соответствующее полной определенности, занимают детерминированныемодели. В них каждому параметру соответствует конкретное целое, вещественное или комплексное число либо соответствующая функция.

В стохастическоймодели значения всех или отдельных параметров определяются случайными величинами, заданными плотностями вероятности, чаще всего – нормально или экспоненциально распределенными. Несколько сложнее обстоит с определенностью случайноймодели, где некоторые или все параметры уже являются случайными величинами, найденными в результате статистической обработки ограниченной выборки и представленными в виде оценок соответствующих плотностей вероятности, а потому и менее точными.

Заметно более неопределенные параметры имеют интервальныемодели, в которых вместо точечных оценок их значений (как в предыдущем случае) используются интервальные. Нередко такие интервалы задаются лишь их граничными значениями (наименьшим и наибольшим из возможных). Примерно этот же способ представления параметров применяется и в нечеткихмоделях, которые уже оперируют нечеткими величинами или числами, также заданными на некоторых интервалах возможных значений [24].

Другими отличиями между интервальными и нечеткими моделями служат специфические правила арифметической и логической обработки нечетких параметров, а также нечеткие алгоритмы логического вывода относительно конечных результатов моделирования.

Рассмотренную классификацию не следует считать всеобъемлющей, так как ее можно продолжить, например, за счет классификации математических моделей, параметры которых имеют различное отношение, допустим: а) по времени – «статическая», «динамическая»; б) по размерности пространства – «одномерная», «многомерная». Имеют место и совершенно специфические модели и методы, характеризуемые неопределенностью своеобразного типа, например, той, которая рассматривается в теории игр. Ее принципиальное отличие проявляется, в том числе, и в необходимости учета злонамеренной целенаправленности соперников, обычно отсутствующей у объектов неживой природы.

4.3 Контрольные вопросы

1. На чем основан выбор методов моделирования?

2. На какие две группы можно разделить все методы моделирования?

3. В чем заключается математический метод моделирования?

4. В чем отличие детерминированных моделей от стохастических?

5. Приведите пример аналогового и физического методов моделирования.

6. В чем отличие семантического моделирования от вербального?

7. Объясните несимметричность иерархии классов методов моделирования.

8. Приведите примеры совместного применения двух или более методов моделирования для достижения цели.

9. Для чего нужен мысленный эксперимент?

10. Как формально можно представить математическую модель?

 

Литература

1. Информатика. Базовый курс. 2-е издание. Под ред. Симоновича С.В. – СПб.:Питер, 2005. – 640 с.

2. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. – М.: Academia, 2004. – 848 с.

3. Информатика для юристов и экономистов. Под ред. Симоновича С.В. – СПб.:Питер, 2001. – 688 с.

4. Румянцева Е.Л., Слюсарь В.В. Информационные технологии. – М.: Форум, Инфра-М, 2007. – 256 с.

5. Информатика: Учебник / Под общ. ред. А.Н. Данчула. – М.: Изд-во РАГС, 2004. – 528 с.

6. Гук М.Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2001. – 816 с.

7. Унру Н.Э. Основы организации ЭВМ и систем: Учеб. пособие. – Новосибирск: СГГА, 1999. – 113 с.

8. Шагурин И.И., Бердышев Е.М. Процессоры семейства Intel P6. Pentium, Pentium II, Pentium III и др. – СПб.: Питер, 2001. – 260 с.

9. Гук М., Юров В. Процессоры Pentium 4, Athlon, Duron. – СПб.: Питер, 2001. – 512 с.

10. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2006. – 668 с.

11. Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2006. – 718 с.

12. Колесниченко О., Шишигин И. Аппаратные средства PC. 4–е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2001. – 847 с.

13. Нортон П., Гудман Дж. Внутрений мир персональных компьютеров. – 8–е изд. /Пер. с анг/. – Киев: Диа–Софт, 1999. – 584 с.

14. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Основы системного анализа: Учеб. 2-е изд., доп.-Томск: Изд-во НТЛ, 1997.-396 с.: ил.

15. Демьяненков В.З. Проблема понимания как предмет вычислительной лингвистики. – В кн.: Лингвистическое обеспечение информационных систем, — М., 1987.

16. Седов Л.И. Теория подобия и размерности в механике. –М.: ГИТТЛ, 1954.

17. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов – 3-е изд., перераб. И доп.- М.: Высш.шк., 2001. – 343 с.: ил.

18. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования. – М.: Высшая школа, 1984.

19. Вовк, И.Г. Введение в математическое моделирование: учеб. пособие / И.Г. Вовк. – Новосибирск: СГГА, 1997. – 45 с.

20. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/ Н.Д.Угринович. – М.:БИНОМ. Лаборатория занятий, 2003. – 512 с.: ил.

21. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Моделирование и формализация. Методическое пособие. — М.: Изд-во «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2002. – 336 с., ил.

22. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений/П.Г.Белов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 512 с.

23. Введение в математическое моделирование/Под ред. П.В.Турусова . М.: Инермеи инжиниринг, 2000. – 336 с.

24. Дюбуа Д., Прад А. Теория возможностей // Приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с франц. – М.: Радио и связь, 1990. – 288 с.

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

poisk-ru.ru

Презентация на тему: “МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ”

Курс

4

Экзамен

8

семес

тр

Семестр

8

Курсовая работа

8

семес

тр

Лекции	34 час.	Самостоятельная	102 час.
		работа

Практическая работа

34 час.

Тема 1. Классификация моделей и виды моделирования

Цель и задачи: Введение в понятийные основы моделирования систем, включая основные определения, понятия процессов моделирования и моделей.

Учебные вопросы:

1.Понятие моделирования и модели.

2.Свойства и назначение моделей.

2.Виды моделирования.

3.Математическое моделирование.

Моделирование, модель: свойства и назначение

Моделирование – процесс замещения объектной сферы некоторой моделью и приведения исследований на модели с целью получения информации об объекте.

Модель (от лат. modulus- мера, образец, норма) – физический или абстрактный образ моделируемого объекта, удобный для проведения исследований и позволяющий адекватно изображать физические свойства и характеристики объекта.

Свойства модели:		Назначение модели:
1)	Полнота;	1)	Для понимания структуры внутренних связей
2)	Адекватность;		объекта, основных свойств, законов развития,
3)	Простота;		саморазвития и взаимодействия с окружающей
4)	Потенциальность	2)	средой ;
			позволяет определять наилучшие способы
			управления объектом, системой или процессом при
			заданных целях и критериях ;
		3)	для прогнозирования прямых и косвенных
			последствий реализации заданных способов и форм
			воздействия на объект

Виды моделирования

Материальное моделирование

Идеальное моделирование

Материальное моделирование — моделирование с использованием материального аналога, воспроизводящего физические, геометрические, динамические и функциональные характеристики объекта

Виды материального моделирования:

1) Натурное (физическое) моделирование – моделирование, при котором реальному объекту ставиться в соответствие его увеличенный (уменьшенный) аналог, допускающий исследование (обычно в лабораторных условиях) с последующим перенесением свойств изучаемых процессов с модели на объект на основе теории подобия.

2) Аналоговое моделирование – это моделирование, использующее аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но формально одинаково описываемых (одними и теми же материальными соотношениями, логическими и структурными схемами)

Примеры материальных моделей

Примеры физических (натурных) моделей: макеты в архитектуре, модели судов, модели самолетов, испытываемые в аэродинамических трубах.

Примеры аналоговых моделей: Электрические схемы, с помощью которых можно изучать механические колебания, и наоборот. Это обусловлено тем, что механические и электрические колебания с точки зрения математики описываются одинаковыми соотношениями.

Электрическая схема

Механический маятник

L, R, C – индуктивность, сопротивление и	J, B, K – момент инерции, коэффициент
емкость;	трения, коэффициент упругости;
I(s), V(s) – ток и напряжение в преобразованиях	Θ(s), T(s) – угол поворота и приложенный
Лапласа	вращающий момент в преобразованиях
	Лапласа

Идеальное моделирование

Идеальное моделирование – это моделирование, носящее теоретический характер и основанное на аналогии идеальной (не материальной), мысленной.

Виды идеального моделирования:

1) Интуитивное моделирование – это моделирование, основанное на интуитивном представлении об объекте исследования. Интуитивным следует считать эмпирические (полученные на основе эксперимента или в процессе наблюдения) знания без объяснения причин и механизмов наблюдаемого явления.

2) Научное моделирование – это моделирование, использующее минимальное число предположений, принятых в качестве гипотез

Знаковым моделированием – называется
моделирование, использующее в качестве
моделей различные знаковые изображения:
— схемы;
— графики;
— язык устного и письменного общения;			Математическое моделирование
— математические символы;
— химические формулы;
— музыкальные ноты и т.д.

Место различных видов моделирования

Реальность

Идеальное моделирование

Интуитивное Научное

Знаковое (математическое)

Материальное моделирование

Натурное Аналоговое

Математическое моделирование – это научное знаковое моделирование, при котором описание объекта осуществляется на языке математики, а исследование модели проводится с использованием различных математических методов.

Вопросы для самопроверки

1.Дать краткие определения понятиям модель и моделирование.

2.Какие свойства имеет модель? Какая по Вашему наиболее важная и почему?

3.В чем особенность материального моделирования? Какие разновидности вы знаете?

4.Придумайте собственный пример аналоговых моделей.

5.На какие типы разделяется идеальное моделирование?

6.Что может быть использовано в качестве моделей знакового моделирования?

7.Дайте определение математического моделирования.

8.Приведите примеры моделей математического моделирования.

Список литературы:

1.Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: Учебник для вузов / В.П.Тарасик. – Мн.: ДизайнПРО, 2004.

2.Самарский А.А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А.А. Самарский, А.П. Михайлов. — М.: Физматлит, 2005. — 320с.

3.Советов Б.Я. Моделирование систем. Учебник для ВУЗов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. — М.: Высшая школа, 2001 г. – 343с.

4.Введение в математическое моделирование: Учеб. пособие / под ред. П.В.Трусова. – М.: Логос, 2005. – 440с.

Тема 2. Основные положения теории подобия

Цель и задачи: Получить представление о различных видах подобия, а также основных теоремах подобия .

Учебные вопросы:

1.Понятие подобных явлений.

2.Геометрическое подобие.

2.Кинематическое подобие.

3.Динамическое подобие.

4.Первая теорема подобия.

5.Вторая теорема подобия.

6.Третья теорема подобия.

7.Дополнительные положения теории подобия

Подобные явления. Геометрическое подобие

Два явления называют подобными, если по заданным характеристикам одного можно получить характеристики другого простым пересчетом, который аналогичен переходу от одной системы единиц измерения к другой.

Геометрическое подобие

Объект-оригинал	аМ
аОБ
bОБ

	аОБ		bОБ К
Модель	а		b
		М	М
bМ	К – масштабный коэффициент
	(коэффициент подобия)

Для геометрического подобия свойственно:

-равенство соответствующих углов;

-пропорциональность соответствующих площадей с коэффициентом пропорциональности К2;

-пропорциональность объемов с коэффициентом пропорциональности К3.

studfiles.net