пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Основы моделирования функциональных и вычислительных задач.Понятие модели и моделирования. Компьютерное моделирование. Классификация моделей.

Модель - упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

    Может возникнуть вопрос, почему бы не исследовать сам оригинал, зачем создавать его модель? Во-первых, в реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности. Во-вторых, оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей, поэтому для глубокого изучения какого-то конкретного, интересующего нас свойства иногда полезно отказаться от менее существенных, не учитывая их.

Основные этапы моделирования

    Моделированию поддаются все объекты, процессы и явления. Для одного и того же объекта или процесса может быть создано бесчисленное множество моделей. Выбранная или построенная модель определяет цель наших исследований. Немаловажную роль играют средства и методы, которыми мы собираем информацию об оригинале.

    Адекватность модели - степень соответствия модели представляемому объекту в пределах заданной точности.

Классификация моделей

    Наиболее распространенные признаки, по которым классифицируют модели:

  • область использования,
  • учет в модели временного фактора (динамики),
  • способ представления моделей.

Классификация по области использования

  • Учебные  - наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.
  • Опытные - уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Их используют для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик.
  • Научно-технические - создаются для исследования процессов и явлений.
  • Имитационные - имитируют реальность с той или иной степенью точности. Эксперимент либо многократно повторяется, чтобы изучить обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия. Подобный метод называется методом проб и ошибок.
  • Игровые - название говорит само за себя.

Классификация с учетом фактора времени и области использования

  • Статические - информация об объекте в конкретный момент времени.
  • Динамические - изменения объекта во времени.

Классификация по способу представления

При данной классификации модели делятся на две большие группы:

  • Материальные - воспроизводят геометрические и физические свойства модели и всегда имеют реальное воплощение.
  • Информационные -совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса или явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

    Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объем и форму представления, выражаться различными средствами, поэтому они, в свою очередь, делятся на два больших подкласса:

  • Вербальные - информационная модель в мысленной или разговорной форме.
  • Знаковые - информационная модель, выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка.

    Вербальные и знаковые модели, как правило, тесно взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в мозгу человека, может быть облечен в знаковую форму. И наоборот, знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ.

    Многообразие моделей предполагает огромный спектр инструментов для их реализации, поэтому информационные знаковые модели по способу реализации делятся на:

  • компьютерные,
  • некомпьютерные.

    Компьютерная - модель, реализованная средствами программной среды.

Основные этапы моделирования

    Моделирование состоит из трех основных этапов:

  • разработка информационной модели,
  • переход к знаковой модели,
  • реализация на компьютере посредством компьютерной модели.

    На этапе создания информационной модели выясняются свойства, состояния, действия и другие характеристики элементарных объектов в любой форме: устно, в виде схем либо таблиц. Формулируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т. е. информационная модель.

    Модель должна отражать наиболее существенные признаки, свойства, состояния и отношения объектов предметного мира. Именно они дают полную информацию об объекте. Она может быть разносторонней и весьма обширной. В информационной модели параметры объекта и его составляющих представлены в числовой, текстовой или иной форме, а действия в ходе исследования - в виде процессов обработки информации. Модель никогда не характеризует объект полностью, да и не должна делать этого. Для одного и того же объекта можно построить различные информационные модели.

    Выбор наиболее существенной информации при создании информационной модели и ее сложность обусловлены целью моделирования. Все входные параметры объектов, выделенные при анализе, располагают в порядке убывания значимости и проводят упрощение модели в соответствии с целью моделирования. При этом отбрасываются факторы, несущественные с точки зрения того, кто определяет модель. Если же отбросить наиболее существенные факторы, то модель окажется неверной.

    В зависимости от количества определяющих факторов можно построить несколько моделей. Во многих исследованиях используется прием создания моделей для одного объекта, начиная с простейших - с минимальным набором определяющих параметров. Далее модели усложняются, т. е. вводятся те параметры, которые были отброшены.

    Все элементарные объекты, выделенные при анализе, должны быть показаны во взаимосвязи. В информационной модели отображаются только бесспорные связи и очевидные действия. Такая модель дает первичную идею, определяющую дальнейший ход моделирования.

    Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме, которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной. Прежде чем взяться за компьютерное моделирование, делаются предварительные наброски чертежей либо схем на бумаге, выводятся расчетные формулы.

    Когда сформирована информационная модель, можно приступать к компьютерному моделированию - созданию компьютерной модели. Существует множество программных комплексов, которые позволяют проводить исследование (моделирование) информационных моделей. Каждая программная среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных объектов. В процессе разработки компьютерной модели исходная информационная знаковая модель будет претерпевать некоторые изменения по форме представления, так как должна ориентироваться на конкретную программную среду и инструментарий.

    Исходя из этого, можно сделать вывод, что при моделировании на компьютере необходимо иметь представление о классах программных средств, их назначении, инструментарии и технологических приемах работы. Тогда можно легко преобразовать исходную информационную знаковую модель в компьютерную.

 


24.01.2014; 21:24
хиты: 99
рейтинг:0
Точные науки
информатика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь