- •Информатика
- •Часть 2
- •Содержание
- •9. Этапы создания программных продуктов
- •10. Алгоритм. Свойства и способы описания
- •10.1. Основные понятия
- •10.2. Свойства алгоритма
- •10.3. Способы описания алгоритмов
- •10.4. Структуры алгоритмов
- •11. Языки программирования
- •11.1. Основные понятия
- •11.2. Уровни языков программирования
- •11.3. Поколения языков программирования
- •12. Основные логические конструкции языков программирования
- •12.1. Условный оператор
- •12.2. Операторы цикла
- •12.3. Конструкция переключателя
- •13. Компьютерные сети
- •13.1. Понятие и назначение компьютерной сети
- •13.2. Топология сетей
- •13.3. Глобальные и локальные сети
- •13.4. Сетевое оборудование
- •13.4.1. Мост
- •13.4.2. Коммутатор
- •13.4.3. Маршрутизатор
- •13.4.4. Шлюз
- •13.5. Требования к сетям
- •13.8. Протоколы Internet
- •14. Моделирование
- •14.1. Основные понятия. Задачи моделирования
- •14.2. Этапы моделирования
- •15. Базы данных и системы их управления
- •15.1. Понятие базы данных и системы управления базой данных
- •15.2. Функции, возможности и области применения субд
- •16. Экспертные системы
- •17. Автоматизированные системы управления
- •18. Компьютерная безопасность
- •19. Введение в сапр
- •Библиографический список
- •620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
- •620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
14. Моделирование
14.1. Основные понятия. Задачи моделирования
В научной и проектировочной деятельности широкое распространение получило моделирование.
В указанных областях деятельности часто возникает задача выявления какой-либо характеристики (или свойства) объекта или получения заданных (например, технологией производства) свойств. Для решения таких задач строится математическая модель объекта исследования (изучения), которая с определённой точностью должна описывать ту часть поведения объекта, которая нас интересует. Понятно, что поведения модели и реального объекта в области интересующих свойств объекта должны быть с заданной точностью адекватны друг другу. Соответственно, по поведению модели становиться возможным прогноз поведение реального объекта.
На практике экспериментирование с реальными объектами оказывается довольно затратным по времени и финансам, если вообще представляется возможным. Например, провести эксперименты на реальной энергосистеме области (не говоря уже о стране) возможным не представляется. Или взрыв атомной бомбы, термоядерные реакции, происходящие на солнце и др. Поэтому в таких случаях для проведения экспериментов реальные объекты заменяются соответствующим математическим описанием, которое однозначно в пределах погрешности описывает свойства и поведение объекта, интересующие исследователя. Такое математическое описание принято называть моделью.
Моделирование есть метод (или процесс) изучения свойств объектов-оригиналов посредством исследования соответствующих свойств их моделей. В самом общем случае под моделью обычно понимается выраженная в той или иной форме информация о наиболее существенных характеристиках объекта.
По способу представления данной информации выделяют следующие типы моделей:
• физические модели (уменьшенные копии реальных объектов, иногда другой физической природы, позволяющие имитировать процессы в исследуемом объекте). Вообще, модели, представляющие собой материальные объекты, называются натурными или материальными;
• математические модели (информация об исследуемом объекте или системе представляется в виде математических терминов).
Создание математической модели преследует три основные задачи:
выяснить, как устроен рассматриваемый объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
научится управлять объектом и определить наилучшие способы управления при заданных целях и задачах управления (выработка концепции управления объектом);
выполнить прогноз последствий реализации управления объектом и оптимизации этого процесса.
В настоящее время принята следующая последовательность действий: для исследований выбирается объект, составляется его математическое описание (модель), выполняются исследования, проводятся численные эксперименты (моделирование) и затем результаты проверяют на реальном объекте. Только после проведения экспериментом на реальном объекте можно делать выводы относительно полезности и эффективности выполненных разработок. Результаты моделирования позволяют сделать вывод лишь о том, что объект с определённой степенью вероятности будет вести себя так, как предписано. Реальное поведение объекта всегда будет отлично от модельного, ввиду погрешностей модели; упрощений принятых при моделировании; ограничений, наложенных на модель (не учет каких-либо свойств самого объекта либо параметров внешней среды). Например, на реальный объект воздействует температура, влажность, плотность воздуха, электромагнитные поля, радиация, запыленность и др. Учет всех воздействующих на объект факторов является нецелесообразным.