Модели объектов и процессов
Человек издавна использует моделирование для исследования объектов, явлений и процессов в различных областях. Моделирование помогает принимать обоснованные и продуманные решения, предвидеть последствия своей деятельности.
Понятие "компьютерное моделирование" введено для того, чтобы отразить использование в этом процессе мощного современного средства переработки информации - компьютера.
Прежде всего, следует понять, что такое модель м какие бывают модели.
Модель - упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.
Моделирование - построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов или явлений.
Для чего создавать модель, а не исследовать сам оригинал?
Во-первых, можно моделировать оригинал (прототип), которого уже не существует или его нет в действительности.
Во- вторых, оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Для изучения какого-либо свойства, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.
Классификация моделей
Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:
область использования;
учет в модели временного фактора (динамики);
отрасль знаний;
способ представления моделей.
Классификация по области использования:
Учебные модели: наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы;
Научно-технические модели создают для исследования процессов и явлений;
Игровые модели - это военные, экономические, спортивные, деловые игры;
Имитационные модели не просто отражают реальность, а имитируют её. Эксперимент либо многократно повторяется, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия.
Классификация с учетом фактора времени:
Модели можно разделить на статические (это как бы одномоментный срез информации по объекту) и динамические. Динамическая модель позволяет увидеть изменения объекта во времени.
Классификация по способу представления.
Схема классификации по способу представления показана на рис.1.
Модели делятся на две большие группы: материальные и информационные.
Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.
В
Рис.1.
Классификация моделей по способу
представления.
Информационная модель - совокупность информации, характеризующая свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.
Информационные модели в свою очередь подразделяются на знаковые и вербальные.
Вербальная модель - информационная модель в мысленной или разговорной форме. (К таким моделям можно отнести и идею, возникшую у изобретателя, и музыкальную тему, и рифму, прозвучавшие пока еще в сознании у автора.)
Знаковая модель - информационная модель, выраженная специальными знаками, т.е. средствами любого формального языка. (Это рисунки, тексты, графики, схемы…)
По форме представления можно выделить следующие виды информационных моделей:
геометрические модели - графические формы и объемные конструкции;
словесные модели - устные и письменные описания с использованием иллюстраций;
математические модели - математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса ;
структурные модели - схемы, графики, таблицы и т.п.;
логические модели - модели, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий;
специальные модели - ноты, химические формулы и т.п.;
компьютерные и некомпьютерные модели.
Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека. Моделирование всегда в той или иной форме предшествует любому делу.
Моделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Оно позволяет обоснованно принимать решение. Решение любой задачи разбивается на несколько этапов. Моделирование -- творческий процесс. Заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить поэтапно, как изображено на рис.2.
Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования. Рассмотрим основные этапы моделирования подробнее.
I этап. Постановка задачи: Описание задачи. Определение цели моделирования. Анализ объекта моделирования.
II этап. Разработка модели: На этом этапе выясняются свойства, состояния, действия и другие характеристики элементарных объектов. Формируется представление об элементарных объектах. Выбор наиболее существенной информации при создании информационной модели и её сложность обусловлены целью моделирования.
Ш этап. Компьютерный эксперимент Тестирование– процесс проверки правильности модели.
IV этап. Анализ результатов моделирования. Конечная цель моделирования -- принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа полученных результатов.