1. Модели представления функциональных и вычислительных задач. Классификация и формы представления моделей

Виды моделей:

• Информационная иерархическая модель – логическая модель данных в виде древовидной структуры. Объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

• Информационная табличная модель – перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы.

• Информационная графическая модель – наглядный способ представления информационных моделей. К ним относятся графические изображения: карты, чертежи, схемы, графики.

• Информационная словесная модель – описание объекта в словесной форме. Любое литературное произведение можно рассматривать как модель, например, басня.

• Языковая, лингвистическая модель - некоторый лингвистический объект, формализованная языковая система или структура. Иногда такие модели называют вербальными, синтаксическими и т.п. Например, правила дорожного движения – языковая, структурная модель движения транспорта и пешеходов на дорогах.

• Статические модели – модели, которые отражают объект в определенный момент времени, без учета происходящих с ним изменений. В этих моделях отсутствует временной фактор. Примером статической модели может служить макет или рисунок молекулы воды.

• Динамические модели – модели, которые отражают процесс изменения объекта во времени. Примером динамической модели является химический опыт, проводимый в лаборатории.

• Предметные модели – модели, куда заложено знание о существе процесса, порождающего трансформацию данных. Например, модель распространения выброса, модель формирования риска, модель заболеваемости, модель смертности.

• Материальные модели – это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение, отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта–оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело животного.

• Топологические модели – модели, которые отражают взаимные связи между объектами, не зависящие от геометрических свойств объектов.

• Математическая модель – приближенное описание объекта моделирования, выраженное с помощью математической символики. Математическая модель — это уравнения, системы уравнений, системы неравенств, дифференциальные уравнения или системы таких уравнений и т.д.

• Физическая модель – модель, создаваемая путем замены объектов моделирующими устройствами, которые имитируют определенные характеристики либо свойства этих объектов. При этом моделирующее устройство имеет ту же качественную природу, что и моделируемый объект.

• Детерминированная модель – аналитическое представление закономерности, операции и т. п., при которых для данной совокупности входных значений на выходе системы может быть получен единственный результат.

• Дискретная модель – экономико-математическая модель, все переменные и параметры которой являются дискретными (заданными или полученные в виде отдельных значений) величинами. Может отображать как дискретные системы, так и непрерывные системы.

• Модель «черный ящик» - система, о которой внешнему наблюдателю доступны только лишь входные и выходные параметры, а внутренняя структура системы и процессы в ней неизвестны. Входные параметры можно рассматривать как управляющие воздействия, а желательные значения выходных – как цель управления. Такой подход позволяет изучить системы, устройство которых либо совсем неизвестно, либо слишком сложно для того что бы можно было по свойствам составных частей и связям между ними сделать выводы о поведении системы в целом. Поэтому понятие «черный ящик» широко применяется при решении задач идентификации и моделировании реакции на управляющее воздействие в АСУ сложными объектами управления. Два ее основных свойства: целостность и обособленность от среды.

Виды моделирования Этапы моделирования: -   постановка задачи; -   построение математической модели; -   составление программы для компьютера; -   оценка адекватности модели; -   планирование эксперимента; -   интерпретация результатов моделирования.

Виды моделирования:

• Статистическое - исследование объектов познания на их статистических моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений (например, экономических процессов) с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений или показателей, интересующих исследователя.

• Натурное - процесс создания модели в таких областях как естествознание, медико-биологические направления, биотехнология, медицина, ветеринария, сельское хозяйство - использование изолированных органов и тканей, культуры клеток, искусственных сред и условий. Натурные модели применяются и в искусстве (натурщики).

• Аналитическое - характеризуется тем, что процессы функционирования элементов системы записываются в виде некоторых функциональных соотношений или логических условий.

• Структурное – представляет собой один из наиболее сложных современных методов. Используется для анализа большого количества зависимых и независимых переменных, включенных в различные гипотезы исследования. Оценка и тестирование моделей при этом требует наличия больших выборок и современного компьютерного обеспечения.

• Эвристическое –  разновидностьинновационного моделирования , заключающаяся в стремлении индивида воспроизвести (повторить в мысли или в действии) то, что однажды уже привело его случайно к успехую моделирование, основанное на интерактивной обработке, применяется при необходимости экспертных решений, при учете дуальных свойств объектов на видеоизображениях и при решении специальных нетиповых задач.

• Имитационное - метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Это частный случай математического моделирования.

• Геоинформационное – это преобразование моделей пространственных объектов, использующее их организацию. Область научных исследований, охватывающих круг вопросов создания и использования географических информационных систем. Геоинформационное моделирование базируется на создании многослойных электронных карт, в которых опорный слой описывает географию определенной территории, а каждый из остальных - один из аспектов состояния этой территории. На географическую карту могут быть выведены различные слои объектов: города, дороги, аэропорты и т.д. Широкое распространение получили интерактивные географические карты в Интернете.

• Граф (Графовая форма представления моделей) - форма моделирования, которая дает представление о модели или ее характеристиках в виде одного или совокупности взаимосвязанных графов (графических схем, включающих основные элементы: вершины и звенья; которые строятся по определенным правилам).