КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Лекция 1 Моделирование как метод познания

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Лекция 1. Моделирование как метод познания

ПЛАН 1. 2. 3. 4. 5. Исторический обзор моделирования Понятия «модель» и «моделирование» Функции моделей Задачи моделирования Виды моделей

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ. Моделирование деятельности. - неотъемлемая сторона человеческой Моделирование зарождается при возникновением научного знания. Носит прикладной, материальный и наглядный характер: рисунок, макет, схема и т. п. Технологическое применение моделирования увеличивает его теоретическое содержание. Техническая практика насыщает модельные эксперименты теоретическим содержанием. Выявленные наукой законы становятся исходными данными при постановке модельного эксперимента для решения технической задачи.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭПОХИ ВОЗРОЖДЕНИЯ Чертеж фузеи городских часов, изготовленных Леонардо да Винчи

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ. Два класса моделей: Математические модели - теоретические зависимости. Модели, полученные опытным путем, в форме таблиц, графиков и эмпирических зависимостей. Совокупности моделей совместно с инженерными методиками становились самостоятельными научными дисциплинами.

Моделирование как метод познания. Модель – объект производной природы, который отображает, воспроизводит главные, с точки зрения решаемой задачи, свойства объекта-оригинала. Цель моделирования – получить информацию о свойствах объекта исследования, актуальных для решения данной задачи. Моделирование: Разработка модели. Исследование свойств объекта по его модели.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПОЗНАНИЯ. Функции моделей: 1. Упрощение получения информации о свойствах объекта- оригинала. 2. Передача информации и знаний. 3. Обучение. 4. Управление объектами и процессами. 5. Оптимизация. 6. Диагностика состояния объектов. 7. Прогноз развития процессов.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПОЗНАНИЯ. Задачи моделирования: 1. Прямая задача анализа: цель – получение информации о свойствах объекта. 2. Обратная задача синтеза: цель – построить объект, который будет обладать заданными свойствами. 3. Задача идентификации: цель – построение и уточнение самой модели и ее параметров.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ. 1. 2. 3. 4. Основные признаки модели: Принадлежность к определенному классу задач. Принадлежность к определенному классу объектов моделирования. Способ построения самой модели. Свойства объекта, которые отражаются моделью.

АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ. Объект еще не существует, либо уже не существует, а его свойства необходимо изучить. 1. Изучение процессов и объектов опытным путем практически невозможно. 2. Прямые эксперименты с объектами опасны, дороги, приводят к необратимым последствиям. 3.

Основные понятия моделирования. МНОЖЕСТВЕННОСТЬ МОДЕЛЕЙ 1. Любой объект обладает множеством свойств, для его изучения требуется множество моделей. 2. Построение способами. 3. Построение ряда моделей с разной степенью детализации описания объекта. множества моделей разными

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ. Виды моделей: 1. Познавательные модели создаются как подобие объекта оригинала для изучения его свойств. 2. Прагматические модели создаются с целью построения объекта с заданными свойствами.

МОДЕЛИРОВАНИЕ В НАУКЕ. Моделирование – метод научного познания. В науке имеется две альтернативы: прямое изучение объекта или изучение объектов, процессов по их моделям. Основу любой науки составляют концептуальные модели, т. е. представления об объекте-оригинале. Это базовые понятия конкретной науки. Основа концептуальных моделей - результаты наблюдений и теоретический багаж, опыт, аналогии, логические выводы.

МОДЕЛИРОВАНИЕ В НАУКЕ. Концептуальные модели - первичная система простейших абстрактных моделей, которые отражают свойства реальных объектов, представляющих интерес для данной науки. Научные законы - описание взаимодействий между концептуальными моделями. Научные теории - система концептуальных моделей и законов, описывающих взаимодействие между концептуальными моделями. Гипотезы - модели реальности в условиях неполной изученности явлений.

ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. Компьютерная модель = компьютер (постоянный компонент) + программа, алгоритмически описывающая поведение системы (изменяемый компонент). Построение компьютерной модели: Построение концептуальной модели. Построение математической или алгоритмической модели. Выбор численных методов и построение алгоритмов. Программирование – построение собственно компьютерной модели. Проведение вычислительного эксперимента.

Особенности компьютерного моделирования. Эффекты применения компьютера в моделировании. 1. Значительное расширение математического моделирования. 2. Появление новых видов моделирования: Визуализация результатов моделирования. Автоматизация построения самой модели. возможностей