Модели и моделирование

Модели и моделирование

2 Что можно моделировать? Модели объектов: • уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов, … • модели ядра атома, кристаллических решеток • чертежи Модели процессов: • изменение экологической обстановки • экономические модели • исторические модели Модели явлений: • землетрясение • солнечное затмение • цунами

3 Когда используют модели? • оригинал не существует - древний Египет • исследование оригинала опасно для жизни или дорого: - испытание нового скафандра для космонавтов - разработка нового самолета или корабля • оригинал сложно исследовать непосредственно: - Солнечная система, галактика (большие размеры) - атом, нейтрон (маленькие размеры) - процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые) - геологические явления (очень медленные)

4 Природа моделей • материальные (физические, предметные) модели: • информационные модели представляют собой описание свойств и состояний объекта, процесса, явления, и его взаимосвязи с внешним миром:

5 Модели по области применения • учебные (в т. ч. тренажеры) • опытные – при создании новых технических средств аэродинамическая труба испытания в опытовом бассейне • научно-технические имитатор солнечного вакуумная камера в Институте вибростенд излучения космических исследований НПО «Энергия»

6 Специальные виды моделей • игровые – учитывающие действия противника qмодели экономических ситуаций qмодели военных действий qспортивные игры • имитационные - нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы; - можно имитировать её реакцию на внешние воздействия; Примеры: qиспытания лекарств на мышах, обезьянах, … qматематическое моделирование биологических систем qмодели бизнеса и управления qмодели процесса обучения

7 Модели по фактору времени • статические – описывают оригинал в заданный момент времени qсилы, действующие на тело в состоянии покоя qрезультаты осмотра врача qфотография • динамические qмодель движения тела qявления природы (молния, землетрясение, цунами) qистория болезни qвидеозапись события

Этапы компьютерного моделирования

9 I этап. Постановка задачи На этапе постановки задачи идет Построение описательной модели Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования, параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает

10 II этап. Разработка модели • выбрать тип модели • построить формальную модель это модель, записанная на формальном языке (математика, логика, …) и отражающая только существенные свойства оригинала • разработать алгоритм работы модели алгоритм – это четко определенный порядок действий, которые нужно выполнить для решения задачи

11 III этап. Тестирование модели Тестирование - это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом. Проверка компьютерной модели. Исследование модели в интересующих нас условиях. ? Модель прошла тестирование. Гарантирует ли это ее правильность?

12 IV этап. Анализ результатов Возможные выводы: • Задача решена. Результат соответствует цели • Задача не решена. При этом происходит возврат к предыдущим этапам • изменить алгоритм или условия моделирования • изменить модель (например, учесть дополнительные свойства) • изменить постановку задачи

13 Домашнее задание 1) § 2. 2 – 2. 5 2) Знать этапы моделирования 3) Знать и отличать виды моделей