Моделирование как метод научного познания МОДЕЛЬ

Моделирование как метод научного познания

МОДЕЛЬ – в основе латинское слово moduius – мера, образец Модель, по сути, является представлением «реального мира» объектов и событий, а также существующих между ними связей с той или иной степенью достоверности или подробности, иначе модель является представлением объекта в некоторой форме, отличной от формы его реального существования

Модель – объект, который используется для представления другого объекта (оригинала) с определенной целью и отражает основные свойства и характеристики оригинала

В модели стараются отразить только самые важные, существенные свойства объекта: 1. Модель должна выполнять моделирующую роль (использоваться по назначению); 2. Не должна быть точной копией объекта (отражать основные свойства и особенности поведения оригинала); 3. Любая модель отражает только некоторые свойства объекта, значит можно создавать разные модели одного и то же объекта

Моделирование – это процесс создания и использования модели

Пути моделирования– • Представление модели в виде некоторой копии объекта, выполненного из другого материала, в другом масштабе, с отсутствием деталей • Представление модели, которая отображает реальность в более абстрактном виде (словесное описание, математическое описание, графическое представление в виде схем, диаграмм)

Виды абстрактных моделей – • Вербальные – описывают на естественном языке (правила дорожного движения) • Математические – с помощью математических средств • Информационные описывают информационные процессы (возникновение, передача, преобразование, использование информации)

Цели моделирования • Понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром (понимание) • Научиться управлять объектом и определять наилучшие способы управления (управление) • Прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм взаимодействия на объект (прогнозирование)

Модели нацеленные на понимание – дескриптивные, несут информационную нагрузку Примеры – географическая карта, схема строения планеты, анатомический атлас, коллекционные модели автомобилей, парусников, самолетов, манекены в магазине

Модели нацеленные на управление – оптимизационные, в них можно воздействовать на процессы, пытаясь добиться какой-то цели Оптимальное планирование, анализ сетевых графиков, транспортная задача, модели маркетинга, модель анализа ценных бумаг

Модели нацеленные на прогнозирование прогностические • Бывают игровые, имитационные и т. д.

Виды моделей l l Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью Все модели разбиваются на два класса: 1) модели предметные (материальные) и 2) модели информационные

l l l Предметные модели воспроизводят свойства объектов в материальной форме: глобус, муляж, макет и пр. Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Знаковые информационные модели могут быть представлены в форме текста, формулы, таблицы и т. д.

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей Пример: Гелиоцентрическая модель мира по Копернику: -Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца; -Орбиты всех планет проходят вокруг Солнца

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др. ) Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией Пример: язык математики является совокупностью формальных языков – алгебра, геометрия, тригонометрия, теория множеств и пр.

В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация (блок- схемы, анимация, чертежи, схемы и пр. ) Пример: Модель математического маятника

Информационная модель объекта

Выбрать мобильный телефон по внешнему виду l l Какие сведения об объекте имеют значение? Как называется набор сведений об объекте?

Сведения о внешнем виде телефона, имеющее значение при его покупке Параметр Значение параметра Форма Обтекаемая Цвет Металлическая Длина 8 см Толщина 1 см

Выбрать надежный мобильный телефон, обладающий широкими функциональными возможностями l l Какие сведения об объекте имеют значение? Какие свойства отражает предложенная информация?

Сведения о телефоне, имеющее значение при его покупке l l l l cмартфон/коммуникатор на платформе Symbian сенсорный экран мультитач (емкостный) диагональ экрана 3. 5", разрешение 360 x 640 камера 12 МП, ксеноновая вспышка, автофокус 16 Гб памяти, карты памяти micro. SD (Trans. Flash) поддержка Bluetooth, Wi-Fi, 3 G, GPS вес: 135 г

Информационная модель целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта

Значение цели при создании информационной модели

Примеры моделей объекта «город» Реальный объект - город Цель Модель Определение маршрута передвижения План города Обзор самых известных мест в городе Набор открыток Общие сведения о городе Содержание экскурсии Сведения о телефонах организаций Телефонный справочник Отражение личного восприятия города Художественные произведения (стихи, картины, фильмы)

Примеры моделей объекта «школа» Реальный объект - школа Цель Модель Аттестационная карта Сайт База данных по кадрам Сочинение на тему «Почему я люблю свою школу»

Формы представления информационной модели

Формы представления информации l l l Словесная Жесты и сигналы Символьная Графическая Табличная

Графические информационные модели Карта как информационная модель Карта описывает определенную местность, которая является для нее объектом моделирования. Карта - это графическая информация. Карта создается с определенной целью (помогает добраться до нужного населенного пункта, позволяет вычислить расстояние между различными пунктами)

Слайд разделитель

Чертежи и схемы Чертеж должен быть точным, на нем указываются необходимые размеры. (Пример: чертеж болта нужен токарю, чтобы сделать его на станке) Схема – это графическое отображение состава и структуры сложной системы. Структура – это определенный порядок объединения элементов системы в единое целое. (Примеры: схема метрополитена, схема электрической цепи, которая позволяет понять принцип работы цепи и рассчитать в ней токи и напряжения, правильно собрать цепь)

Слайд разделитель

График – модель процесса. (Пример: график изменения температуры в течение некоторого периода времени)

Табличные модели

Табличные модели В табличной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих строках (или столбцах) таблицы

Табличные информационные модели Статическая Цена отдельных устройств компьютера (1997 г) l Наименование устройства Цена (в y. e. ) Системная плата 100 Процессор Pentium II (300 МГц) 200 Память 16 МБ Жесткий диск 4 Гб 30 150 Дисковод 3. 5” 20 Видеоплата 4 Мб 30 Монитор 15” 200 Корпус 25 Клавиатура 10 Мышь 5

Табличные информационные модели Динамическая Изменение цены компьютера l Годы 1997 Цена компьютера Pentium II 1998 1999 1800 1200 800

Граф – это средство наглядного представления состава и структуры схемы

Иерархическая модель – система, элементы которой находятся друг с другом в отношении вложенности или подчиненности. Иерархическая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «один ко многим»

Иерархические информационные модели l Статическая Компьютеры Суперкомпьютеры Настольные Рабочие станции Портативные Классификация компьютеров Персональные компьютеры Карманные

Иерархические информационные модели l Динамическая Святослав Ярополк Владимир Ярослав Мудрый Всеволод Глеб Борис Святослав Изяслав Генеалогическое дерево Рюриковичей (X-XI века)

Сетевая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «многие ко многим»

Сетевые информационные модели

Семантическая модель – граф, в основе которого лежит то, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов (понятий) и связей (отношений) между ними.

«Однажды в студеную зимнюю пору я из лесу вышел. » Что сделал? ? да у тк Я О вышел Когда? Кто? в студеную В какую? зимнюю в пору из лесу Однажды