Понятие модели. Моделирование как метод познания

Понятие модели. Моделирование как метод познания 1

Понятие модели Модель - это материальный или мысленно представляемый объект, замещающий объект-оригинал и сохраняющий значимые для данной задачи его черты Для одного и того же объекта может быть построено множество различных моделей, применимых для разных целей и отражающих различные свойства оригинала Одна и та же модель может отражать свойства различных реальных объектов (на этом держится вся математика) Моделирование является мощным инструментом познания мира Модели строятся для исследования, для обучения, для анализа и прогнозирования Человечество в целом и каждый человек в отдельности постоянно строит модели и живет среди них 2

Примеры Оригинал Модель Автомобиль Игрушка Коллекционная модель Технический паспорт Человек Паспорт Медицинская карта Характеристика Земля Глобус Справочник Уравнение движения вокруг Солнца Вычисление площади Определённый интеграл криволинейной фигуры Вычисление длины пути при неравномерном движении 3

Классификация моделей может проводиться по различным основаниям I. По способу отражения мира: материальные (предметные) и информационные (знаковые) модели Важные разновидности информационных моделей Математическая модель: описание объекта, процесса или явления на языке математики Компьютерная модель: модель, реализованная компьютерными средствами Имитационная модель: имитация поведения системы с возможностью управления некоторыми параметрами «Черный ящик» : описание входных и выходных параметров объекта без описания его внутреннего устройства 4

Классификация моделей II. По уровню формализации: описательные формализованные формальные III. По моделируемым характеристикам: структурные (модель устройства) функциональные (модель функционирования) IV. По отношению ко времени статические динамические V. По области использования экономические экологические медико-биологические 5 …

Примеры Оригинал Модель Автомобиль Игрушка – предметная Коллекционная модель – предметная Технический паспорт – информационная, формализованная, структурная, статическая Человек Паспорт – как и для автомобиля Медицинская карта – информационная, формализованная, функциональная, динамическая Характеристика – информационная, описательная, функциональная, статическая 6

Примеры Оригинал Модель Земля Глобус – предметная Справочник – информационная, формализованная, структурная, статическая Уравнение движения вокруг Солнца – информационная (математическая), формальная, функциональная, динамическая Вычисление площади Определённый интеграл – криволинейной фигуры информационная (математическая), формальная, структурная, Вычисление длины статическая пути при неравномерном движении 7

Компьютерное моделирование предполагает использование специализированной компьютерной программы (типовой или уникальной) для решения какой-либо практической задачи Примеры: АСУ Деканат – моделирует информационные аспекты работы факультета. Служит для анализа и управления деятельностью преподавателей и студентов Компьютерная модель управления автомобилем служит для обучения водителей Робот-футболист – это натурная модель человека-футболиста, встроенная в него программа – компьютерная модель поведения игрока Часто компьютерная модель базируется на математической модели Примеры: Математическая модель атмосферных процессов, реализованная на компьютере, служит для прогнозирования погоды Математическая модель движения планет служит основой обучающих программ по физике и астрономии 8

Этапы построения компьютерной модели 1. Постановка цели, определение объекта моделирования 2. Выделение основных элементов и взаимосвязей в моделируемом объекте 3. Формализация, перевод задачи на формальный язык 4. Определение связей между входной и выходной информацией (формулы, алгоритмы, эвристики*) 5. Выбор инструмента моделирования (использовать готовый программный продукт или создать новый) 6. Реализация модели с помощью выбранного инструмента (разработка программы, заполнение таблиц, занесение формул и т. п. ) 7. Компьютерный эксперимент 8. Анализ адекватности модели (сопоставление полученных результатов с реальностью) 9. В случае расхождений – возврат к п. 2 9

Примеры

Лекция окончена Спасибо за внимание ☺ 21

ЭВРИСТИКА (от греч. heuristiko — отыскиваю, открываю) — метод анализа явлений и процессов, принятия решений, основанный на интуиции, находчивости, аналогиях, опыте, изобретательности, опирающийся на особые свойства человеческого мозга и способности человека решать задачи, для которых формальный математический алгоритм, точный способ решения не известен. Эвристические методы лежат в основе многих современных программных продуктов (экспертные системы, антивирусные программы и т. п. ) 22