Презентация на тему Моделирование в науке и технике

норма) — это образ (в том числе условный или

мысленный — изображение, описание, схема, чертёж, график, план, карта и т.п.) или прообраз (образец) какого-либо объекта или системы объектов («оригинала» данной модели), используемый при определённых условиях в качестве их «заместителя» или «представителя»
Важнейшие: материальные и языковые (вербальные)

понимается его описание в виде текста на некотором языке

кодирования, содержащее определенную информацию об объекте. Языки программирования – «универсальные моделирующие системы»
В естественных науках (например, в физике) моделью называют «описание» какого-либо объекта или явления на формальном языке некоторой научной теории. (Прим: химическая или математическая формула, уравнение, система уравнений, теория в целом)

многих веков, чаще всего, подразумевало материальный объект:
образец, служащий

эталоном (стандартом) для серийного или массового воспроизведения (модель автомобиля, модель одежды и т.п.), а также тип, марка какого-либо изделия, конструкции;
изделие (изготовленное из дерева, глины, воска, гипса и др.), с которого снимается форма для воспроизведения в другом материале (металле, гипсе, камне и др.)

прочностные, аэродинамические, термодинамические, конструкторские, технологические и др.
По характеру применяемого

метода моделирования или используемого математического аппарата: статистические, теоретико-множественные, абстрактно-алгебраические, нечеткие, автоматные и др.
По способу и форме представления (в техн: графо-аналитические модели)
По природе модели (материальные и абстрактные)

модели, макеты и прототипы, выполненные из какого-либо реального вещества

и объективно существующие независимо от восприятия человеком (Прим: масштабные модели изделий, модели для литья и пр.)
Используются при проведении натурных экспериментов

от материальной, может существовать в невещественном виде и не

является объективной реальностью.
Среди теоретических моделей выделяют функциональные, логические, структурные, информационные модели
Эти модели называют математическими, если они формализованы средствами понятий и языка математики.
В свою очередь, математические модели могут быть геометрическими, топологическими, вероятностными и т.п., если они отражают соответствующие свойства объектов.

определены те или иные предикаты.
Под предикатом понимается функция

у = f(x1,…,хn),
аргументы (xi которой принадлежат данному множеству М, а значение (у) может являться либо истиной, либо ложью
Предикат – высказывание, описывающее свойство, которым может обладать набор объектов множества.

к формализации или их преодоления. Используются не только аналитические

выражения.

Теория игр
Фракталы
Нечеткие множества

описание какого-либо класса явлений внешнего мира, выраженное с помощью

математической символики;
Математическая модель технического объекта - есть совокупность математических объектов (чисел, переменных, матриц, множеств и т.п.) и отношений между ними, которая адекватно отображает свойства технического объекта, интересующие инженера, разрабатывающего этот объект.

обозначениями (идентификаторами).
Используются при концептуальном проектировании и логическом описании

(моделировании) структуры и поведения технических объектов.

формулами зависимостей выходных параметров Y от параметров внутренних Q

и внешних воздействий X
Y=f(Q,T)

Х и Q задана не явно в виде алгоритма

моделирования.
Требуется многократное решение задачи при изменении того или иного параметра
Численное решение может быть получено и для тех задач, для которых аналитического решения нет

основные закономерности физического состояния и функционирования технических объектов и

процессов (Прим: описание электромагнитных, тепловых, механических полей и процессов)

расположение) описывают не функционирование, а состав объектов или систем,

их устройство, взаимосвязь составных частей
Чертежи, 3D- модели, графики, схемы, графы, сети и т.п.

с инженерно-физическими моделями

информационных объектов, их атрибутов и соотношений между ними.
Важнейшая функция

комплексной информационной модели изделия состоит в возможности неограниченного накопления любых данных (знаний) об объекте без потери целостного взгляда на технический объект.

модели уровней:
концептуального (системного, макроуровня)
предметного (детального, микроуровня)

или естественного)
Алгоритмическая – в форме алгоритма
Аналитическая – в виде

формул и уравнений
Схемная (графическая)- на графическом языке

соответствующих цели моделирования, параметров, необходимых и достаточных для успешного

решения задач научного исследования или разработки
Точность и подробность - количественные характеристики сходства свойств модели и отображаемого физического объекта (или процесса)
Практическую ценность и удобство использования модели можно объективно оценить, сравнивая затраты на получение новой информации с применением альтернативных вариантов моделей

на их моделях; построение и изучение моделей предметов и

явлений (живых и неживых систем, инженерных конструкций, разнообразных процессов — физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объектов (для определения, уточнения их характеристик, рационализации способов их построения и т.п.) //БЭС

один из основных методов познания реального мира, но и

процесс созидания новых материальных и абстрактных объектов этого мира, а значит, и его изменения, создания новой искусственной среды существования человека.

и объектом экспериментального исследования, заменяющим изучаемый объект.
Компьютерный моделирование

позволяет изучать такие объекты, прямой эксперимент над которыми затруднён, экономически невыгоден либо вообще невозможен в силу тех или иных причин.

из перечисленных выше видов абстрактных моделей, созданную и используемую

при помощи компьютерных технологий.
Компьютерное моделирование на цифровых вычислительных машинах является знаковым по форме, и может быть самым разнообразным по своему содержанию в зависимости от типа реализуемой модели.

только фиксацию технических решений, но и исследование зависимости характеристик

от параметров модели, позволяющие оптимизировать проектные решения.

для дальнейшей их практической реализации или подготовки производства изделий

в промышленности;
анализ свойств объектов и систем на основе исследования их моделей, которые используются для выявления значений параметров проектируемых объектов систем и поддержки процессов принятия инженерных решений.

синтез, или структурная оптимизация);
выбор наилучших значений параметров элементов

систем (параметрический синтез, или параметрическая оптимизация)

Формализация
4. Планирование и проведение компьютерных экспериментов
5. Анализ и интерпретация

результатов
6. Уточнение модели и (или) оптимизация

и систем не могут быть точно описаны с помощью

аналитических формул и соотношений, поэтому компьютерное моделирование становится единственно возможным методом их проектирования.
Моделирование позволяет вычислить точные параметры изделия (массу, площадь, объем и т.д.), оценить эксплуатационные показатели проектируемой системы еще до ее создания или материальной реализации.
Путем моделирования можно сравнивать предлагаемые альтернативные варианты проектов системы (или альтернативные стратегии процессов), чтобы определить, какой из них больше соответствует указанным требованиям.
Моделирование позволяет изучить длительный интервал функционирования системы (скажем, экономической) в сжатые сроки или, наоборот, изучить более подробно работу системы в развернутый интервал времени.
Компьютерное моделирование позволяет сократить затра­ты и трудоемкость исследований и разработок, по сравнению с использованием материальных образцов и реальных технических систем.

модели нужно проверять с помощью аналитической модели
Количество данных или

убедительность анимации не являются критериями адекватности модели
По возможности использовать альтернативные методы