Слайд 2
Моделирование – построение моделей для исследования и изучения
объектов, процессов, явлений.
Моделью (от лат. modulus — образец) называют
упрощенное подобие реально существующего объекта. Модель должна воспроизводить не все свойства объекта, а лишь существенные, то есть те, которые требуются для достижения цели моделирования.
Слайд 3
Необходимые и достаточные признаки модели:
1. Между моделью и
оригиналом имеется отношение сходства, форма которого явно выражена и
точно зафиксирована.
2. Модель в процессах научного познания является заместителем изучаемого объекта.
3. Изучение модели позволяет получать информацию об оригинале.
Слайд 4
Один и тот же объект может иметь множество
моделей:
Объект "человек" . Его модели:
1) химия - биохимический состав
2)
анатомия - скелет, строение внутренних органов
3) физика - материальная точка
Слайд 6
Объект исследования
Объект исследования в теории моделирования обычно рассматривается
как система.
Система – это совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных
для достижения некоторой цели.
Элемент системы – это объект, рассматриваемый как неделимое целое.
Слайд 8
Структура системы
Структура системы задается перечнем элементов, входящих
в состав системы, и конфигурацией связей между ними.
Способы
описания структуры системы :
а) графический – в форме графа, где вершины графа соответствуют элементам системы, а линии – связям между элементами (частный случай графического задания структуры системы – это схемы);
б) аналитический, когда задаются количество типов элементов системы, число элементов каждого типа и матрицы связей между ними.
Слайд 9
Функции системы
Функции системы – правила, описывающие поведение
системы на пути к цели её назначения.
Способами описания
функций системы являются:
а) алгоритмический – в виде последовательности шагов, которые должна выполнять система;
б) аналитический – в виде математических зависимостей;
в) графический – в виде временных диаграмм;
г) табличный – в виде таблиц, отображающих основные функциональные зависимости.
Слайд 10
Классификация моделей по способу реализации
Слайд 11
Материальные модели
Материальные модели воспроизводят физические, геометрические, функциональные свойства
объектов в материальной форме.
Примеры материальных моделей: макеты, игрушки, глобус,
схемы солнечной системы и звездного неба.
Слайд 13
Материальные модели
- геометрически подобные, воспроизводящие пространственно-геометрические характеристики оригинала
(макеты зданий и сооружений, учебные муляжи и др.);
-
физически подобные - основанные на теории подобия, воспроизводящие с масштабированием в пространстве и времени свойства и характеристики оригинала той же природы, что и модель (гидродинамические модели судов, продувочные модели летательных аппаратов);
Слайд 14
Материальные модели
- аналоговые. Аналоговое моделирование основано на том,
что свойства и характеристики некоторого объекта воспроизводятся с помощью
модели иной, чем у оригинала, физической природы.
Например, уравнения теплопроводности, диффузии, электропроводности описываются аналогичными математическими структурами.
Слайд 15
Информационные модели
Информационные модели представляют объекты или процессы в
образной или знаковой форме.
Примеры: программа на языке программирования, формулы
законов физики, химии и т.д., географическая карта.
Слайд 16
Информационные модели
Вербальная модель (от лат. «verbalis» – устный)
– система представлений об объекте-оригинале, сложившаяся в человеческом мозгу.
Примеры: анализ ситуации и разработка модели поведения при переходе улицы; идея, возникшая у изобретателя, музыкальная тема в голове композитора.
Слайд 17
Информационные модели
Образные модели представляют собой зрительные образы объектов,
зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке
и др.).
Рисунки, фотографии, учебные плакаты – это образные информационные модели.
Слайд 18
Информационные модели
Знаковая модель выражается средствами любого формального языка.
Может быть представлена в форме текста, формулы, таблицы.
К
знаковым моделям относят также графики, схемы, специальные знаки (например, дорожные).
Слайд 19
Описательные информационные модели
. Совокупность данных, содержащих текстовую информацию
на естественном языке об объекте-оригинале, называется описательной информационной моделью
Например,
гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом: Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца; орбиты всех планет проходят вокруг Солнца и т.д.
Слайд 20
Знаковые модели
Компьютерные и некомпьютерные модели.
Компьютерная модель реализуется средствами
программной среды.
Слайд 21
Классификация моделей по типам решаемых задач
Слайд 22
1) Учебные модели – используются при обучении; Это
могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.
2) Опытные
– это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик.
3) Научно-технические – создают для исследования процессов и явлений.
Классификация моделей по типам решаемых задач
Слайд 23
4)Игровые – это военные, экономические, спортивные, деловые
игры.
5) Имитационные – не просто отражают реальность с
той или иной степенью точности, а имитируют ее. Например, моделирование движения молекул в газе, моделирование поведения колонии микробов.
Классификация моделей по типам решаемых задач
Слайд 24
Классификация моделей по фактору времени
Слайд 25
Классификация моделей по фактору времени
Статические – модели, описывающие
состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации
по данному объекту). Примеры моделей: строение молекул, список посаженных деревьев и т.д.
Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.
Слайд 26
Классификация моделей по наличию воздействий на систему
Слайд 27
Примером непрерывных детерминированных моделей могут служить дифференциальные уравнения;
примером дискретных детерминированных моделей – конечные автоматы;
примером дискретных
стохастических – вероятностные автоматы.
Слайд 28
Классификация моделей по области возможных приложений
Слайд 29
Геоинформационное моделирование
Геоинформационное моделирование базируется на создании многослойных электронных
карт, в которых опорный слой описывает географию определенной территории,
а каждый из остальных – один из аспектов состояния этой территории. На географическую карту могут быть выведены различные слои объектов: города, дороги, аэропорты, численность населения регионов и т.д.
Слайд 30
Процесс обобщения опытных данных прошлых наблюдений с целью
создания модели называют индукцией.
Декомпозиция – научный метод, использующий
структуру задачи и позволяющий заменить решение одной большой задачи решением серии меньших задач.
Слайд 31
Эвристика – теоретически не обоснованное правило, позволяющее уменьшить
количество переборов в поиске оптимального пути.
Слайд 32
Основные этапы разработки и исследования модели
Постановка задачи.
Разработка концептуальной
(информационной) модели.
Формализация, переход к модели.
Создание алгоритма и написание
программы.
Анализ и интерпретация результатов.
Планирование и проведение компьютерных экспериментов.
Слайд 34
Моделирование работы мозга
Основная область применения первого нейрокомьютера, моделирующего
структуру человеческого мозга, - это распознавание образов.