Цели моделирования

Цели моделирования (слайд ):

· исследование оригинала - изучение сущности объекта или явления,

· научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия - синтез («как сделать, чтобы …» );

· научиться прогнозировать последствия различных воздействий на оригинал - анализ («что будет, если …» );

· выбор наилучшего решения в заданных условиях -оптимизация («как сделать лучше» ).

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. Тип модели определяется целями моделирования (слайд ). В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии - их химический состав, в биологии ­ строение и поведение живых организмов и так далее.

Таким образом, можно сказать, что основная цель моделирования - это изучение и исследование объекта или явления, для которого модель построена.

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью (слайд ).Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии - как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии - как систему, стремящуюся к самосохранению, и так далее.

Многие исследователи выделяют следующие свойства моделей: адекватность, сложность, конечность, наглядность, истинность, приближенность.

1. Главное свойство модели - адекватность, то есть соответствие ее реальному объекту (процессу, системе и т.д.) относительно выбранного множества его характеристик и свойств.

От модели не требуется достоверности - в этом случае получится не модель, а копия. Степень соответствия определяется целями моделирования. Излишнее сходство с оригиналом столь же бесполезно, как и недостаточное.

Адекватность теоретических моделей законам реального мира проверяется с помощью опытов и экспериментов и называется верификацией модели.

2. Простота и сложность. Хотя сложные модели и более точно отражают моделируемые свойства оригинала, но они более громоздки, труднообозримы и неудобны в обращении. Поэтому исследователь стремится к упрощению модели, так как с простыми моделями легче оперировать.

При стремлении к построению простой модели должен соблюдаться основной принцип упрощения модели : упрощать модель можно до тех пор, пока сохраняются основные свойства, характеристики и закономерности, присущие оригиналу.

Этот принцип указывает на предел упрощения. При этом понятие простоты (или сложности) модели является понятием относительным.

Более простые (грубые) модели используются при решении задачи синтеза, а более сложные точные модели – при решении задачи анализа.

3.Конечность моделей - заключается, во-первых, в том, что они отображают оригинал в конечном числе отношений, т.е. с конечным числом связей с другими объектами, с конечной структурой и конечным количеством свойств на данном уровне изучения, исследования, описания, располагаемых ресурсов. Во-вторых, в том, что ресурсы (информационные, финансовые, энергетические, временные, технические и т.д.) моделирования и наши знания как интеллектуальные ресурсы конечны, а потому объективно ограничивают возможности моделирования и сам процесс познания мира через модели на данном этапе развития человечества.

4.Приближенность моделей . Конечность и простота (упрощенность) модели характеризуют качественное различие (на структурном уровне) между оригиналом и моделью. Приближенность модели будет характеризовать количественную сторону этого различия. Приближенность модели к оригиналу неизбежна, существует объективно, так как модель как другой объект отражает лишь отдельные свойства оригинала. Поэтому степень приближенности (близости, точности) модели к оригиналу определяется постановкой задачи, целью моделирования.

5.Истинность моделей . В каждой модели есть доля истины, т.е. любая модель в чем-то правильно отражает оригинал. Степень истинности модели выявляется только при практическом сравнении её с оригиналом, ибо только практика является критерием истинности.

Классификация моделей

Для моделей можно составить различные виды классификаций в зависимости от одного или нескольких признаков, общих для той или иной группы моделей.

Тип модели зависит от информационной сущности моделируемой системы, от связей и отношений ее подсистем и элементов, а не от ее физической природы.

Например, математические описания (модели ) динамики эпидемии инфекционной болезни, радиоактивного распада, усвоения второго иностранного языка, выпуска изделий производственного предприятия и т.д. могут считаться одинаковыми с точки зрения их описания, хотя сами процессы различны.

Границы между моделями различного вида весьма условны. Можно говорить о различных режимах использования моделей - имитационном, стохастическом и т.д.

Как правило модель включает в себя: объект О, субъект (не обязательный) А, задачу Z, ресурсы B, среду моделирования С.

Модель можно представить формально в виде: М = < O, Z, A, B, C > .

Основные свойства любой модели :

целенаправленность - модель всегда отображает некоторую систему, т.е. имеет цель;

конечность - модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и, кроме того, ресурсы моделирования конечны;

упрощенность - модель отображает только существенные стороны объекта и, кроме того, должна быть проста для исследования или воспроизведения;

приблизительность - действительность отображается моделью грубо или приблизительно;

адекватность - модель должна успешно описывать моделируемую систему;

наглядность, обозримость основных ее свойств и отношений;

доступность и технологичность для исследования или воспроизведения;

информативность - модель должна содержать достаточную информацию о системе (в рамках гипотез, принятых при построении модели ) и должна давать возможность получить новую информацию;

сохранение информации, содержавшейся в оригинале (с точностью рассматриваемых при построении модели гипотез);

полнота - в модели должны быть учтены все основные связи и отношения, необходимые для обеспечения цели моделирования ;

устойчивость - модель должна описывать и обеспечивать устойчивое поведение системы, если даже она вначале является неустойчивой;

целостность - модель реализует некоторую систему, т.е. целое;

замкнутость - модель учитывает и отображает замкнутую систему необходимых основных гипотез, связей и отношений;

адаптивность - модель может быть приспособлена к различным входным параметрам, воздействиям окружения;

управляемость - модель должна иметь хотя бы один параметр, изменениями которого можно имитировать поведение моделируемой системы в различных условиях;

возможность развития моделей (предыдущего уровня).

Жизненный цикл моделируемой системы:

сбор информации об объекте, выдвижение гипотез, предварительный модельный анализ;

проектирование структуры и состава моделей (подмоделей);

построение спецификаций модели , разработка и отладка отдельных подмоделей, сборка модели в целом, идентификация (если это нужно) параметров моделей ;

исследование модели - выбор метода исследования и разработка алгоритма (программы) моделирования ;

исследование адекватности, устойчивости, чувствительности модели ;

оценка средств моделирования (затраченных ресурсов);

интерпретация, анализ результатов моделирования и установление некоторых причинно-следственных связей в исследуемой системе;

генерация отчетов и проектных (народно-хозяйственных) решений;

уточнение, модификация модели , если это необходимо, и возврат к исследуемой системе с новыми знаниями, полученными с помощью модели и моделирования .

Границы между моделями различного вида весьма условны. Можно говорить о различных режимах использования моделей - имитационном, стохастическом, динамическом, детерминированном и др.

Как правило, модель включает в себя: объект О , субъект А (не обязательно) , задачу Z , ресурсы B , среду моделирования С .

Модель можно представить формально в виде: М = < O, А, Z, B, C >.

Основные свойства любой модели :

• целенаправленность - модель всегда отображает некоторую систему, т.е. имеет цель такого отображения;
• конечность - модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и ресурсы моделирования конечны;
• упрощенность - модель отображает только существенные стороны объекта и она должна быть проста для исследования или воспроизведения;
• наглядность, обозримость основных ее свойств и отношений;
• доступность и технологичность для исследования или воспроизведения;
• информативность - модель должна содержать достаточную информацию о системе (в рамках гипотез, принятых при построении модели) и должна давать возможность получать новую информацию;
• полнота - в модели должны быть учтены все основные связи и отношения, необходимые для обеспечения цели моделирования;
• управляемость - модель должна иметь хотя бы один параметр, изменениями которого можно имитировать поведение моделируемой системы в различных условиях.

Жизненный цикл моделируемой системы:

• сбор информации об объекте, выдвижение гипотез, предварительный модельный анализ;
• проектирование структуры и состава моделей (подмоделей);
• построение спецификаций модели, разработка и отладка отдельных подмоделей, сборка модели в целом, идентификация (если это нужно) параметров моделей;
• исследование модели - выбор метода исследования и разработка алгоритма (программы) моделирования;
• исследование адекватности, устойчивости, чувствительности модели;
• оценка средств моделирования (затраченных ресурсов);
• интерпретация, анализ результатов моделирования и установление некоторых причинно-следственных связей в исследуемой системе;
• генерация отчетов и проектных (народно-хозяйственных) решений;
• уточнение, модификация модели, если это необходимо, и возврат к исследуемой системе с новыми знаниями, полученными с помощью модели и моделирования.

Моделирование – есть метод системного анализа.

Часто в системном анализе при модельном подходе исследования может совершаться одна методическая ошибка, а именно, - построение корректных и адекватных моделей (подмоделей) подсистем системы и их логически корректная увязка не дает гарантий корректности построенной таким способом модели всей системы.

Модель, построенная без учета связей системы со средой, может служить подтверждением теоремы Геделя, а точнее, ее следствия, утверждающего, что в сложной изолированной системе могут существовать истины и выводы, корректные в этой системе и некорректные вне ее.

Наука моделирования состоит в разделении процесса моделирования (системы, модели) на этапы (подсистемы, подмодели), детальном изучении каждого этапа, взаимоотношений, связей, отношений между ними и затем эффективного описания их с максимально возможной степенью формализации и адекватности.

В случае нарушения этих правил получаем не модель системы, а модель "собственных и неполных знаний".

Моделирование рассматривается, как особая форма эксперимента, эксперимента не над самим оригиналом, т.е. простым или обычным экспериментом, а над копией оригинала. Здесь важен изоморфизм систем оригинальной и модельной.

Изоморфизм - равенство, одинаковость, подобие.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Общая характеристика процессов сбора, передачи и обработки информации

На сайте сайт читайте: общая характеристика процессов сбора, передачи и обработки информации.. 15. о в прохорова..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Информация, ее представление и измерение
Информатика – это наука об информационных процессах, о моделях, об алгоритмах и алгоритмизации, о программах и программировании, об исполнителях алгоритмов и различных исполняющих с

Системы счисления и действия в них
Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации базируется на использовании кодирования информации средствами ее представления в виде чисел определенных систем счи

Общая характеристика процессов передачи информации
Пространство сообщений. Коды обнаружения и исправления ошибок Введем пространство сообщений в виде E(n, Um), где Um - алфавит, m - ра

Кодирование и шифрование информации
Возникновение индустрии обработки информации привело к возникновению индустрии средств ее защиты и к актуализации самой проблемы защиты информации, проблемы информационной безопасности. Од

При кодировании нет такого секретного ключа, так как кодирование ставит целью лишь более сжатое, компактное представление сообщения
Если k – ключ, то можно записать f(k(A)) = B. Для каждого ключа k, преобразование f(k) должно быть обратимым, то есть f(k(B)) = A. Совокупность преобразования f(k) и соответствия множества k называ

Компьютерные вирусы
Компьютерный вирус – специальная программа, которая составлена кем-то со злым умыслом или для демонстрации честолюбивых, в плохом смысле, интересов, способная к воспроизводству

Модели и моделирование
Модель - это объект или описание объекта, системы для замещения одной системы (оригинала) другой системой для лучшего изучения оригинала или воспроизведения каких-либо его свойств.

Компьютерное моделирование
Компьютерное моделирование от постановки задачи до получения результатов проходит следующие этапы: 1. Постановка задачи: · формулировка задачи; · о

Функции алгебры логики
Рассмотриммножество векторов X = {}. Будем предполагать, что координаты этих векторов могут принимать значения 0 или 1. Таким образом множество X состоит из 2

Дистрибутивность
x1 & (x2 v x3) = (x1 & x2) v (x1 & x3). x1 v (x2 & x

Идемпотентность
A v A = A & A = A. 6.Булева алгебра содержит элементы 0,1 , такие что для всякого элемента A Î SB справедливо

Минимизация функций алгебры логики
Введем понятие конечного автомата, как некоторой абстрактной системы, характеризующейся конечным числом состояний. Работа такого автомата напрямую связана с реализацией соответствующей ему логическ

Программные средства реализации информационных процессов
Представление вычислительного устройства схемой, состоящей из логических элементов наиболее исследованный вид структурной реализации вычислительных и информационных процессов. Другой вид - реализац

Технические средства реализации информационных процессов
Компьютер есть сложное техническое устройство, состоящее из простых элементов. Любой электронный логический блок компьютера состоит из вентилей (логических устройств, базовых логических с

Алгоритмизация и программирование
"Алгоритм" является базовым основополагающим понятием информатики, а алгоритмизация (программирование) – основным разделом курса информатики. Соврем

Каждый современный человек ежедневно сталкивается с понятиями «объект» и «модель». Примерами объектов являются как предметы, доступные для осязания (книга, земля, стол, ручка, карандаш), так и недоступные (звезды, небо, метеориты), предметы художественного творчества и умственной деятельности (сочинение, стихотворение, решение задачи, картина, музыка и другие). Причем каждый объект человеком воспринимается только как единое целое.

Объект. Виды. Характеристики

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что объект является частью внешнего мира, которая может быть воспринята в качестве единого целого. Каждый предмет восприятия имеет свои индивидуальные характеристики, отличающие его от других (форма, сфера использования, цвет, запах, размер и так далее). Важнейшей характеристикой объекта является название, но для полного качественного его описания одного названия недостаточно. Чем более полно и подробно описан объект, тем легче процесс его распознавания.

Модели. Определение. Классификация

В своей деятельности (образовательной, научной, художественной, технологической) человек ежедневно использует уже существующие и создает новые модели внешнего мира. Они позволяют сформировать впечатление о процессах и объектах, недоступных для непосредственного восприятия (очень маленькие или, наоборот, очень большие, очень медленные или очень быстрые, очень далекие и так далее).

Итак, модель - это некоторый объект, отражающий важнейшие особенности изучаемого явления, объекта либо процесса. Может существовать несколько вариаций моделей одного и того же объекта, также как несколько объектов могут быть описаны одной единственной моделью. Например, подобная ситуация возникает в механике, когда различные тела с материальной оболочкой могут быть выражены то есть одинаковой моделью (человек, автомобиль, поезд, самолет).

Важно помнить, что ни одна модель не способна полноценно заменить изображаемый объект, так как она отображает только некоторые из его свойств. Но порой при решении определенных задач различных научных и промышленных течений описание внешнего вида модели может быть не просто полезным, но единственной возможностью представить и изучить особенности характеристик объекта.

Сфера применения предметов моделирования

Модели играют важную роль в различных сферах жизни человека: в науке, образовании, торговле, проектировании и других. Например, без их применения невозможны проектирование и сборка технических устройств, механизмов, электрических цепей, машин, зданий и так далее, так как без предварительных расчетов и создания чертежа выпуск даже простейшей детали невозможен.

Часто используются модели в образовательных целях. Они носят названия наглядных. Например, из географии представление о Земле как о планете человек получает, изучая глобус. Также актуальными наглядные модели являются и в других науках (химии, физике, математике, биологии и других).

В свою очередь, теоретические модели востребованы при изучении естественных и (биологии, химии, физики, геометрии). Они отражают свойства, поведение и строение объектов, подвергающихся изучению.

Моделирование как процесс

Моделирование - метод познавания, включающий в себя исследование существующих и создание новых моделей. Предметом познания данной науки является модель. ранжируются в зависимости от различных свойств. Как известно, любой объект имеет множество характеристик. При создании определенной модели выделяются лишь наиболее важные для решения поставленной задачи.

Процессом создания моделей является художественное творчество во всем своем разнообразии. В связи с этим фактически каждое художественное или литературное произведение можно рассматривать в качестве модели реального объекта. Например, картины являются моделями реальных пейзажей, натюрмортов, людей, литературные произведения - моделями человеческих жизней и так далее. Например, при создании модели самолета с целью изучения его важно отразить в ней геометрические свойства оригинала, но абсолютно неважен его цвет.

Одни и те же объекты различными науками изучаются с разных точек зрения, а соответственно, их виды моделей для изучения будут также отличаться. Например, физика изучает процессы и результаты взаимодействия объектов, химия - химический состав, биология - поведение и строение организмов.

Модель относительно временного фактора

Относительно времени модели делятся на два вида: статические и динамические. Примером первого вида является единоразовое обследование человека в клинике. Оно отображает картину его состояния здоровья на данный момент, в то время как его медицинская карта будет моделью динамической, отражающей изменения, происходящие в организме на протяжении определенного периода времени.

Модель. Виды моделей относительно формы

Как уже понятно, модели могут различаться по разным характеристикам. Так, все ныне известные виды моделей данных можно условно разделить на два основных класса: материальные (предметные) и информационные.

Первый вид передает физические, геометрические и иные свойства объектов в материальной форме (анатомический муляж, глобус, макет здания и так далее).

Виды разнятся по форме реализации: знаковая и образная. Образные модели (фотографии, рисунки и другое) являются зрительными реализациями объектов, зафиксированными на определенном носителе (фото-, кинопленке, бумажном или цифровом).

Они широко применяются в образовательном процессе (плакаты), при изучении различных наук (ботаника, биология, палеонтология и других). Знаковые модели - это реализации объектов в виде символов одной из известных языковых систем. Они могут быть представлены в виде формул, текста, таблиц, схем и так далее. Существуют случаи, когда, создавая знаковую модель (виды моделей передают конкретно то содержание, которое требуется для изучения определенных характеристик объекта), используют сразу несколько известных языков. Примером в данном случае выступают различные графики, диаграммы, карты и подобное, где используются как графические символы, так и символы одной из языковых систем.

С целью отражения сведений из различных сфер жизни применяются три основных вида информационных моделей: сетевые, иерархические и табличные. Из них наиболее популярным является последний, применяемый для фиксации различных состояний объектов и характерных для них данных.

Табличная реализация модели

Данный вид информационной модели, как уже было сказано выше, является наиболее известным. Выглядит он следующим образом: это обычная, состоящая из строк и столбцов таблица прямоугольной формы, графы которой заполнены символами одного из известных знаковых языков мира. Применяются табличные модели с целью характеристики объектов, обладающих одинаковыми свойствами.

С их помощью в различных научных сферах могут быть созданы как динамические, так и статические модели. Например, таблицы, содержащие математические функции, различные статистические данные, расписания поездов и так далее.

Математическая модель. Виды моделей

Отдельной разновидностью информационных моделей являются математические. Все виды обычно состоят из уравнений, написанных на языке алгебры. Решение данных задач, как правило, основывается на процессе поиска равнозначных преобразований, которые способствуют выражению переменной величины в виде формулы. Существуют также для некоторых уравнений и точные решения (квадратные, линейные, тригонометрические и так далее). Как следствие, для их решения приходится применять методы решения с приближенной заданной точностью, иначе говоря, такие виды математических данных, как числовой (метод половинного деления), графический (построение графиков) и другие. Метод половинного деления целесообразно использовать лишь при условии, что известен отрезок, где функция при определенных значениях принимает полярные значения.

А метод построения графика является унифицированным. Его можно использовать как в вышеописанном случае, так и в ситуации, когда решение может быть только приближенным, а не точным, в случае так называемого "грубого" решения уравнений.

Задание {{ 264 }} 306 Тема 14-0-0

Сервер сети обычно используется в качестве компьютера

£ доступа в компьютерную сеть

£ для выхода в интернет

£ рабочего места администратора сети

R обслуживающего компьютеры сети

Задание {{ 265 }} 307 Тема 14-0-0

Описание свободного падения тела с учётом влияния порыва ветра будет:

£ детерминированной, статической моделью;

R стохастической, динамической моделью;

£ детерминированной, динамической моделью;

£ стохастической, статической моделью.

Задание {{ 266 }} 308 Тема 14-0-0

Нейротехнология - это технология, базирующаяся на:

£ нейронах головного мозга.

£ искусственном мозгу и интеллекте.

R имитации структуры и процессов головного мозга.

£ использовании суперкомпьютеров и интеллектуальных задач.

Задание {{ 267 }} 309 Тема 14-0-0

Объектно-ориентированная технология анализа базируется на понятиях:

£ объект и процесс.

£ класс и экземпляр класса.

£ инкапсуляция, наследование, полиморфизм.

R указанных в а), б), в).

Задание {{ 268 }} 310 Тема 14-0-0

Новые информационные технологии бывают типов:

£ когнитивные, инструментальные, прикладные.

£ инструментальные, прикладные, коммуникационные

£ когнитивные, прикладные, коммуникативные.

R всех перечисленных в а), б), в).

Задание {{ 269 }} 311 Тема 14-0-0

Виртуальная реальность - это технология:

R имитации неосуществимого, сложно реализуемого состояния системы

£ проектирования такого состояния

£ разработки такого состояния

£ проектирования, разработки, имитации такого состояния

Задание {{ 270 }} 312 Тема 14-0-0

Инженерия знаний - это:

£ технология

£ техника

£ технология

Задание {{ 271 }} 313 Тема 14-0-0

Интеллектуальный анализ данных - это:

R автоматизированный поиск скрытых в БД связей

£ анализ данных с помощью СУБД

£ анализ данных с помощью компьютера

£ выделение тренда в данных

Задание {{ 272 }} 314 Тема 14-0-0технология - это технология:

R автоматизированного проектирования информационной системы

£ автоматизированного обучения

£ автоматизации управления информационной системой

£ автоматического проектирования информационной системы

Задание {{ 273 }} 315 Тема 14-0-0

В средо-ориентированных технологиях всегда соблюдают все требования:

R надежность, длительная работа, скорость разработки

£ масштабируемость, автоматическая работа, минимум затрат

£ масштабируемость, длительная работа, минимум затрат

£ автоматическая работа, надежность, длительная работа