Справочный материал «Моделирование. Введение»

©кабинет 21, 2006-2015

Моделирование

1. Понятие «модель». Моделирование — это процесс построения моделей для изучения объектов. Модель — это упрощенное подобие объекта, которое отражает некоторые свойства реального объекта. Анализ модели позволяют познать суть реального объекта (оригинала).

Почему не исследовать сам оригинал, зачем строить его модель?

Причины, по которым прибегают к построению моде­лей:

1) Оригинал уже не существует или вообще не существует (динозавр, «ядерной зимы», звездолет).

2) Оригинал имеет много свойств и взаимосвязей, поэтому, иногда полезно отказаться от менее существенных свойств (карта местности, модели живых организмов).

3) Оригинал очень велик или очень мал (глобус, Солнечной системы, атома).

4) Процесс протекает очень быстро или очень медленно (молния, эволюция).

5) Исследование объекта может привести к его разрушению (самолет, человек).

Моделировать можно: 1) Объекты (сооружения, игрушки); 2) Явления (грозовой разряд, землетрясе­ние); 3) Процессы (развитие вселенной); 4) Поведение (При выполнении человеком действия ему предшествует возникновение в сознании модели будущего поведения).

2. Классификация моделей

Объектов моделирования огромное количество.

Виды моделей:

В зависимости от формы представления:

I. Натурные (материальные). Воспроизводят геометрические и фи­зические свойства объекта и всегда имеют реальное воплощение. (Детские игрушки, макеты, опыты и т.д.).

II. Информационные. Нельзя потрогать, нематериальны, строятся на инфор­мации

1) Описания. Описание объекта на одном из языков.

2) Графические (Рисунки, фотографии, графи­ки, диаграммы, схемы, карты).

3) Математические. (Модели, описанные с помощью математических формул)

4) Табличные. Модели, созданные с помощью таблиц.

В зависимости от области применения:

1) Физические

2) Химические

3) Геофизические

4) Биологические

5) Экологические

6) Географические

7) Социально-экономические

Задание: привести по 5 примеров моделей для каждой причины. Примеры взять из разных областей применения.

3. Понятие «система»

Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов, каждый из которых имеет разнообразные свойства, и при этом объекты взаимодействуют друг с другом. Например, планеты нашей Солнечной системы имеют различную массу и по закону всемирного тяготения взаимодействуют с Солнцем и друг с другом. Из элементарных частиц состоят атомы, из атомов — химические элементы, из химических элементов — планеты, планет — Солнечная система, а Солнечная система входит в состав нашей Галактики. Каждый объект состоит из других объектов, то есть представляет собой систему.

Система — это целое, состоящее из взаимосвязанных между со­бой объектов и имеющее свойства, которых не было у элементов входящих в его структуру. Примеры: человек, компьютер, дом, стол,

Если элементы (составные части) системы сами являются системой, то такая система называется подсистемой. Надсистема – система, включающая в себя подсистему как элемент.

4. Системный анализ – перечисление и описание элементов, а так же указание их взаимосвязей.

Пример системного анализа системы «Системы счисления». Объектами, составляющими эту систему, являются «позиционные сис­темы счисления» и «непозиционные». Позиционные системы счисления также являются системами и состоят из объектов «двоичная», «троичная», «четверичная система счисления» и т.д., Непозиционные: «римская», египетская» и др. Для указания связей между ними – структура в виде схемы.

5. Систематизация. Систематизация — это процесс превращения множества объектов в систему. В повседневности: разделение одежды на зимнюю и летнюю, посуду — на стаканы, тарелки, кастрюли и т.д.

Систематизация знаний в различных науках: Аристотель проделал работу по классификации накопленных знаний, разделил их на несколько частей и дал каждой свое название (физика, биология, экономика, логика и др.) Математичес­кие знания классифицировал Евклид. Живых существ класси­фицировал Карл Линней. Химические вещества классифицировал Д.И.Менделеев.