Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 35
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
“Воронежский государственный технический университет”
Строительно-политехнический колледж
Реферат
На тему:
«Построение и использование компьютерных моделей»
Выполнил:
Студент гр. МЭГ-221с
Гурин М. С.
Проверил:
Преподаватель
Босова О. В.
Воронеж, 2022
Содержание
Введение…………………………………………………………………… 3
Компьютерная модель…………………………………………………….. 5
Построение компьютерной модели………………………………………. 6
Пути построение компьютерной модели………………………………… 9
Метод имитационного моделирования (метод Монте-Карло)………… 10
Заключение………………………………………………………………... 11
Список литературы……………………………………………………….. 12
Введение
Компьютерное моделирование начинается как обычно с объекта изучения, в качестве которого могут выступать: явления, процесс, предметная область, жизненные ситуации, задачи. После определения объекта изучения строится модель. При построении модели выделяют основные, доминирующие факторы, отбрасывая второстепенные. Выделенные факторы перекладывают на понятный машине язык. Строят алгоритм, программу.
Когда программа готова, проводят компьютерный эксперимент и анализ полученных результатов моделирования при вариации модельных параметров. И уже в зависимости от этих выводов делают нужные коррекции на одном из этапов моделирования: либо уточняют модель, либо алгоритм, либо точнее, более корректнее определяют объект изучения.
Компьютерные модели проходят очень много изменений и доработок прежде, чем принимают свой окончательный вид. Этапы компьютерного моделирования можно представить в виде схемы:
Объект — Модель — Компьютер — Анализ — Информац. Модель
!______! !_____! !____________! !______!
Модел-е прогр-е к.эксперимент знание
В методе компьютерного моделирования присутствуют все важные элементы развивающего обучения и познания: конструирование, описание, экспериментирование и т.д. В результате добываются знания об исследуемом объекте-оригинале.
Однако важно не путать компьютерную модель (моделирующую программу) с самим явлением. Модель полезна, когда она хорошо согласуется с реальностью. Но модели могут предсказывать и те вещи,
которые не произойдут, а некоторые свойства действительности модель может и не прогнозировать. Тем не менее, полезность модели очевидна, в частности, она помогает понять, почему происходят те или иные явления.
Компьютерная модель
Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми или информационными. К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели, демонстрационные и имитационные программы. Информационная модель — набор величин, содержащий необходимую информацию об объекте, процессе, явлении. — Главной задачей компьютерного моделирования выступает построение информационной модели объекта, явления. — Самое главное и сложное в компьютерном моделировании — это построение или выбор той или иной модели. При построении компьютерной модели используют системный подход, который заключается в следующем. Рассмотрим объект — солнечную систему. Систему можно разбить на элементы — Солнце и планеты. Введем отношения между элементами, например, удаленность планет от Солнца. Теперь можно рассматривать независимо отношения между Солнцем и каждой из планет, затем обобщить эти отношения и составить общую картину солнечной системы (принципы декомпозиции и синтеза). Некоторые характеристики моделей являются неизменными, не меняют своих значений, а некоторые изменяются по определенным законам. Если состояние системы меняется со временем, то модели называют динамическими, в противном случае — статическими.
Построение компьютерной модели
При построении моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему). При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели. Здесь при заданных предположениях известная модель приспосабливается к условиям моделируемого объекта. Например, можно построить модель свободно падающего тела на основе известного закона Ньютона ma = mg-Fсопр и в качестве допустимого приближения принять модель равноускоренного движения для малого промежутка времени. Второй способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, затем синтез.
Здесь широко используется подобие, аналогичное моделирование, умозаключение с целью формирования каких-либо закономерностей в виде предположений о поведении системы. Например, подобным способом происходит моделирование строения атома. Вспомним модели Томсона, Резерфорда, Бора. Технология построения модели при дедуктивном способе: 1. Теоретический этап: а) оценки; б) аналогии; в) подобие. 2. Знания, информация об объекте (исходные данные об объекте). 3. Постановка задачи для целей моделирования. 4. Выбор модели (математические формулировки, компьютерный дизайн). Технология построения модели при индуктивном способе: 1. Эмпирический этап: а) умозаключение; б) интуиция; в) предположения; г) гипотеза.
2. Постановка задачи для моделирования. 3. Оценки. Количественное и качественное описание 4. Построение модели. Этапы решения задачи с помощью компьютера (построение модели — формализация модели — построение компьютерной модели — проведение компьютерного эксперимента — интерпретация результата). Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере 1. Описательная информационная модель 2. Формализованная модель 3. Компьютерная модель 4. Компьютерный эксперимент 5. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели 1 этап — описательная информационная модель: такая модель выделяет существенные (с точки зрения целей проводимого исследования ) параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает 2 этап — Описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. 3 этап – компьютерная модель Описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
Пути построение компьютерной модели
— Построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования; — Построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и пр.) 4 этап – компьютерный эксперимент — Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, её нужно запустить на выполнение и получить результаты. — Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график. 5 этап – анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели — В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. — Провести корректировку модели.
Метод имитационного моделирования (метод Монте-Карло)
Теоретическая основа метода была известна давно. Однако до появления ЭВМ этот метод не мог найти сколько-нибудь широкого применения, ибо моделировать случайные величины вручную — очень трудоемкая работа. Само название “Монте-Карло” происходит от города Монте-Карло в княжестве Монако, знаменитого своим игорным домом. Дело в том, что одним из механических приборов для получения случайных величин является рулетка.
Заключение
1. Понять, как устроен конкретный объект – каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
2. Научиться управлять объектом или процессом и определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизация);
3. Прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект;
4. Никакая модель не может заменить само явление, но при решении задачи, когда нас интересуют определенное свойство изучаемого процесса или явления, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования, познания.
Список Литературы
1.Учебное пособие. Угринович Н.Д. М.: 2004. — 183 с. (96 стр)
2. Экштайн В. «Компьютерное моделирование» М. 1995г.
3. Волынсков В. Э. « Архитектура и строительство». М.,2009, №4, С. 15-19.
4. Школьный интернет-учебник М.А. и М.В. Выграненко (тема 10)
5. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие. - М.: ACADEMA, 2002. - 480с
6.Баяндин Д.В. Моделирующие системы как средство развития информационно-образовательной среды. − Пермь: ПГТУ, 2007. 330 С.
7.Кравченко Н.С., Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Комплекс компьютерных моделирующих работ по физике: принцип разработки и опыт применения в учебном процессе. //Физическое образование в ВУЗах - 2006. Т. 12. №2 с. 85-96.