Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 159
Скачиваний: 3
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. Заключение1. 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 Литературы1.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. - 480с6.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.