Модель – некоторое упрощенное подобие реального объекта (предмета, явления, процесса), которое отражает его существенные свойства

Моделирование как метод познания. Классификация моделей. Информационные модели. Методы моделирования. Введение. Основные определения. В 1870 году английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец «Кэптен». Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб красавец-корабль. Погиб его создатель инженер-кораблестроитель Кольз, погибли 523 моряка. Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В. Рид, который предварительно провёл исследование на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделавшему какие-то несерьёзные опыты с «игрушкой», и утверждавшему, что причиной гибели корабля станут низкий надводный борт и высоко расположенный центр тяжести, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое… А ведь английский ученый смоделировал поведение судна при условии волнения на море. Моделирование - это процесс исследования объекта познания на его модели. Модель – некоторое упрощенное подобие реального объекта (предмета, явления, процесса), которое отражает его существенные свойства. Между объектом и его моделью существует некоторое подобие, которое проявляется либо в сходстве физических характеристик, либо в сходстве реализуемых (осуществляемых) функций, либо в тождестве их поведения в конкретной среде. Цели моделирования: понять, как устроен конкретный объект, как он функционирует; научиться управлять объектом (или процессом), определить наилучшие способы управления; прогнозировать последствия такого управления. Метод моделирования применяется в случае, если: проведение исследования самого объекта связано с большими затратами; оригинал объекта не существует в действительности (например, модели новых автомобилей, кораблей); исследуемый процесс протекает очень быстро или очень медленно; исследование объекта приводит к его разрушению или представляет опасность для окружающей среды и т.д. Моделировать можно объекты (предметы) процессы явления. Примеры: Моделирование объекта Оригинальный объект: Крейсер «Аврора» в 1903году Модели крейсера: 1. Крейсер Аврора Модель 1:100 в музее Черноморского флота. 2. Крейсер "АВРОРА" - миниатюра из ЛЕГО 3. Чертёж крейсера «Аврора» Во всех случаях мы имеем образ реального объекта или явления, «заместителя» некоторого «оригинала», воспроизводящего его с той или иной достоверностью и подробностью. Моделирование процесса: Моделирование прохождения судном узкого канала (стрелкой показано направление смещения носа корабля из-за формирования поля высокого давления по правому борту судна) Моделирование явления - Моделирование явления образования волн вокруг корабля с использованием модели VOF в ANSYS CFX. Модель возникает из реальной ситуации, когда мы огрубляем ситуацию, отбрасывая менее значимые факты (естественно, с точки зрения решаемой задачи) и оставляя наиболее важные – этап формализации. После этого модель «живет» своей жизнью – этап имитации – до тех пор, пока мы снова не соотносим ее с реальной ситуацией – этап интерпретации1. Важный вопрос – соответствие свойств модели свойствам исходного (натурного) объекта. Модель должна адекватно отражать исследуемые свойства изучаемого объекта. При изменении характера исследований необходимо убедиться, что модель не вышла за границы применения. Например, с помощью модели Крейсера Аврора (Модель 1:100), находящейся в музее Черноморского флота, можно познакомиться с боевой мощью корабля, но нельзя исследовать судно на мореходные качества. Классификация моделей. Типы и свойства моделей. Как правило, при подходе к классификации моделей учитывается: - отрасль знаний; - область их использования; - способ представления; - область возможных применений (широта спектра); - учет в модели временного фактора; - и т.д. 1. Модели можно классифицировать по тому, «к какой отрасли» знаний или деятельности человека они относятся, например: - физической; - биологической; - географической - и т.п. Физическое моделирование позволяет изучать физико-химические и технологические процессы на моделях, имеющих ту же физическую природу, что и оригинал. Примеры: в биофизике – 1) Сердце представляется насосом. 2) Почка человека и аппарат искусственной почки. Биологические - один живой объект заменяется другим. 1)Кровеносная система свиньи может служить адекватной моделью кровеносной системы человека. 2) Новосибирские ученые исследуют "бактерию долголетия", возможное применение которой – продление жизни человека, на лабораторных крысах. 3)Географическая модель. Пример: Топографическая карта содержит и графические образы, и специальные символы (знаки). 2. Классификация моделей по области использования: 1)Учебные модели – используются при обучении (это наглядные пособия (картины, таблицы, схемы …), различные тренажеры (клавиатурный тренажер, …), обучающие программы ( мультимедийные обучающие программы для изучения иностранных языков, овладения компьютерными навыками, снятия стрессов, и др…). Пример: учебная модель «Сменный прикус». 2)Опытные модели – это уменьшенные или увеличенные копии проектированного объекта. Они используются для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик. Пример: модель подводной лодки помогает понять, как должно проходить всплытие подводного корабля во льду. 3)Научно-технические модели создаются для исследования процессов и явлений. Пример: большой адро́нный колла́йдер (англ. Large Hadron Collider, LHC; сокр. БАК) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. 4)Игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях. Это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Модели как бы репетируют поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника. С помощью игровых моделей можно оказывать психологическую помощь больным, разрешать конфликтные ситуации, прививать ситуации успешности личности и т.д. Пример: Трехсторонние российско-британо-американские военно-морские маневры. 5)Имитационные модели – это отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок). Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют её. Эксперименты с моделью проводятся при разных исходных данных. По результатам исследования делаются выводы. Это своеобразный метод проб и ошибок в поиске правильного решения. Пример: программа Ship Simulator 2008 " MaximumG…с помощью которой Вы сможете стать капитаном огромного сухогруза, буксира или моторной лодки… 3 . По области возможных приложений модели подразделяют на: 1.)специализированные и универсальные. Специализированные модели представлены на специальных языках (знаковых системах) - применяются для описания уникальных систем. Примеры: ноты, химические формулы и т.д. 2.) универсальные: принципиально разные реальные явления могут описываться одной и той же моделью. Примеры универсальных моделей: Закон гармонических колебаний: К универсальным моделям принято относить базы данных, базы знаний, экспертные системы. 4. По отношению к фактору времени модели можно разделить на статистические и динамические (по тому, как отражается в них динамика происходящих процессов). Статистическая модель – это единовременный срез информации по данному объекту (содержит один элемент). Примеры: Результаты контрольной работы по одной из тем. Фотография человека Стивен Хокинг сегодня. Стивен Хокинг - один из самых известных ученых в мире, вошедший в список"100 гениев современности", автор теории черных дыр, британский математик и астрофизик. Динамическая модель - это картина изменения объекта во времени (если состояний больше одного, или они могут изменяться во времени). Примеры: 1.Анализ успеваемости по предмету за год 2. Изменение внешности человека со временем. По характеру времени динамические модели подразделяют на: непрерывные (с непрерывным множеством состояний), дискретные (множество состояний конечно или счетно); Примеры: 1).Динамическая модель- модель изменения численности популяции со временем ( модель Мальтуса). 2).Дискретная модель - модель численности населения в России. 6. По условиям перехода из одного состояния в другое различают детерминированные модели и стохастические. В детерминированных моделях новое состояние зависит только от прошедшего времени и текущего состояния системы, т.е. если есть условия, определяющие переход системы в новое состояние, то для детерминированной системы можно однозначно указать, в какое именно состояние она перейдет. Для стохастической модели (вероятностной) можно указать лишь множество возможных состояний перехода и, в некоторых случаях, - вероятностные характеристики перехода в каждое из этих состояний. Примеры: 1)Пример детерминированной модели - игра «Жизнь», придуманная Д. Конвеем в 1970 году. Место действия этой игры — размеченная на клетки поверхность. Каждая клетка на этой поверхности может находиться в двух состояниях: быть живой или быть пустой. Клетка имеет восемь соседей. Распределение живых клеток в начале игры (первое поколение) задается игроком. После этого клетки взаимодействуют согласно правилам уже без его участия. Каждое следующее поколение рассчитывается на основе предыдущего по двум правилам: пустая клетка, рядом с которой ровно три живые клетки, становится живой; если у живой клетки есть две или три живые соседки, то эта клетка продолжает жить; в противном случае (если соседей меньше двух или больше трёх) клетка умирает (от «одиночества» или от «перенаселённости»). Колония клеток перемещается в пространстве, не меняя своей численности. (Знаменитый «вертолёт»!) "Райский сад". Статическая (стационарная) ситуация. Джон Хортон Конвей (род. 1937) — английский математик. 2).Пример стохастической модели: Процесс выбора модели для уличного художника носит вероятностный характер. 7 Классификация моделей по способу их представления. По способу представления модели разделяются на материальные (предметные) и абстрактные (информационные). Материальные модели воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение (глобус, детские игрушки, макеты машин, кораблей, самолетов, ракет и т.д.) Пример: модель корабля, модель порта с железной дорогой: Абстрактные (информационные) модели – их основу составляет информация, и такой тип моделирования реализует теоретический метод познания окружающей действительности. В свою очередь абстрактные модели имеют свою внутреннюю классификацию и делятся на: - мысленные, вербальные, знаковые и образные; - функциональные и структурные; - математические; - компьютерные и т.д. Определение: Информационные модели – целенаправленно отобранная информация об объекте (совокупность информации об объекте), которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта, связи между ними. Пример: информационная модель корабля В рамках изучения информации наибольший интерес представляют именно информационные модели. Мысленные модели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Пример: «Мыслитель» Огюста Родена и «мысленная» модель скульптуры со стороны врача-ортопеда. Вербальные модели (описательные) – устное или письменное словесное описание объекта, которое отображает его существенные свойства и (от лат. Verbalis - устный). Вербальную модель человек использует для передачи своих мыслей другим. Пример 1: вербальная (описательная) модель выловленной рыбы. Пример 2. Письменное словесное описание объекта:

Похожие:

	Общие вопросы моделирования и конструирования г лава 1 Слово «модель» (от лат modulus — мера, образец) имеет несколько смысловых оттенков и используется во многих об­ластях науки, техники,...		Теоретические аспекты проектного обучения По определению «проект» это совокупность определенных действий, документов, предварительных текстов, замысел для создания реального...
	Урок №8 Тема урока: Инкапсуляция и свойства объекта в ооп Рассмотреть примеры использования инкапсуляции и свойств объекта в ооп объектов в Visual Basic		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Публичный отчет – важное этапное событие, которое позволяет на основе анализа реального состояния образовательного процесса выявить...
	1 Фазы информационного цикла и их модели Информационная технология (ИТ) совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения...		Эстетизм как творческий метод Английские неоромантики разделились на два лагеря на моралистов и эстетов. Конечно, это несколько упрощенное деление, но мы хотим...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель курса – изучить социальные явления и процессы в контексте целостного представления об обществе, показать структуру и особенности...		Методические рекомендации по изучению дисциплины «Основы социологии» Цель освоения дисциплины – изучить социальные явления и процессы в контексте целостного представления об обществе, показать структуру...
	Программа фиэб направление подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника»... Стандарты ескд. Гост 301 305. Геометрическое черчение. Геометрическая модель объекта. Абсолютная и объектная система координат. Стандартные...		Тема: Подобие Содержание: Пропорциональные отрезки. Подобные треугольники. Три признака подобия треугольников. Теорема отношений площадей подобных...
	В. А. Субботина Хiх века. При структурировании материала учитывается его обширность: рассматриваются наиболее существенные блоки, дающие возможность...		Правила оформления и подачи заявки на изобретение и полезную модель.... Формулирование сущности изобретения, совокупности существенных признаков, выбор объекта изобретения
	Самостоятельная работа студентов (108 ч.) предполагает освоение ключевых... Курс зарубежной литературы XX века завершает образовательный процесс по сквозному курсу «История зарубежной литературы». В нем подводятся...		Основными видами оценки качества учебно-воспитательного процесса... На основе реального состояния образовательного процесса выявить существующие проблемы, определить пути их положительного решения
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока изучить нахождение азота в природе и его свойства, вскрыть причинно-следственные связи “строение–свойства” и “свойства–применение”,...		Пояснительная записка Современное общество предъявляет новые требования... Надо обладать умениями и планировать свою деятельность, и находить информацию, необходимую для решения поставленной задачи, и строить...