Основные этапы моделирования
Скачать 229.95 Kb.
|
Урок №______ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯЦель урока – дать учащимся навыки при моделировании различных задач. Изучив эту тему вы узнаете:
МЕСТО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКАПояснение: На прошлых уроках мы определили, что такое модель. Моделью может быть абстрактный или физический объект, исследование которого позволяет познавать существенные черты другого объекта – оригинала. Построение и изучение моделей является сферой человеческой деятельности, которая называется моделированием. М  оделирование — исследование объектов путем построения и изучения их моделей.Почему не исследовать сам оригинал, зачем создавать модель? Во-первых, оригинала может не существовать в настоящем: это объект прошлого или будущего. Для моделирования время не помеха. На основании известных фактов, методом гипотез и аналогий можно построить модель событий или природных катаклизмов далекого прошлого. Так, к примеру, были созданы теории вымирания динозавров, зарождения жизни на Земле. С помощью такого же метода можно заглянуть в будущее. Ученные физики построили теоретическую модель «ядерной зимы», которая наступит на нашей планете в случае ядерной войны. Эта модель — предостережение человечеству. Во-вторых, оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. На модели, являющейся упрощенным представлением объекта, можно изучать некоторые интересующие исследователя свойства, не учитывая других. Например, при изучении сложнейшего человеческого организма на уроках биологии используются его разнообразные модели. В-третьих, часто модель является абстрактным обобщением реально существующих объектов. Манекенщица (модель), демонстрирующая новый фасон одежды, представляет не какого-то реального Человека с его особенностями и недостатками, а некоторый обобщенный идеальный образ, стандарт. Говоря о природных явлениях на уроках географии, мы имеем в виду не какое-то конкретное природное явление, например землетрясение, а некоторое обобщение, модель этого явления. В таких случаях прототипом модели является целый класс объектов с какими-то общими свойствами. В-четвертых, оригинал может быть недоступен исследователю по каким-либо причинам: модель атома водорода, рельефа лунной поверхности, парламентской власти в стране. Что поддается моделированию? Объектом моделирования может быть материальный объект, явление, процесс или система. Моделями материальных объектов могут служить наглядные пособия в школьном кабинете, чертежи архитектурных сооружений, уменьшенные или увеличенные копии самих объектов. Для предотвращения катастроф и применения природных сил на благо человека создаются и изучаются модели явлений живой природы. Академик Георг Рихман, сподвижник и друг великого Ломоносова, еще в первой половине XVIII века моделировал магнитное и электрические явления с целью их изучения и дальнейшего применения. Можно также создавать модели процессов: ход, последовательную смену состояний, стадии развития объекта или системы. Вы, вероятно, слышали о моделях экономических или экологических процессов, модели развития Вселенной, общества и т.п. Если объект рассматривается как система, то строится и исследуется модель системы. Перед строительством жилого массива архитекторы создают натурную модель района застройки, учитывающую расположение зданий, скверов, парков и дорог. Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека и всегда в той или иной форме предшествует другим ее видам. Прежде чем браться за любую работу, нужно четко представлять себе отправкой и конечный пункты деятельности, а также ее примерные этапы. То же можно сказать о моделировании. Отправной пункт здесь — прототип. Как было сказано ранее, это может быть существующий или проектируемый объект, явление, процесс или система. Конечны этап моделирования — принятие решения. В результате моделирования приобретается новая информация и принимается решение о создании нового объекта либо о модификации и использовании существующего. Примером моделирования при создании новых технических средств может служить история развития космической техники. Для реализации космического полета надо было решить две проблемы: преодолеть земное притяжение и обеспечить продвижение в безвоздушном пространстве. О возможности преодоления притяжения Земля говорил еще Ньютон в XVII веке. К. Э. Циолковский предложил для передвижения в пространстве использовать реактивный двигатель. Он составил довольно точную описательную модель будущего межпланетного корабля с чертежами, расчетами и обоснованиями. Не прошло и полувека, как описательная модель Циолковского стала основой для реального моделирования в конструкторском бюро С. П. Королева. В натурных экспериментах испытывались различные виды жидкого топлива, форма ракеты, системы управления и жизнеобеспечения, приборы для научных исследований и т. п. Результатом разностороннего моделирования стали мощные ракеты, которые вывели на околоземную орбиту искусственные спутники Земли, корабли с космонавтами на борту и космические станции Рассмотрим другой пример. Известный химик XVIII века Антуан Лавуазье, изучая процесс горения, проводил многочисленные опыты. Он моделировал процессы горения с различными веществами, которые нагревал и взвешивал до и после опыта. При этом выяснилось, что некоторые вещества после нагревания становятся тяжелее. Лавуазье предположил, что к этим веществам в процессе нагревания что-то добавляется. Так моделирование и последующий анализ результатов привели к определению нового вещества — кислорода, к обобщению понятия «горение». Это дало объяснение многим известным явлениям и открыло новые горизонты в других областях науки, в частности в биологии. Кислород оказался одним из основных компонентов дыхания и энергообмена животных и растений. Моделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Построение модели позволяет обоснованно принимать решения по усовершенствованию имеющихся объектов и созданию новых, изменению процессов управления ими и, в конечном счете, изменению окружающего нас мира в лучшую сторону. Моделирование — творческий процесс, и поэтому заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить этапами:  Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема может подвергаться некоторым изменениям какой-то блок будет исключен или усовершенствован, какой-то — добавлен. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИЖизнь постоянно ставит перед человеком задачи, требующие решения. По своей сложности их нельзя сравнить ни с одной, даже с самой трудной задачей из школьных учебников. В школьных задачах четко указано, что дано и что требуется получить, рекомендованы возможные методы ее решения. Как правило, в реальной жизни человек имеет дело с задачами, где трудно сформулировать подобные указания. Поэтому важнейшим признаком грамотного специалиста является умение поставить задачу, то есть осуществить формализацию таким образом и на таком языке, чтобы ее суть однозначно понял любой, кто будет участвовать в ее решении. Этап постановки задачи характеризуется тремя основными стадиями: описание задачи, определение целей моделирования и формализация задачи. Описание задачиПостановка задачи, как правило, начинается с ее описания. Делается это на обычном языке, самыми общими фразами. При этом подробно описывается исходный объект, условия, в которых он находятся, и желаемый результат, иначе говоря, отправной и конечный пункты моделирования. По характеру постановки все задачи можно разделять на две основные группы. К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него. Такую постановку задачи принято называть «что будет, если?..». Например, будет ли сладко, если в чай положить два чайные ложки сахара? Или: что будет, если повысить плату за коммунальные услуги в два раза? Некоторые задачи формулируются несколько шире. Что будет, если изменять характеристики объекта в заданном диапазоне с некоторым шагом? Такое исследование помогает проследить зависимость параметров объекта от исходных данных. Например, модель информационного взрыва: «Один человек увидел НЛО и рассказал об этом своим знакомым. Те, в свою очередь, распространили новость дальше и т. д. Необходимо проследить, каково будет количество оповещенных через заданные Интервалы времени. Вторая группа задач имеет такую обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется «как сделать, чтобы?..». Например, какого объема должен быть воздушный шар, наполненный гелием, чтобы он мог подняться вверх с грузом 100 кг? Наибольшее количество задач моделирования, как правило, являются комплексными. Решение таких задач начинается с построения модели для одного набора исходных данных. Иначе творя, прежде всего решается задача «что будет, если?..» В редких случаях, но все же бывает, что конечная цель, достигается после первого же эксперимента. Чаще этого не случается и тогда проводится исследование объекта при изменении параметров в некотором .диапазоне. И наконец по результатам исследования производится подбор параметров с тем, чтобы модель удовлетворяла некоторым проектируемым свойствам. Важно понимать, что чем опытнее исследователь, тем точнее он выберет диапазон входных данных и шар с которым этот диапазон будит проверяться, и, как, следствие, тем скорее он достигнет прогнозируемого результата. Примером такого комплексного подхода может служить решение задачи о получении химического раствора заданной концентрации: Химический раствор объемом 5 частей имеет начальную концентрацию 70 % . Сколько частей воды надо добавить, чтобы раствор заданной концентрации?» Сначала проводится расчет концентрации при добавлении 1 части воды. Затем строится таблица концентраций при добавлении 2, 3, 4... частей воды. Полученный результат позволяет быстро пересчитывать модель с разными исходными данными. По расчетным таблицам можно дать ответ на поставленный вопрос: сколько частей воды надо добавить для получения требуемой концентрации. Рассмотрим три простые задачи, на примере которых в Дальнейшем проследим этапы моделирования. Составим таблицу, которую будем заполнять в ходе изучения темы: (см. таблицу) Цель моделированияВажным моментом на этапе постановки задачи является определение цели моделирования. От выбранной цели зависит, какие характеристики исследуемого объекта считать существенными, а какие отбросить. Рассмотрим возможные цели моделирования. Первобытные люди изучали окружающую природу, чтобы научиться противостоять природным стихиям, пользоваться природными благами, просто выживать. Накопленные знания передавались из поколения в поколение устно, позже письменно и, наконец, с помощью предметных моделей. Так был создан глобус — модель Земного шара, позволяющая получить наглядное представление о форме нашей планеты, ее вращении вокруг собственной оси и о расположении материков. Такие модели помогают понять, как устроен конкретный объект, узнать его основные свойства, установить законы его развития и взаимодействия с окружающим миром. В этом случае целью построения модели является познание окружающего мира. Накопив достаточно знаний, человек задал себе вопрос: «Нельзя ли создать объект с заданными свойствами и возможностями, чтобы противодействовать стихиям и ставить себе на службу природные явления?» Человек стал строить модели еще не существующих объектов. Так родились идеи создания ветряных мельниц, различных механизмов, даже обыкновенного зонтика. Многие из этих моделей стали в настоящее время реальностью. Это объекты, созданные руками человека. Таким образом, другая важная цель моделирования — создание объектов с заданными свойствами. Эта цель соответствует постановке задачи «как сделать, чтобы...». Цель моделирования задач типа «что будет, если...» — определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения. Подобное моделирование играет важное значение в рассмотрении социальных и экологических вопросов: что будет, если увеличить плату за проезд в транспорте, или что, произойдет, если закопать ядерные отходы в некоторой местности?. Например, для избавления Санкт-Петербурга от постоянных наводнений, приносящих огромный ущерб, было решено возвести дамбу. При ее проектировании было построено множество моделей, в том числе и натурных, именно с целью предсказания последствий вмешательства в природу. Нередко целью моделирования является эффективность управления объектом (или процессом). Поскольку критерии управления бывают весьма противоречивыми, то эффективным оно окажется только при условии, что будут «и волки были сыты, и овцы целы». Например, нужно наладить питание в школьной столовой. С одной стороны, питание должно соответствовать возрастным требованиям (калорийное, содержащее витамины и минеральные соли), с другой — нравиться большинству ребят и быть «по карману» их родителям, а с третьей — технология приготовления должна соответствовать возможностям школьной столовой. Как совместить несовместимое? Найти правильное решение помогает построение модели. Вернемся к ранее описанным задачам и определим цели моделирования (по ходу объяснения заполняем таблицу). Задача 1. Набор текста. Цель: Получить грамотный, удобочитаемый документ. Задача 2. Движение автомобиля. Цель: Исследовать процесс движения. Задача 3. Расстановка мебели. Цель: Найти наилучший вариант расстановки мебели о точки зрения проживающего. Определение цели моделирования позволяет четко установить, какие данные являются исходными, какие — несущественны в процессе моделирования и что требуется получить на выходе; Формализация задачиВ повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлением формализма, означающего строгий порядок. И хотя мы часто говорим о формализме с отрицательной оценкой, в некоторых случаях без него не обойтись. Возможно ли организовать учет и хранение лекарств в больнице или диспетчерское управление в авиации, если не подчинить эти процессы строгой формализации? В таких случаях она означает четкие правила и их одинаковое понимание всеми, строгий учёт единые формы отчетности и т. д. Обычно о формализации говорят и тогда когда собранные данные предполагают обрабатывать математическими средствами. Те из вас, кто участвовал в переписи населения, вероятно, обратили внимание, какие формы заполняли инспекторы по результатам беседы с членами семьи. В этих формах не было выделено места для эмоций, они содержали формализованные данные опроса - единицы в строго определенных графах. Эти данные затем обрабатывались о использованием математических методов. Нельзя не упомянуть и о том, что обработка велась при помощи компьютера. Компьютер является универсальным инструментом для обработки информации, но для решения любой задает» его использованием надо изложин» ее на строгом, формализованном языке. Каким бы чудом техники ни капался компьютер, человеческий язык ему не понятен. При формализации задачи отталкиваются от ее общего описания. Это позволяет четко выделить прототип моделирования и его основные свойства. Как правило, этих свойств довольно много, причем некоторые невозможно описать количественными соотношениями. Кроме того, в соответствии с поставленной целью необходимо выделить параметры, которые известны; (исходные данные) и которые следует найти (результаты). Формализацию проводят в виде поиска ответов на вопросы, уточняющие общее описание задачи. Проведем формализацию ранее описанных задач. Задача 1. Набор текста
Задача 2. Движение автомобиля
Такие характеристики объекта, как цвет, тип кузова, год выпуска и общий пробег в данной постановке учитывать не будем. Задача 3. расстановка мебели
Этап постановки задачи движет исследователя от описания задачи через уяснение целей моделирования к ее формализации. Он является основополагающим в моделировании. Этот этап человек проходит самостоятельно, без помощи компьютера. Дальнейшая успешная работа по разработке модели зависит от правильности постановки задачи. Домашнее задание: Выучить определения, записанные на уроке, знать основные этапы моделирования. Знать в чем заключается описание задачи, цель моделирования и формализация задачи. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИЭтап разработки модели начинается с построения информационной модели в различных знаковых формах, которые на завершающей стадии воплощаются в компьютерную модель. В Информационных моделях задача приобретает вид, позволяющий принять решение о выборе программной среды и четко представить алгоритм построения компьютерной модели. Информационная модель Понятие и формы представления информационной модели были подробно рассмотрены в темах 7 и 8. Выбор наиболее существенных данных,ври формировании ияфор-мационной модели и ее сложность определяются целью модеаффам* ния. Параметры объектов, определенных при формализации задачи, располагаются в порядке убывания значимости. При моделирования учитываются не все, а лишь некоторые Свойства, интересующие последователя. Если отбросить существенные факторы, то модель будет неверно отражать оригинал (прототип). Если оставить их слишком много, модель окажется сложна для построения и исследования. Во многих исследованиях создают несколько моделей одного объекта, начиная от простейших, с минимальным набором определяющих параметров. Затем постепенно уточняют модель, добавляя некоторые из отброшенных характеристик. Иногда задача может быть уже сформулирована в упрощенной форме, цель —- четко поставлена, а параметры модели, которые надо учесть, — определены. Задачи такого вида вам приходилось неоднократно решать на уроках математики и физики. Однако в обычцо^ жизни отбор информации приходится проводить самостоятельно. Результатом построения информационной модели является хорошо знакомая вам таблица характеристик объекта. В зависимости от типа задачи таблица может видоизменяться. Рассмотрим информационные модели описанных выше аад*Ч1' Задача 1. Набор текста. Информационная модель При построении компьютерной образно-знаковой модели вый или графический документ) информационная модель будет сывать объекты, их параметры, а также предварительные исходим значения, которые исследователь определяет в соответствии со ОВОВМ опытом и представлениями, а йатем уточняет в ходе компьютеряоШ эксперимента. Задача 2. Движение автомобиля. Информационная модель В расчетных задачах таблица содержит перечень исходных, расчетных и результирующих параметров. Задача 3. Расстановка мебели. Информационная модель В теме 10 говорилось, что информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме. Таблица — одхв из примеров знаковых моделей. Иногда полезно дополнить представление об объекте и другими знаковыми формами (схемой, чертежом, формулами), если это способствует лучшему пониманию задачи. Рассмотрим знаковые модели для описанных выше задач. Задача 1. Набор текста. Знаковая модель является результатом {Меняя задачи. Задача 2. Движение автомобиля. Задача о движении автомобиля ста^двйтсй ёоя$ё Понятной, еоля привести рисунок с указанием обозначений, используемых в задач* Математическая модель движения автомобиля имеет вид: tM - tt + Д* Правильно .составленная математическая модель просто необходима в задачах, где требуется рассчитать значения параметров объекте. Для систем информационная модель дополняется схемой связей, выявленных при анализе. Примеры таких схем приведены в п. 8.4. Схема связей может иметь вид, представленный на рисунке 11.4. На этой схеме связи изображаются стрелками, направленными от одного объекта к другому. Односторонние стрелки показывают направление действия связи — от определяющего объекта к определяемому. Двухсторонние стрелки указывают, что объекты взаимно влияют друг на друга. Отношения при построении подобных схем иэобрмйн ются пунктирными стрелками. Около стрелки можно пояснвт%Д§« рактер связи. Знаковые формы могут иметь и другой вид. Например, при создании географических или исторических карт разрабатывается система условных обозначений. И лишь для простых, знакомых по содержанию задач знаковые модели не требуются. *. Процесс творчества и исследования всегда предполагает мучительные поиски знаковой и образной формы представления модели. Раньше этому процессу сопутствовали корзины выброшенных черновиков. В настоящее время, когда компьютер стал основным инструментом исследователя, многие предпочитают составлять и записывать предварителшывяаброски, формулы сразу яа компьютере, экономя при этом время и горы бумаги. 1-.Ь;\ «fO;.., - , ; ,'.М • ' •-:•.., ' Компьютерная модель t •-,,-, *. • ,jV - ¥••••- • г • •; , .• ••;.- "ч ...'-, ''''"..'-'* .";''' . ' '•••'*••> • ?"": . Л "• i ' Теперь, когда сформирована информационная знаков»*'Ивдель, можно приступать собственно к компьютерному моделированию — созданию компьютерной модели. Сразу возникает вопрос о средствах, которые необходимы для этого, то''есть об инструментах моделирования. Компьютерная модель — это моДель, реализованная средствами программной среды. Существует множество программных комплексов, которые позволяют проводить построение и исследование моделей (моделирование). Каждая программная среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных моделей. Поэтому перед исследователем возникает нелегкий вопрос выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения поставленной задачи. Надо сказать, что одну и ту же задачу можно решить, используя различные среды. Первоначально, много лет назад, компьютеры использовались только для решения вычислительных задач. Для этого надо было составлять программы на специальных языках программирования. С развитием программного и аппаратного обеспечения круг задач, которые можно решать при помощи компьютера, существенно расширился. В среде программирования можно теперь не только провести ' диционный расчет параметров объекта, но и построить образную •ль (рисунок, схему, анимационный сюжет), используя графические редства языка. И процессе разработки компьютерной модели исходная информа-.ионная знаковая модель будет претерпевать некоторые изменения 0 форме представления, так как должна ориентироваться на опре- «ленную программную среду и инструментарий. Возможности кон- ретиых программных сред вы изучили на практических занятиях. 1 доборе программной среды в соответствии с видом информации го- орилось в темах 9, 10. <>т выбора программной среды зависит алгоритм построения омпьютерной модели, а также форма его представления. Например, это может быть блок-схема. На рисунке 11.6 представим алгоритм задачи о движении автомобиля в виде блок-схемы. Ру-оюдствуясь блок-схемой, задачу можно решить в разных средах. i ореде программирования это программа, записанная на алгоритми-•оком языке. В прикладных средах это последовательность техно-огических приемов, приводящая к решению задачи. Например, при моделировании в среде графического редактора ли текстового процессора алгоритм может быть представлен в сло-юиой форме, описывающей последовательность действий по созда-ию объектов и, если требуется, технологических приемов. При разработке алгоритма построения модели в электронных та бое внимание обращается на выделение областей исходных и ных данных и правила записи формул, связывающих данные; областей. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при лировании на компьютере необходимо иметь представление о кла программных средств, их назначении, инструментарии и техно; ческих приемах работы. Разнообразное программное обеспея позволяет преобразовать исходную информационную знаковую ; дель в компьютерную и провести компьютерный эксперимент. Рассмотрим возможные варианты выбора компьютерной сре,г для приведенных выше примеров. Справедливости ради следует метить, что предложенные в качестве иллюстраций задачи мо! быть решены и зачастую решаются без применения компьютера.. Задача 1. Набор текста. Для моделирования текстовых документов традиционно исполi ется среда текстового процессора. Задача 2. Движение автомобиля. Ддя задач, в которых требуется получить расчетные значени» подходит среда электронных таблиц. В этой среде информационна* и математическая модели объединяются в таблицу, содержащую три области: походные данные, промежуточные расчеты и результаты* Электронная таблица позволяет не только рассчитать требуемые ско^ рости, но и построить график движения автомобиля. Не менее успешно подобную задачу можно решить в среде программирования. Например, среда ЛогоМиры позволяет рассчитать значвт ния скорости автомобиля через равные промежутки времени, а также создать сопровождающий анимационный сюжет, в котором будет двигаться машина и через равные промежутки будут появляться расчетные значения. Задача 3. Расстановка мебели. Результатом решения задачи является наиболее удобный вариант расстановки мебели, представленный в том или ином виде: мысленном, в виде чертежа (эскиза), в форме описания. Очень часто подобная задача решается «в уме». Но если требуется облечь рассуждения в знаковую форму, то подойдет любая среда, позволяющая работать с графикой. Это может быть графический редактор, встроенный инструментарий векторной графики текстового процессора или среда программирования. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Чтобы дать Жизнь новым конструкторский разработкам, внедрить новые технические решения в производство или проверить новые идеи, нужен эксперимент. Эксперимент — это опыт, который произ-нодится с объектом или моделью. Он заключается в выполнении некоторых действий и определении. Кик реагирует экспериментальный образец на эти действия. В школе вы проводите опыты на уроках биологии, химии, физики, географии. Эксперименты проводят при испытании новых образцов продукции на предприятиях. Обычно для этого используется специально со-: (даваемая установка, позволяющая провести эксперимент в лабораторных условиях, либо сам реальный продукт подвергается всякого |юда испытаниям (натурный эксперимент). Для исследования, к примеру, эксплуатационных свойств какого-либо агрегата или узла его помещают в термостат, замораживают в специальных камерах, испытывают на вибростендах, роняют и т. п. Хорошо, если это новые часы или пылесос — не велика потеря при разрушении. А если самолет или ракета? Лабораторные и натурные эксперименты требуют больших матери-|| ш.иых затрат и времени, но их значение, тем не менее, очень велико. С развитием компьютерной техники появился новый уникальный метод исследования - - компьютерный эксперимент. В помощь, а иногда и на смену экспериментальным образцам и испытательным стендам во многих случаях пришли компьютерные исследования моделей. Этап проведения компьютерного эксперимента включает две стадии: .составление плана эксперимента и проведение исследования. • >. , ;;fif' . «?',,• •,?••. .-.'л г'.Г-t,'. ;..-•• :;гП План эксперимента План эксперимента должен четко отражать последовательность работы с моделью. Первым пунктом такого плава мм^ЭДййеюгчдо тирование модели. Тестирование — процесс проверки правильмрстн построения мог дели. Тест -- набор исходных данных, позволяющий определить правильность построения модели. Чтобы быть уверенными* правильности получаемых результатов моделирования, надо: проверить разработанный алгоритм построения модели; убедиться, что построенная модель правильно отражает СВОЙОТ- ва оригинала, которые учитывались при моделировании. Для проверки правильности алгоритма построения модели испол ь зуется тестовый набор исходных данных, для которых конечный рг зультат заранее известен или предварительно определен другими способами. Например, если вы используете при моделировании расчетны* формулы, то надо подобрать несколько вариантов исходных данных и просчитать их «вручную». Это тестовые задания. Когда модель построена, вы проводите тестирование с теми же вариантами исходных данных и сравниваете результаты моделирования с выводами, полученными расчетным путем. Если результаты совпадают, то алгоритм разработан верно, если нет — надо искать и устранять причину их расхождения. Тестовые данные могут совершенно не отражать реальную ситуацию и не нести смыслового содержания. Однако полученные в процессе тестирования результаты могут натолкнуть вас на мысль об изменении исходной информационной или знаковой модели, прежде всего в той ее части, где заложено смысловое СоДерЯЯ* ние. Чтобы убедиться, что построенная модель отражает свойства ори гинала, которые учитывались при моделировании, надо подовраП тестовый пример с реальными исходными данными. Проведение исследования После тестирования, когда у вас появилась уверенность в правил»* ности построенной модели, можно переходить непосредственно к про* ведению исследования. В плане должен быть предусмотрен эксперимент или серия периментов, удовлетворяющих целям моделирования. Каждый эксперимент должен сопровождаться осмыслением итогов, что основой анализа результатов моделирования и принятия Схема подготовки и проведения компьютерного эксперимента при ведена на рисунке 11.7. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ Конечная цель моделирования т~ принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результатов моделирования. Этот этап решающий—- либо вы продолжаете исследо-шшие, либо заканчиваете. На рисунке 11.2 видно, что этап анализа результатов не может существовать автономно. Полученные выводы часто способствуют проведению дополнительной серии экспериментов, а подчас и изменению задачи. Основой выработки решения служат результаты тестирования и •ксиериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. Это может быть либо неправильная постановка задачи, либо слишком упрощенное построение информационной модели, либо неудачный in.loop метода или среды моделирования, либо нарушение технологических приемов при построении модели. Если такие ошибки выявлены! то требуется корректировка модели, то есть возврат к одному т предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор» пока результаты мксперимеята не будут отвечать целям моделирования. Главное, надо всегда помаять: выявленная ошибка — тоже ревуль- тат. Как гласит народная мудрость, на ошибках учатся. Об этом пхоад и великий русский поэт А. С. Пушкин: О, сколько нам открытий чудных Готовят просвещенья дух И опыт, сын ошибок трудных, И гений, парадоксов друг, И случай, бог изобретатель... КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ Назовите два основных типа постановки задач моделирования. В известном «Задачнике» Г. Остера есть следущая задача: Злая колдунья, работая не покладая рук, превращает в гусехвц ВО 30 принцесс в день. Сколько дней ей понадобится, чтобы превратят* в гусениц 810 принцесс? Сколько принцесс в день придется превря щать в гусениц, чтобы управиться с работой за 15 дней? Какой вопрос можно отнести к типу «что будет, если...», а камоА ••• к типу «как сделать, чтобы...»? Перечислите наиболее известные цели моделирования. Формализуйте шутливую задачу из «Задачника» Г. Остера: Из двух будок, находящихся на расстояния 27 км одна от ДРУГОН| навстречу друг другу выскочили в одно и то же время две драчливы* собачки. Первая бежит со скоростью 4 км/час, а вторая — 5 км/чш Через сколько времени начнется драка? 5. Назовите как можно больше характеристик объекта «пара ботяяоя»! Составьте информационную модель объекта для разных целей: выбор обуви для туристского похода; подбор подходящей коробки для обуви; покупка крема для ухода за обувью. Какие характеристики подростка существенны для рекомендации по выбору профессии? По каким причинам компьютер широко используется в моделяро вании? Назовите известные вам инструменты компьютерного моделироваЯЯЯ Что такое компьютерный эксперимент? Приведите пример. Что такое тестирование модели? Какие ошибки встречаются в процессе моделирования? Что надо JN лать, когда ошибка обнаружена? В чем заключается анализ результатов ходадврования? Кахм М воды обычно делаются? |
)
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Составление тематических таблиц: «Основные этапы развития западной философии», «Основные этапы развития русской философии», «Основные... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Основные приемы моделирования», таблица «Правила моделирования», схема «Приемы моделирования», шаблоны основ переда плечевого изделия,... |
| Модель это новый объект, отличный от исходного, который обладает... Понятия «модель», «моделирование», различные подходы к классификации моделей. Этапы моделирования |  | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Понятие о воспитательных системах. Структура, этапы развития, критерии эффективности воспитательной системы школы. Причины создания,... |
| Вопросы к зачёту по дисциплине «история математики» Основные этапы становления натуральных чисел: взаимнооднозначное соответствие, этапы счета, первый уровень абстракции | | Пояснительная записка к дипломному проекту «Совместное моделирование... Лирования, описан инструментарий, базовые идеи и принципы. Осуществлен выбор существующих программных средств и произведена интеграция... |
| Лекция-беседа Тема Основные этапы развития информационного общества. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов | | Лекция 1 1 Тема: Основные этапы развития информационного общества.... Тема: Основные этапы развития информационного общества. Этапы развития технических средств |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: изучить основные теории возникновения жизни, проследить основные этапы химической эволюции | | Урок «Математическое моделирование с использованием электронных таблиц. Имитационные модели» ... |
| Реферат №1 На тему: «История развития экономико-математического моделирования» Однако методология моделирования долгое время развивалась независимо отдельными науками. Отсутствовала единая система понятий, единая... | | Компьютеризация геофизических методов исследования скважин Охватывают все этапы разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений от обработки данных, визуализации, интерпретации и моделирования... |
| Компьютеризация геофизических методов исследования скважин Охватывают все этапы разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений от обработки данных, визуализации, интерпретации и моделирования... | | Тема 5 кнр: основные этапы политического и экономического развития с 1949 г по настоящее время Кнр: основные этапы политического и экономического развития с 1949 г по настоящее время |
| Самостоятельная работа (час.) Тема Основные этапы развития теории... Тема Основные этапы развития теории мотивации, сравнительный анализ различных теорий мотивации | | Поурочно-тематическое планирование по биологии, 10 класс Факты: методы познания живой природы: описательный, исторический, моделирования. Этапы познания: сбор фактов, выдвижение гипотезы,... |
