Clasificarea modelelor. Există diferite moduri de clasificare a modelelor:

Există diferite moduri de clasificare a modelelor:

· pe clase de sarcini;

· după domeniul de utilizare;

· după modul de prezentare etc.

Din clasele cu probleme, după care sunt împărțite modelele, pot fi numite: analiză, sinteză, construcție, proiectare, management, eliminare etc.

După domeniul de utilizare, modelele sunt împărțite în:

· ajutoare educaționale – vizuale, diverse simulatoare, programe de instruire;

· experimental – copii ale obiectelor care sunt folosite pentru a studia obiectul și a prezice caracteristicile acestuia în viitor;

· științifice și tehnice, utilizate pentru studiul proceselor și fenomenelor (diverse standuri care simulează fenomene fizice și naturale);

· jocuri de noroc – jocuri militare, economice, sportive și de afaceri;

· simulare, care modelează cu o precizie variabilă funcționarea unui obiect în diferite condiții și, de regulă, luând în considerare factori aleatori. Algoritmul (programul de calculator) care implementează modelul de simulare reproduce procesul de funcționare a sistemului în timp, iar evenimentele elementare care alcătuiesc procesul sunt simulate, păstrându-și structura logică și succesiunea în timp a evenimentelor. Acest lucru face posibilă obținerea, din datele inițiale, de informații despre starea procesului în anumite momente în timp, făcând posibilă evaluarea caracteristicilor sistemului. Un exemplu de model de simulare este un program pentru calcularea unui proces tranzitoriu de urgență într-un sistem de energie electrică, când în timpul procesului sunt simulate evenimentele de activare a diferitelor automatizări și comutare a echipamentelor sistemului.

Metoda de reprezentare a modelului– cea mai importantă caracteristică a clasificării modelelor.

Toate modelele pot fi împărțite în două grupe: materiale și ideale (informaționale). La rândul lor, modelele fizice sunt împărțite în fizice, analogice și similare geometric (aspecte) (Fig. 1.3).

Orez. 1.3. Clasificarea modelelor după metoda de prezentare

Modelele fizice sunt de aceeași natură ca și obiectele modelate. Acestea sunt, de regulă, copii reduse ale obiectelor care își păstrează proprietățile fizice de bază. De exemplu, funcționarea unei turbine hidraulice poate fi studiată într-o configurație de laborator care reproduce o turbină reală la scară. Un studiu al funcționării unui generator al unei centrale electrice poate fi efectuat și pe o mașină electrică mică de curent alternativ. Modelele de mașini, nave, avioane, rover-uri lunare și alte mașini, care sunt modele fizice, ajută inginerii să studieze proprietățile mecanice, termice, electrice, magnetice, chimice și de altă natură ale diferitelor mașini.

Uneori se efectuează cercetări pe modele care au o natură fizică diferită de obiectul original. Astfel, proprietățile mecanice ale mișcării unui obiect rotativ (ax) pot fi studiate folosind un model electric și, invers, curenții și tensiunile unui circuit electric pot fi modelate folosind forțele și vitezele elementelor unui sistem mecanic. . Astfel de modele se numesc analogice. S-a dezvoltat direcția de modelare folosind calculatoare analogice speciale (AVM), spre deosebire de computerele digitale (DC).

Multe modele fizice și analogice sunt studiate în dinamică, adică modificări ale parametrilor și proprietăților lor în timp. Modelarea presupune scalarea nu numai după variabilele modelului, ci și în funcție de timp; Astfel, procesele care apar în modele sunt reproduse în mișcare lentă sau accelerată.

Modelele similare din punct de vedere geometric sunt modele de clădiri, structuri și obiecte naturale. Sunt fabricate pentru a rezolva probleme educaționale, arhitecturale, de mediu și de inginerie.

Modelele ideale sunt de natură informațională. Ele apar și sunt construite în mintea oamenilor și sunt folosite ca orice informație. Putem spune că informația este un model al lumii din jurul nostru. Modelele ideale, în funcție de mijloacele de reprezentare, transmitere, stocare și utilizare a acestora, se împart în simbolice și verbale.

Modelele iconice folosesc orice limbaj formalizat - literar, matematic, algoritmic, etc. Verbalul poate fi considerat modele figurative în mintea oamenilor și transmis de aceștia prin limbajul vorbit.

Modelele semnelor și verbale sunt interconectate. O imagine mentală născută în creierul uman poate fi pusă într-o formă de semn și, dimpotrivă, un model de semn vă permite să formați o imagine mentală corectă în minte.

Modelele iconice înregistrate pe orice suport (hârtie, magnetic, electric, optic etc.) sunt transmise între oameni, procesate pe computere și stocate pentru generațiile viitoare. În funcție de aceasta, se pot distinge mai multe tipuri de modele iconice: descriptive, de simulare, algoritmice, matematice, baze de date și cunoștințe.

Scop și sarcini: O introducere în bazele conceptuale ale modelării sistemelor, inclusiv definiții de bază, concepte de procese de modelare și modele.

Întrebări de studiu:

1. Conceptul de modelare și modele.

2. Proprietăţile modelelor.

3. Scopul modelelor (scopurile și obiectivele studiului):

4. Tipuri de modelare.

5. Modelare matematică.

6. Clasificarea modelelor matematice

Atunci când se efectuează cercetări experimentale și teoretice, modelarea este utilizată pe scară largă ca mijloc de înțelegere a lumii materiale.

Modelare – procesul de înlocuire a sferei obiectului cu un anumit model și de aducere a cercetării asupra modelului în vederea obținerii de informații despre obiect. Acestea. Modelarea se referă la procesul de construire și utilizare a unui model.

Model (din latină modulus - măsură, eșantion, normă) – o imagine fizică sau abstractă a unui obiect modelat, convenabilă pentru cercetare și care să permită înfățișarea adecvată a proprietăților și caracteristicilor fizice ale obiectului. Cu alte cuvinte, un obiect (reprezentat material sau mental) care înlocuiește obiectul original în procesul de studiu, păstrându-i proprietățile și caracteristicile fizice.

Modelul are următoarele proprietăți:

Completitudinea modelului. Cu cât sunt luați în considerare mai mulți factori la construirea unui model, cu atât acesta va fi mai complet probabil.

Adecvarea modelului. Dacă rezultatele modelării sunt confirmate și pot servi ca bază pentru prezicerea proceselor care au loc în obiectul studiat, atunci modelul este adecvat obiectului. Adecvarea din Lat. adaequatus - egal. Trebuie avut în vedere faptul că adecvarea depinde de scopul modelării și de criteriile adoptate.

Simplitatea (sau complexitatea) modelului. Dacă două modele vă permit să atingeți obiectivul dorit și, în același timp, vă permit să obțineți rezultate cu o precizie dată, atunci ar trebui să se acorde preferință celui mai simplu.

Potentialul modelului. Potenţial din Lat. potența – putere, putere. Un model este potențial (predictiv) dacă ne permite să obținem noi cunoștințe despre obiectul studiat.

Un model bine construit este mai accesibil, mai informativ și mai convenabil pentru cercetător decât un obiect real.

Scopul modelelor (scopurile și obiectivele studiului):

Este necesar un model pentru a înțelege structura conexiunilor interne ale unui obiect, proprietățile de bază, legile dezvoltării, autodezvoltarea și interacțiunea cu mediul.

Modelul vă permite să determinați cele mai bune modalități de a gestiona un obiect, sistem sau proces cu obiective și criterii date.

Modelul este necesar pentru a prezice consecințele directe și indirecte ale implementării metodelor și formelor specificate de impact asupra obiectului.

Există modeling materialȘi perfect.

Modelarea materialelor– modelare folosind un material analog care reproduce caracteristicile fizice, geometrice, dinamice și funcționale ale unui obiect.

Principalele soiuri sunt:

Modelare la scară completă (fizică).– modelare, în care un obiect real este asortat cu analogul său mărit (redus), permițând cercetarea (de obicei în condiții de laborator) cu transferul ulterior al proprietăților proceselor studiate de la model la obiect pe baza teoriei similarității .

Exemple: modele arhitecturale, modele de nave, modele de aeronave testate in tuneluri de vant.

Adesea, modelele fizice (la scară completă) sunt combinate cu modelarea computerizată, de exemplu, în timpul filmărilor.

Modelare analogică– aceasta este o modelare care folosește analogii ale proceselor și fenomenelor care au naturi fizice diferite, dar sunt descrise formal în același mod (prin aceleași relații materiale, diagrame logice și structurale)

Exemple: Circuite electrice care pot fi folosite pentru studiul vibrațiilor mecanice și invers. Acest lucru se datorează faptului că vibrațiile mecanice și electrice, din punct de vedere matematic, sunt descrise prin aceleași relații.

Schema electrica	Pendul mecanic
L, R, C – inductanță, rezistență și capacitate; I(s), V(s) – curent și tensiune în transformatele Laplace	J, B, K – moment de inerție, coeficient de frecare, coeficient de elasticitate; Θ(s), T(s) – unghiul de rotație și cuplul aplicat în transformările Laplace

Modelele fizice și analogice sunt o reflectare materială a unui obiect real, cu care sunt strâns legate prin caracteristicile lor geometrice și fizice.

De fapt, procesul de studiu a acestor modele se rezumă la realizarea unei serii de experimente la scară reală în care, în locul unui obiect real, este folosit modelul fizic sau analog al acestuia.

Modelare perfectă– aceasta este o modelare de natură teoretică și bazată pe o analogie mentală ideală (nu materială).

Modelarea ideală este împărțită în două tipuri principale: intuitivă și științifică.

Modelare intuitivă este o modelare bazată pe o idee intuitivă a obiectului de studiu. Cunoștințele empirice (obținute pe baza experimentului sau a observației) fără a explica cauzele și mecanismele fenomenului observat trebuie considerate intuitive.

Modelare științifică este o simulare care utilizează un număr minim de ipoteze acceptate ca ipoteze.

Împărțirea modelării în intuitiv și științific ar trebui considerată relativă. Pentru a transmite atât cunoștințe științifice, cât și intuitive, se folosește o formă de semn.

Modelare iconică– numită modelare care folosește ca modele diverse imagini iconice:

Diagrame;

Limba de comunicare orală și scrisă;

Simboluri matematice;

Formule chimice;

Note muzicale etc.

Un tip de modelare simbolică este modelarea matematică.

Modelare matematică este o modelare a simbolurilor științifice în care descrierea unui obiect se realizează în limbajul matematicii, iar studiul modelului se realizează folosind diverse metode matematice.

Deoarece un model ideal este mai întâi format în mintea umană, iar apoi unul material este construit pe baza lui, modelul ideal poate fi considerat primar în raport cu materialul. Și tipurile de modelare luate în considerare pot fi prezentate conform figurii 1.

Figura 1 – Tipuri de modelare

Sa luam in considerare clasificarea modelelor matematice.

La proiectarea obiectelor tehnice se folosesc diverse tipuri de modele matematice, în funcție de nivelul ierarhiei gradului de descompunere a sistemului, stadiul și stadiul proiectării. La orice nivel de ierarhie, un obiect este reprezentat ca o colecție de elemente individuale. În acest sens, se disting modele matematice ale elementelor și sistemelor. la trecerea la un nivel ierarhic superior, sistemele de nivel inferior devin un element al noului nivel și invers. De obicei, cu cât nivelul ierarhic este mai scăzut, cu atât este mai detaliată descrierea proprietăților fizice ale obiectului și, în consecință, modelele matematice mai complexe.

Există trei niveluri ierarhice:

1) Partea superioară (metanivelul) corespunde etapelor inițiale de proiectare. Pentru a construi un model matematic la nivel meta, sunt utilizate metode de logică matematică, teoria grafurilor și teoria controlului automat.

2) Medie (nivel macro). Obiectul este considerat ca un sistem dinamic cu parametrii concentrați. Modelele matematice la nivel macro sunt sisteme de ecuații diferențiale obișnuite (ODE).

3) Jos (nivel micro). Obiectul este reprezentat ca un mediu continuu cu parametri distribuiți. Pentru a descrie procesul de funcționare a unor astfel de obiecte, se utilizează o ecuație diferențială parțială (PDE). La nivel micro, ei examinează elemente indivizibile funcțional ale unui sistem tehnic, numite elemente de bază (De exemplu, un arbore, o membrană, tije etc.).

La toate tipurile de niveluri ierarhice sunt utilizate următoarele tipuri de modele matematice:

Modele matematice dinamice și statice. Dacă modelarea ține cont de proprietățile inerțiale ale obiectului și/sau modificările în timp ale parametrilor obiectului sau ale mediului extern, atunci modelul este dinamic. Altfel modelul este static. Modelul static poate fi exprimat printr-un sistem de ecuații algebrice. Modelul dinamic poate fi exprimat printr-un sistem de ecuații diferențiale, integrale și funcții de transfer.

Model matematic liniar sau neliniar. Modelele liniare conțin numai funcții liniare ale variabilelor de fază și derivatele acestora. Variabila de fază (coordonată de fază) este o mărime care caracterizează starea unui obiect în timpul funcționării acestuia (viteză și forță, debit și presiune etc.). Un model matematic neliniar include funcții neliniare.

Model matematic funcțional și structural. Modelele structurale afișează doar structura unui obiect și sunt sub formă de tabele, matrice și grafice. Modelele funcționale iau în considerare atât proprietățile structurale, cât și cele funcționale ale unui obiect. Au forma unor sisteme de ecuații.

Modele matematice teoretice și experimentale. Modelele teoretice se obțin pe baza unei descrieri a proceselor fizice de funcționare a unui obiect, iar modelele experimentale se obțin pe baza studierii comportamentului unui obiect în mediul extern, considerându-l ca o „cutie neagră”. La construirea modelelor teoretice se folosește o abordare fizică, care se reduce la aplicarea directă a legilor fizice, și o abordare formală, care utilizează principii matematice generale.

Modele matematice probabiliste și deterministe (stochastice). Modelele matematice probabilistice iau în considerare natura aleatorie a influenței mediului extern, împrăștierea aleatorie a parametrilor elementelor obiectului datorită procesului tehnologic de fabricație. Modelele matematice deterministe sunt caracterizate de o corespondență unu-la-unu între o influență externă asupra unui sistem dinamic și răspunsul acesteia la această influență.

Există o altă diviziune: clasificarea tipurilor de modelare și modele matematice.

Întrebări de autotest

Dați definiții scurte ale conceptelor model și simulare.

Ce proprietăți are modelul? Care crezi că este cea mai importantă și de ce?

Ce este special la modelarea materialelor? Ce soiuri cunoașteți?

Vino cu propriul tău exemplu de modele analogice.

În ce tipuri de modelare ideală se împarte?

Ce pot fi folosite ca modele de modelare a semnelor?

Definiți modelarea matematică.

Dați exemple de modele de modelare matematică.

Bibliografie:

Tarasik V.P. Modelarea matematică a sistemelor tehnice: Manual pentru universități / V.P. – Mn.: DesignPRO, 2004.

Samarsky A.A. Modelare matematică: idei. Metode. Exemple / A.A. Samarsky, A.P. Mihailov. - M.: Fizmatlit, 2005. - 320 p.

Sovetov B.Ya. Modelarea sistemelor. Manual pentru universități / B.Ya. Sovetov, S.A. Yakovlev. - M.: Şcoala Superioară, 2001 – 343 p.

Introducere în modelarea matematică: Proc. manual / ed. P.V. Trusova. – M.: Logos, 2005. – 440 p.

Conceptul de model, funcțiile acestuia. Clasificarea generală a modelelor. Etapele modelării mașinilor. 1

Metoda modelării statistice. Caracteristici generale. 3

Modelarea influențelor aleatoare: evenimente aleatoare. 5

Generarea de variabile aleatoare continue. Metode de bază de generare. 6

Concepte de bază ale planificării experimentale. Conceptul de factor, răspuns. 10

Markov QS. Graficul de stare. Reguli pentru alcătuirea ecuațiilor Kolmogorov. 14

Principalele caracteristici ale QS și relațiile dintre acestea. 16

QS cu un singur canal cu așteptare 16

QS multicanal cu 18 așteptări

Conceptul de model, funcțiile acestuia. Clasificarea generală a modelelor. Etapele modelării mașinilor.

În prezent, un studiu complet și cuprinzător al sistemelor reale este imposibil fără metode de modelare computerizată. Modelarea este un mijloc de rezolvare a problemelor de construire a sistemelor mari și de gestionare eficientă a acestor sisteme fără cheltuieli de capital.

În prezent, nu există o definiție general acceptată a unui model. Iată câteva dintre ele (cele mai comune).

Model este o reprezentare a unui obiect, sistem sau concept într-o formă diferită de forma existenței sale reale.

Model - acesta este un obiect substitut pentru obiectul original, oferind studiul unor proprietăți ale originalului.

Modelul matematic al unui obiect complex reprezintă un anumit sistem de semne, ale cărui proprietăți proprii sunt atât de apropiate de proprietățile obiectului studiat, încât acest lucru face posibilă, prin experimente cu acesta pe computer, obținerea de informații interesante despre comportamentul sau proprietățile sistemului în condițiile date. conditii.

Un model al unui obiect poate fi fie o copie exactă a acelui obiect, fie poate reprezenta unele proprietăți caracteristice ale obiectului într-o formă abstractă. Un model servește de obicei ca mijloc de a ne ajuta să explicăm, să înțelegem sau să îmbunătățim un sistem. În prezent, modelarea devine nu numai o metodă eficientă de cercetare științifică a obiectelor complexe, ci și un instrument puternic pentru construirea și proiectarea sistemelor complexe. Calitatea soluțiilor la problemele obținute cu ajutorul modelării matematice este determinată de gradul de adecvare a modelului la obiectul real (adică, cât de mult corespund rezultatele modelării cu rezultatele muncii obiectului real. Rezultatul modelării depinde asupra gradului de adecvare a modelului, corectitudinea premiselor inițiale, capacitatea cercetătorului de a aplica corect metodele utilizate, interpretarea corectă a rezultatelor.

În prezent, există mai multe clase mari de modele.

Deoarece alegerea clasei depinde de obiectivele studiului și de proprietățile unui sistem complex, să luăm în considerare principalele funcții îndeplinite de modelele de sisteme complexe.

Funcția explicativă modele - un model poate ajuta la organizarea unor concepte neclare sau contradictorii: identificarea interdependentelor, relatiilor de timp; ajuta la interpretarea datelor dintr-un experiment natural. Însăși încercarea de a formaliza ajută la înțelegerea funcționării obiectului;

Funcția de informare- înseamnă posibilitatea de a utiliza modelul ca mijloc de acumulare și stocare a cunoștințelor despre un obiect;

Funcția educațională- modelul poate servi pentru predarea și formarea persoanelor care trebuie să fie capabile să facă față tot felului de accidente înainte să apară o situație critică reală (modele de nave spațiale, diverse simulatoare, jocuri de afaceri);

Predictiv funcția modelului este asociată cu capacitatea de a prezice cu o acuratețe dată, pe baza unor date din experimente naturale, comportamentul și proprietățile unui obiect (una dintre cele mai importante);

Funcția de a înființa și de a efectua experimente: pentru obiecte în care experimentarea pe sisteme reale este imposibilă sau impracticabilă (oameni, natură, reactoare nucleare). Face posibilă caracterizarea proprietăților unui obiect de modelare în diferite stări.

Adesea, un model poate îndeplini mai multe funcții simultan (utilizat pentru experimentare și predicție; experimentare și explicație; învățare și acumulare de cunoștințe).

Clasificarea modelului

Modelele în general și modelele de simulare în special pot fi clasificate în diferite moduri. Fiecare servește unui scop specific.

Câteva grupuri tipice de modele:

static și dinamic;

determinist și stocastic;

discretă și continuă.

Este convenabil să ne gândim la modelele de simulare ca pe un continuum, variind de la modele precise sau machete ale obiectelor reale până la modele matematice complet abstracte:

Modele la începutul spectrului - fizic sau la scară largă , deoarece se aseamănă superficial cu sistemul studiat. Aici se folosesc modele în mărime naturală sau reduse. Modelele fizice statice (obiecte arhitecturale) ajută la vizualizarea relațiilor spațiale. Un model fizic dinamic - un model de instalație pilot (la scară) este destinat studierii procesului de funcționare a sistemelor.

La scară completă machete – simulatoare. Modelul poate fi redus (sistemul solar) sau mărit (atom).

Analogic sunt modele în care o proprietate a unui obiect real este reprezentată de o altă proprietate a unui obiect similar în comportament. Un exemplu este un computer analog, în care o schimbare a tensiunii într-o rețea cu o anumită configurație poate reflecta fluxul de mărfuri într-un anumit sistem. Programa este, de asemenea, un model analogic: aici distanța afișează caracteristici ale obiectului, cum ar fi timpul, durata de viață, numărul de unități etc. Sunt posibile soluții grafice pentru planificarea producției, pentru anumite probleme de programare liniară, precum și pentru probleme de joc. Uneori, graficele sunt folosite împreună cu modelele matematice. Sistem sunt si modele analogice.

Simulările în care oamenii și componentele mașinilor interacționează sunt adesea numite jocuri (management, militar, planificare). În jocurile de afaceri, o persoană interacționează cu informațiile care provin de la ieșirea unui computer (care modelează toate celelalte proprietăți ale sistemului) și ia o decizie pe baza informațiilor primite. Deciziile omului sunt apoi reintroduse în mașină ca intrare.

LA simbolic sau matematic Modelele sunt cele care folosesc mai degrabă simboluri decât dispozitive fizice pentru a reprezenta un proces sau un sistem. Un exemplu comun sunt sistemele de ecuații diferențiale.

În cele mai multe cazuri, cercetarea sistemelor are ca rezultat mai multe modele diferite ale aceluiași sistem.

Clasificarea modelelor cibernetice

Cibernetică se ocupă de procesele de control în natura vie și neînsuflețită asociate cu transformarea informațiilor. Prin urmare, să luăm în considerare modelele cibernetice existente (CM).

Clasificarea CM, asociată cu aparatul matematic, distinge 5 clase principale:

coadă și fiabilitate (MR)

• recunoaștere a modelelor (RO)

  grafic

  algebric.

Fiecare clasă poate fi împărțită în subclase, de exemplu, modele MO - cu un singur canal, multicanal, închis.

La rezolvarea fiecărei probleme specifice, la modelarea aceluiași sistem, pot fi folosite modele diferite în funcție de obiectiv.

Etape de modelare

Odată cu dezvoltarea tehnologiei computerizate, modelarea mașinilor a devenit cea mai eficientă metodă de studiere a sistemelor mari.

Etapele modelării mașinilor a sistemelor reale:

definirea sistemului- stabilirea limitelor, limitărilor și indicatorilor de performanță ai sistemului studiat;

formularea modelului- trecerea de la un sistem real la un circuit logic (abstractie);

pregătirea datelor- selectarea datelor necesare construirii unui model si prezentarea acestuia in forma corespunzatoare;

difuzare model- descrierea modelului într-o limbă acceptabilă pentru computerul utilizat;

nota adecvarea- cresterea la un nivel acceptabil a gradului de incredere cu care se poate aprecia corectitudinea concluziilor despre sistemul real obtinute pe baza accesului la model;

planificare strategica- planificarea unui experiment care să ofere informațiile necesare;

planificare tactică- determinarea metodei de efectuare a fiecărei serii de încercări prevăzute în planul experimental;

experimentare- procesul de realizare a simulării pentru a obține datele dorite și analiza de sensibilitate;

interpretare- tragerea de concluzii pe baza datelor obținute prin simulare;

implementare- utilizarea practică a modelului și/sau a rezultatelor modelării.

Dacă rezultatele îl mulțumesc pe cercetător, atunci procesul de modelare se încheie în caz contrar, este posibilă o revenire la orice etapă anterioară de modelare.

După ce ați studiat acest subiect, veți învăța:

Ce poate servi drept bază pentru clasificarea modelelor;
- cum sunt clasificate modelele pe domenii de utilizare;
- cum se clasifică modelele după modul de prezentare;
- care sunt formele de prezentare a modelelor informaţionale;
- Ce este un model de calculator?

Tipuri de clasificare a modelelor

La subiect „Bazele clasificării (obiectelor)” Te-ai familiarizat cu principiile de bază ale clasificării. Pentru modele, puteți crea diferite tipuri de clasificări în funcție de baza aleasă. Această bază este asigurată de una sau mai multe caracteristici comune unor grupuri de modele. Să luăm în considerare câteva dintre cele mai comune tipuri de clasificare, determinate de următoarele criterii:
♦ zona de utilizare;
♦ luarea în considerare a factorului timp (dinamica) în model;
♦ ramură a cunoașterii;
♦ mod de prezentare a modelelor.

Dacă luăm în considerare modelele din punctul de vedere al „de ce”, „în ce scop” sunt ele utilizate, atunci putem aplica clasificarea prezentată în Figura 10.1.

Modelele de instruire sunt folosite în predare . Acestea pot fi ajutoare vizuale, diverse simulatoare, programe de antrenament.

Modelele experimentale sunt copii reduse sau mărite ale obiectului proiectat . Ele sunt folosite pentru a studia un obiect și pentru a prezice caracteristicile sale viitoare.

De exemplu, un model de navă este studiat într-o piscină pentru a studia stabilitatea navei la rulare, un model de mașină este „suflat prin” într-un tunel de vânt pentru a studia raționalizarea corpului, un model al unui structură este folosită pentru a lega o clădire de o zonă specifică, un model de structuri hidraulice (rezervoare, centrale hidroelectrice) ajută în stadiul dezvoltării lor la rezolvarea unei varietăți de probleme tehnice, de mediu și de altă natură.

Orez. 10.1. Clasificarea modelelor în funcție de domeniul de utilizare

Sunt create modele științifice și tehnice pentru a studia procesele și fenomenele . Astfel de modele includ, de exemplu, un dispozitiv pentru producerea unei descărcări electrice de fulger sau un suport pentru testarea televizoarelor.

Modelele de joc includ jocuri militare, economice, sportive, de afaceri . Aceste modele par să repete comportamentul obiectului în diverse situații, jucându-le ținând cont de posibila reacție a unui concurent, aliat sau inamic. Folosind modele de joc, puteți oferi asistență psihologică pacienților și puteți rezolva situații conflictuale.

Modelele de simulare nu numai că reflectă realitatea cu diferite grade de acuratețe, dar o imită . Experimentele cu modelul sunt efectuate cu date inițiale diferite. Pe baza rezultatelor studiului se trag concluzii. Această metodă de selectare a soluției potrivite se numește metoda de încercare și eroare. De exemplu, pentru a identifica efectele secundare ale medicamentelor, acestea sunt testate într-o serie de experimente pe animale.

Un alt exemplu de modelare prin simulare sunt activitățile experimentale din școli. Să presupunem că doresc să introducă în predare o materie nouă, „Fundamentele conducerii”. Un număr de școli sunt selectate pentru experiment. Undeva se învață cum să conduci un camion școlar, undeva se învață cum să conduci o mașină de pasageri asamblată de elevi, iar în unele școli totul se rezumă la învățarea regulilor de circulație (simulare cu diverse date de intrare). Testarea și analiza ulterioară a rezultatelor introducerii unei discipline noi în multe școli ajută la tragerea unei concluzii despre fezabilitatea predării acestei discipline în toate școlile din țară.

După cum am menționat deja, una dintre clasificări este legată de factorul timp. Modelele pot fi împărțite în statice și dinamice în funcție de modul în care dinamica proceselor în desfășurare este reflectată în ele (Figura 10.2).

Orez. 10.2. Clasificarea modelelor după factorul de timp

Un model static este o porțiune unică de informații despre un obiect dat . De exemplu, o examinare a studenților într-o clinică dentară dă starea dinților lor la un moment dat: raportul dintre lapte și dinții permanenți, prezența plombelor, defecte etc.

Un model dinamic reprezintă o imagine a unui obiect care se schimbă în timp . În exemplul clinicii, dosarul medical al unui student, care reflectă schimbările în starea dinților săi de-a lungul multor ani, poate fi considerat un model dinamic.

La construirea unei case, se calculează rezistența fundației, a pereților, a grinzilor și a rezistenței acestora la sarcină constantă. Acesta este un model static al clădirii. Dar este, de asemenea, necesar să se asigure rezistența la vânt, mișcarea apelor subterane, vibrații seismice și alți factori care variază în timp. Aceste probleme pot fi abordate folosind modele dinamice.

După cum se poate observa din exemple, același obiect poate fi caracterizat atât printr-un model static, cât și printr-un model dinamic.

Modelele pot fi clasificate în funcție de „ce ramură” a cunoașterii sau a activității umane căreia îi aparțin (biologic, sociologic, economic, istoric etc.) și în funcție de mulți alți factori.

Clasificarea modelelor după metoda de prezentare

Să aruncăm o privire mai atentă asupra clasificării întregii varietăți de modele în funcție de metoda de prezentare. Schema unei astfel de clasificări este prezentată în Figura 10.3.

Orez. 10.3. Clasificarea modelelor după metoda de prezentare

În conformitate cu aceasta, modelele sunt împărțite în două grupuri mari: material și abstract (intangibil). Aceste două grupuri par să caracterizeze „din ce sunt făcute modelele”. Atât modelele materiale, cât și cele abstracte conțin informații despre obiectul original. Numai în cazul unui model material această informație are o întruchipare reală - culoare, formă, proporții etc. Poate fi obținută cu ajutorul simțurilor: vedere, atingere, miros, precum și folosind instrumente și instrumente de măsură. În modelul imaterial, aceleași informații sunt prezentate în formă abstractă (gând, formulă, desen, diagramă).

Modele materiale și abstracte pot reflecta același prototip și se pot completa reciproc. Unii dintre voi ați văzut un act spectaculos într-un circ cu un motociclist care se deplasează cu viteză mare de-a lungul unui perete abrupt. În atracția „Surpriză” din parcul de agrement, cabinele cu oameni se rotesc cu viteză mare în plan vertical. Motivul pentru care motociclistul este ținut și oamenii nu cad din cabine se explică prin forțele centrifuge care acționează asupra fiecărui obiect în timpul rotației. Ele pot fi descrise într-un desen și descrise prin formule. Acestea sunt diverse forme abstracte de reprezentare a informațiilor. Nu toată lumea le înțelege. Cu toate acestea, acest proces poate fi demonstrat și folosind un experiment simplu. Luați o găleată cu apă și învârtiți-o. Apa nu se revarsa datorita actiunii acelorasi forte. Această experiență convinge clar că, într-adevăr, unele forțe apar în timpul rotației. La atracție ai ocazia să le simți singur. Astfel, un model material ajută la înțelegerea esenței unui proces fizic complex.

Să dăm un alt exemplu. Modelul pendulului sub formă de pietricică suspendat pe un fir arată clar că atunci când acesta oscilează, planul de mișcare rămâne neschimbat. Acesta este un model material. Pe de altă parte, invarianța planului poate fi dovedită pe baza legii a 2-a a lui Newton, luând în considerare forțele care acționează asupra pendulului. Acesta este un model abstract. În ambele versiuni, obiectul de studiu este pendulul. În primul caz, atât obiectul „pendul” în sine, cât și acțiunea sa - oscilația - sunt modelate, iar în al doilea caz, modelul abstract descrie doar acțiunile.

Apropo, folosind același model de material, se poate demonstra un alt proces - rotația Pământului. În trecutul recent, un pendul Foucault atârna în Catedrala Sf. Isaac din Leningrad un fel de cadran a fost pictat pe podea. Planul de mișcare al pendulului nu s-a schimbat, iar cadranul s-a rotit odată cu Pământul. După ceva timp, se putea observa o schimbare a diviziunilor cadranului în raport cu pendulul.

Modele materiale

Modelele materiale pot fi altfel numite obiective, fizice. Au întotdeauna o întruchipare reală. Astfel de modele pot reflecta:

Proprietăți externe ale obiectelor sursă;
- structura internă a obiectelor originale;
- esența proceselor și fenomenelor care au loc cu obiectele originale.

Cele mai simple exemple de modele materiale sunt jucăriile pentru copii. Din ele copilul recunoaște proprietățile exterioare ale obiectelor din jur. Prin demontarea unor jucării în timpul jocului (de exemplu, o mașină de jucărie), își face prima idee despre structura obiectului original și chiar despre principiile funcționării acestuia.

Procesele la care participă un obiect real pot fi înlocuite într-un model material de procese de altă natură fizică. De exemplu, în aceeași mașină pentru copii, procesul de mișcare este asigurat nu de funcționarea unui motor cu ardere internă, ci de un arc răsucit sau de un mecanism inerțial. Dar, în același timp, este respectat principiul transformării mișcării de rotație a roților în mișcarea înainte a mașinii.

Este posibil ca modelele materiale să nu semene cu prototipurile lor. De exemplu, un robot care înlocuiește oamenii în producție dificilă și periculoasă este complet diferit de o persoană. Acesta este un dispozitiv mecanic, un manipulator. Doar în cărțile și desenele animate pentru copii sunt prezentați roboții ca o persoană mecanică.

Deoarece modelele materiale ajută la învățarea proprietăților obiectelor reale și la înțelegerea „mecanismului” fenomenelor complexe, ele sunt adesea folosite în procesul de învățare. Modelele materiale sunt un schelet uman și o pasăre împăiată în sala de biologie, un model tridimensional al sistemului solar și un model al unei rachete în mai multe etape în sala de astronomie, un plan înclinat cu bile în sala de fizică etc.

Modelele materiale includ nu numai manuale școlare, ci și diverse experimente fizice și chimice. În experimente se simulează acțiunile asupra obiectelor, de exemplu, reacția (acțiunea) dintre hidrogen și oxigen (substanțe, obiecte de studiu). Această reacție, chiar și cu cantități mici de substanțe inițiale, are loc cu o bubuitură asurzitoare. Modelul este un avertisment cu privire la consecințele apariției unui „amestec exploziv” de substanțe inofensive și răspândite în natură.

Crearea și utilizarea modelelor materiale se referă la metoda experimentală de înțelegere a lumii înconjurătoare.

Modele abstracte (imateriale).

Modelele abstracte nu pot fi atinse; Baza unor astfel de modele este informația, iar acest tip de modelare implementează o metodă teoretică de înțelegere a realității înconjurătoare.

Baza pentru clasificarea ulterioară a modelelor abstracte va fi posibilitatea implementării și cercetării lor folosind un computer. Pe această bază, se disting următoarele subclase:

Mental și verbal;
- informativ.

Modele mentale și verbale

Modelele mentale se formează în imaginația unei persoane ca rezultat al reflecției, inferenței, uneori sub forma unei imagini. Un exemplu de model mental este modelul de comportament la traversarea drumului. O persoană analizează situația de pe drum (ce semnal dă semaforul, cât de departe sunt mașinile, cu ce viteză se deplasează etc.) și dezvoltă un model de comportament. Dacă situația este modelată corect, tranziția va fi sigură, dacă nu, atunci se poate produce un accident de circulație.

Astfel de modele însoțesc orice activitate umană conștientă. Când merge să facă achiziții, o persoană își imaginează mental ce și cât poate cumpăra cu suma pe care o are. Când își face planuri pentru o vacanță, el joacă mental diverse opțiuni de vacanță și costuri posibile. În timp ce așteaptă transportul la o stație de autobuz, își dă seama cum să ajungă mai repede la locul potrivit.

Modelele de acest tip includ o idee care a apărut în mintea inventatorului, o temă muzicală care a fulgerat prin gândurile compozitorului și o rimă care s-a născut în capul poetului. În toate exemplele date, modelele au precedat crearea unui obiect (un dispozitiv nou, o piesă muzicală, o poezie) și au fost una dintre etapele procesului de creație. Modele similare pot apărea în privitor, ascultător sau cititor ca reacție la obiecte deja existente (muzică, pictură, poezie).

Un model mental poate fi exprimat în formă conversațională. În acest caz, este adesea numit verbal (din latinescul verbalis - oral). O persoană folosește un model verbal pentru a-și transmite gândurile altora.

Modele de informare

Imaginile care apar la diferiți oameni ca reacție la aceleași obiecte și fenomene pot varia foarte mult. Prin urmare, modelul figurativ este foarte individual și nu reflectă prototipul cu un grad suficient de fiabilitate. Este imposibil să-ți faci o impresie despre o piesă muzicală auzind nu muzica, ci o poveste despre ea.

Pentru ca informațiile să poată fi utilizate în vederea prelucrării pe calculator, acestea trebuie exprimate folosind un sistem de semne, adică formalizate. Regulile de formalizare trebuie să fie cunoscute și înțelese de cei care vor crea și vor folosi modelul.

Prin urmare, alături de modelele verbale și mentale, sunt folosite modele informaționale mai riguroase.

Există diverse sisteme de convenții, simboluri și acorduri care se referă la diferite domenii de activitate și sunt potrivite pentru descrierea modelelor. Un astfel de sistem și regulile de utilizare a elementelor sale se numesc limbaj. Limba poate fi vorbită, algoritmică, matematică, limbaj de codificare etc.

Informațiile care caracterizează un obiect sau un proces pot avea diferite forme de reprezentare și pot fi exprimate în moduri diferite. După gradul de formalizare și rigoarea descrierii, această diversitate poate fi împărțită în modele figurative-semnale și semnificative.

Un exemplu izbitor de model de semne figurative este harta geografică. Culoarea și forma continentelor, oceanelor și munților reprezentați pe hartă activează imediat gândirea imaginativă. Puteți evalua imediat relieful uitându-vă la culoarea de pe hartă. De exemplu, o persoană asociază apa cu albastru, iar pajiștea înflorită sau câmpia cu verdele. Harta este plină de simboluri. Cunoscând acest limbaj, o persoană poate obține informații fiabile despre obiectul de interes pentru el. Modelul informațional în acest caz va fi rezultatul înțelegerii informațiilor obținute prin simțuri și informații codificate sub formă de imagini convenționale.

Același lucru se poate spune despre pictură. Un privitor neexperimentat va percepe poza cu sufletul, sub forma unui model figurativ. Dar există câteva limbaje artistice care corespund diferitelor genuri și școli de pictură: combinația de culori, natura loviturii, metodele de transmitere a aerului, volumului etc. Este mai ușor pentru o persoană care cunoaște aceste convenții să înțeleagă ce artistul a avut în vedere, mai ales dacă opera nu se aplică realismului. În acest caz, percepția generală a imaginii (modelul informațional) va fi rezultatul înțelegerii informațiilor atât sub formă figurativă cât și simbolică.

Un alt exemplu de astfel de model este fotografia. Camera vă permite să obțineți o imagine a originalului. De obicei, o fotografie ne oferă o idee destul de exactă a aspectului unei persoane. Există câteva semne (înălțimea frunții, așezarea ochilor, forma bărbiei) prin care experții pot determina caracterul unei persoane și înclinația sa pentru anumite acțiuni. Acest limbaj special se formează din informații acumulate în domeniul fizionomiei și experienței personale. Medicii cunoscători, care se uită la o fotografie a unui străin, vor vedea semne ale anumitor boli. După stabilirea unor obiective diferite, puteți obține diferite modele de informații din aceeași fotografie. Acestea vor fi rezultatul prelucrării informațiilor figurative obținute atunci când se uită la o fotografie și a informațiilor dezvoltate pe baza cunoașterii unui limbaj profesional special.

Figura 10.4 prezintă un model simbolic al cheltuielilor orașului sub forma unui grafic circular.

Orez. 10.4. Un model simbolic al cheltuielilor orașului

După forma de reprezentare a modelelor de semne figurative, se pot distinge următoarele grupuri între ele:

Modele geometrice care afișează aspectul originalului (desen, pictogramă, desen, plan, hartă, imagine tridimensională);
- modele structurale care afișează structura obiectelor și relațiile parametrilor acestora (tabel, grafic, diagramă, diagramă);
- modele verbale înregistrate (descrise) prin intermediul limbajului natural;
- modele algoritmice care descriu succesiunea acțiunilor.

Modelele iconice pot fi împărțite în următoarele grupuri:

Modele matematice, reprezentate prin formule matematice care afișează relația dintre diverși parametri ai unui obiect, sistem sau proces;
- modele speciale prezentate în limbi speciale (note, formule chimice etc.);
- modele algoritmice care reprezintă un proces sub forma unui program scris într-un limbaj special.

Instrumente de modelare

Varietatea modelelor necesită utilizarea unei game uriașe de instrumente pentru a implementa și descrie aceste modele.

Dacă modelul are o natură materială, adică este prezentat într-o întruchipare materială, atunci instrumentele tradiționale sunt potrivite pentru crearea sa: dalta de sculptor, un strung sau o mașină de frezat, o presă, un ferăstrău și un topor, în cele din urmă.

Dacă modelul are o formă abstractă, atunci vorbim despre niște sisteme de semne care fac posibilă descrierea acestui tip de model. Acestea sunt limbaje speciale, desene, diagrame, grafice, tabele, algoritmi, expresii matematice etc. Aici pot fi folosite două tipuri de instrumente: fie setul tradițional al unui inginer sau designer (creion, riglă, stilou), fie cel mai avansat instrument în acest moment - computer. Astfel, am ajuns la o altă posibilitate de clasificare a modelelor informaționale: după metoda de implementare, acestea sunt împărțite în modele informatice și non-computer.

Când vorbim despre un instrument informatic, ar trebui să înțelegem că funcționează cu informații. Prin urmare, trebuie să porniți de la ce informații și sub ce formă poate percepe și procesa computerul. Un computer modern este capabil să lucreze cu text, grafice, diagrame, tabele, sunet, video etc. Dar pentru a lucra cu toată această varietate de informații este nevoie atât de suport tehnic (hardware), cât și de software. Aceste două componente sunt instrumente de modelare pe computer.

Mediile de aplicații software sunt folosite de oameni ca un instrument auxiliar eficient pentru realizarea propriilor planuri. Cu alte cuvinte, persoana deja știe care va fi modelul și folosește computerul pentru a-i da o formă simbolică. De exemplu, mediile grafice sunt folosite pentru a construi modele geometrice și diagrame. Procesoarele de text au posibilități largi de proiectare a modelelor iconice. Acestea includ grafică de afaceri încorporată, seturi de forme automate și aplicații software care vă permit să includeți formule, tabele, circuite electronice, diagrame etc. în descriere.

O persoană folosește alte medii software ca mijloc de procesare a informațiilor inițiale și de analiză a rezultatelor. Aici computerul acționează ca un asistent inteligent.

Un exemplu de astfel de procesare a informațiilor computerizate este procesarea sunetului. Pentru aceasta, se utilizează software specializat, în special un editor de muzică. Vă permite nu numai să introduceți partituri și să o imprimați, ci și să aranjați și să ascultați lucrarea. Alte programe vă permit să combinați o înregistrare digitală a vocii unui cântăreț cu un model de sunet al unei melodii, precum și să sintetizați (modelați) o voce umană cu înălțimi și timbre diferite (tenor, bas dramatic etc.). Există programe cu care computerul poate crea compoziții în mod independent în conformitate cu convențiile introduse: ritm, tempo, stil muzical etc.

Volume mari de informații pot fi procesate într-un mediu de bază de date. Dacă ai de gând să explorezi un model matematic, atunci nici editorii grafici sau muzicali, nici o bază de date, nici un procesor de text nu ți se potrivesc. Un instrument puternic pentru studierea unor astfel de modele este mediul foilor de calcul. În acest mediu, se va prezenta modelul inițial al semnului informațional sub formă tabelară, conectând obiecte elementare conform regulilor de construire a conexiunilor în acest mediu.

Un alt mijloc eficient de a studia modelele matematice, precum și de a construi modele geometrice, este mediul de programare. Modelul computerizat va fi prezentat în el sub forma unui program.

Testați întrebări și sarcini

1. După ce criterii pot fi clasificate modelele?

2. Dați exemple de modele de instruire utilizate în școala dvs.

3. Un joc strategic pe calculator poate fi numit model de joc? Ce învață aceste jocuri?

4. Pe ce bază sunt împărțite modelele în statice și dinamice?

5. Ce sunt modelele materiale? Dă exemple.

6. Ce tip de modele ați clasifica epopee? Ce modelează ei?

7. Ce modele de imagini ai când intri într-o casă și miroși ceva?

8. Ce sunt modelele informaționale? Din ce sunt facuti?

9. Manualele de istorie școlară conțin diagrame ale bătăliilor militare. Pot fi numite modele? În ce tipuri de modele pot fi clasificate?

10. Ce este un model matematic? Dă exemple.

11. Desenul explicativ al problemei poate fi numit model? Explică-ți răspunsul.

12. Ce înțelegeți prin model de computer?

Modelarea se bazează pe utilizarea unei varietăți de modele, ceea ce necesită definirea conceptului său și clasificarea modelelor utilizate în analiza sistemului.

Un model este un obiect material sau imaginat mental care, în procesul de cercetare, înlocuiește obiectul original, astfel încât studiul său direct să ofere noi cunoștințe despre obiectul original.

Prin natura lor, modelele sunt împărțite în fizice, simbolice și mixte.

Modelele fizice sunt încorporate în orice obiecte materiale de origine naturală sau artificială (selectate din natură sau create de om în scopuri de cercetare) și sunt împărțite în modele similare și analogice. Primele sunt caracterizate de modificări la scară largă selectate în conformitate cu criterii de similaritate, cele din urmă se bazează pe analogii cunoscute între apariția proceselor în diferite sisteme. Un exemplu de model analogic este un experiment economic, atunci când rezultatele experimentării la una sau mai multe întreprinderi sunt transferate la un set de obiecte de natură economică similară.

Modelele simbolice se caracterizează prin faptul că parametrii unui obiect real și relațiile dintre ei sunt reprezentați prin simboluri: semantice (cuvinte), matematice, logice. Clasa modelelor simbolice este foarte largă. Alături de descrierile verbale ale funcționării obiectelor - scenarii - acestea includ și modele schematice: grafice și organigrame, organigrame logice (de exemplu, algoritmi de program) și tabele de decizie, nomograme, precum și descrieri matematice - modele matematice.

Modelele mixte sunt folosite atunci când unele elemente și procese nu pot fi descrise prin simboluri și sunt modelate fizic. Acestea includ și modele om-mașină, în care există un program care implementează un anumit model matematic pe un computer, plus o persoană care ia o decizie prin schimbul de informații cu acesta.

Pe baza scopului propus, se face o distincție între modelele de structură, funcționare și cost (modele de consum de resurse).

Modelele de structură reflectă relațiile dintre componentele unui obiect și mediul extern și sunt împărțite în:

Modele canonice care caracterizează interacțiunea unui obiect cu mediul său prin intrări și ieșiri:

Modele de structură internă, care caracterizează compoziția componentelor unui obiect și conexiunile dintre acestea;

Modele de structură ierarhică (arborele de sistem), în care un obiect este împărțit în elemente de un nivel inferior, ale căror acțiuni sunt subordonate intereselor întregului.

Modelele de structură sunt de obicei prezentate sub formă de diagrame bloc, mai rar grafice și matrice de conexiune.

Modelele de funcționare includ o gamă largă de modele simbolice:

Modele de ciclu de viață a sistemului care descriu procesele existenței sistemelor de la începutul ideii de creare a acestora până la terminarea funcționării;

Modele de operații efectuate de obiecte și care reprezintă o descriere a ansamblului interconectat de procese de funcționare a elementelor individuale ale unui obiect în implementarea anumitor funcții ale obiectelor;

Modele de informații care prezintă în relație sursele și consumatorii de informații, tipurile de informații, natura transformării acesteia, precum și caracteristicile temporale și cantitative ale datelor;

Modele procedurale care descriu ordinea de interacțiune a elementelor obiectului studiat la efectuarea diferitelor operațiuni, în special, implementarea procedurilor de luare a deciziilor de management;

Modele temporale care descriu procedura de funcționare a obiectelor în timp și distribuția resursei „timp” între componentele individuale ale obiectului.

Modelele de cost, de regulă, însoțesc modelele de funcționare a unui obiect și sunt secundare în raport cu acestea. Utilizarea lor în comun permite o evaluare tehnică și economică cuprinzătoare a obiectului sau optimizarea acestuia în funcție de criterii economice.

În funcție de gradul de formalizare a conexiunilor dintre factori, se disting modele analitice și algoritmice.

Modelele analitice presupun scrierea unui model matematic sub formă de ecuații algebrice și inegalități care nu au ramificații ale procesului de calcul la determinarea valorilor oricăror variabile, a stării modelului, a funcției obiectiv și a ecuațiilor de comunicare.

Modelele algoritmice descriu criterii și limitări cu constructe matematice care includ condiții logice care conduc la ramificarea procesului de calcul. Ele sunt utilizate atunci când un model al unui sistem complex este mult mai ușor de construit sub forma unui algoritm care arată relațiile dintre elementele sistemului în procesul de funcționare a acestuia, de obicei specificate sub forma unor condiții logice - ramificațiile cursul procesului. Descrierea tematică pentru elemente poate fi foarte simplă, dar interacțiunea unui număr mare de elemente care sunt simple, conform descrierii matematice, ne permite să descriem complexitatea sistemului.

În funcție de prezența factorilor aleatori, se disting modelele stocastice și deterministe.

În modelele deterministe, nici funcția obiectiv, nici ecuațiile de cuplare nu conțin factori aleatori și pentru un set dat de valori de ieșire a modelului, se poate obține un singur rezultat.

Modelele stocastice se caracterizează prin prezența unor factori de natură probabilistică și caracterizați prin unele legi de distribuție, iar între funcții pot fi și aleatorii. Valorile caracteristicilor de ieșire în astfel de modele pot fi prezise doar în sens probabilistic. Implementarea unor astfel de modele în majoritatea cazurilor se realizează folosind metode de simulare.

În funcție de factorul timp, se disting modelele dinamice și statice.

Modelele în care factorii de intrare și, în consecință, rezultatele modelării depind în mod clar de timp, sunt numite dinamice, iar modelele în care dependența de timp este fie complet absentă, fie se manifestă slab sau neclar sunt numite statice.

Întrebarea 36

Procesul de modelare include în mod necesar construcția de abstracții și inferențe prin analogie și proiectarea de noi sisteme. Principala caracteristică a modelării este că este o metodă de cunoaștere indirectă folosind obiecte de substituție. Modelul acționează ca un fel de instrument de cunoaștere pe care cercetătorul îl plasează între el și obiect și cu ajutorul căruia studiază obiectul de interes pentru el.

Prima etapă a modelării- construirea unui model. Presupune anumite cunoștințe despre obiect - original. În această etapă, este importantă problema gradului necesar și suficient de similaritate între original și model. La elaborarea unui model, trebuie respectate următoarele principii:

1. Principiul compromisului între acuratețea așteptată a rezultatelor modelării și complexitatea modelului.

2. Principiul echilibrului și acurateței necesită proporționalitate între eroarea sistematică de modelare și eroarea aleatorie în setarea parametrilor de descriere. Acest principiu stabilește cerința de corespondență între acuratețea datelor sursă și acuratețea modelului, între acuratețea elementelor individuale ale modelului, între eroarea sistematică a modelului și eroarea aleatorie la interpretarea și mediarea rezultatelor.

3. Principiul diversității elementelor model, conform căruia numărul de elemente ar trebui să fie suficient pentru a efectua studii specifice

4. Principiul clarității modelului interpretează că, în condițiile egale, un model familiar, convenabil și construit pe termeni general acceptați, de regulă, oferă rezultate mai semnificative decât unul mai puțin convenabil și vizual.

5. Principiul reprezentării în bloc a modelului. Pentru a-l implementa, trebuie respectate următoarele reguli:

Schimbul de informații între blocuri ar trebui să fie minim;

Un bloc al unui model care are un efect redus asupra interpretării rezultatelor simulării este nesemnificativ și trebuie eliminat;

Blocul model care interacționează cu partea de sistem în studiu poate fi înlocuit cu multe echivalente simplificate care sunt independente de piesa în studiu, iar modelarea se realizează în mai multe versiuni pentru fiecare echivalent simplificat;

La simplificarea unui bloc care afectează partea din sistem studiată, ar trebui să se ia în considerare posibilitatea simplificării directe a buclei închise fără a întrerupe feedback-ul. Pentru a face acest lucru, blocul este înlocuit cu un echivalent probabil cu o evaluare a caracteristicilor sale statistice obţinută printr-un studiu autonom al blocului simplificat;

Înlocuirea blocului cu impacturi cele mai grave în raport cu partea din sistem studiată

A doua etapă a modelării- studiul modelului. Aici modelul acționează ca un obiect de studiu viabil. Una dintre formele unor astfel de cercetări este efectuarea de experimente în care condițiile de funcționare ale modelului sunt modificate în mod deliberat și sunt sistematizate datele despre comportamentul acestuia. Rezultatul final al acestei etape este un corp de cunoștințe despre model.

A treia etapă de modelare- transferul de cunoștințe de la model la original. Acest proces se desfășoară în conformitate cu anumite reguli. Cunoștințele despre model trebuie ajustate ținând cont de acele proprietăți ale obiectului original care nu au fost reflectate sau au fost modificate în timpul construcției modelului.

A patra etapă a modelării - verificarea practică a cunoștințelor obținute folosind modelul și utilizarea acestuia în construirea unei teorii generalizate a unui obiect, transformarea sau controlul acestuia. Ca urmare, are loc o revenire la problemele obiectului real.

Modelarea este un proces iterativ. Aceasta înseamnă că primul ciclu în patru pași poate fi urmat de un al doilea, al treilea etc. În același timp, cunoștințele despre obiectul studiat se extind, iar modelul original este îmbunătățit treptat. Deficiențele descoperite după primul ciclu de modelare, din cauza cunoașterii slabe a obiectului și a erorilor în construcția modelului, pot fi corectate în ciclurile ulterioare. Astfel, metodologia de modelare conține mari oportunități de autodezvoltare.