Компьютерныеинекомпьютерныемодели
Винформатикерассматриваютсямодели,которыеможносоздаватьиисследоватьспомощьюкомпьютера.Вэтомслучаемоделиделятнакомпьютерныеинекомпьютерные.
Компьютернаямодель −этомодель,реализованнаясредствамипрограммнойсреды.
Внастоящеевремявыделяютдвавидакомпьютерныхмоделей:
−структурно-функциональные,которыепредставляютсобойусловныйобразобъекта,описанныйспомощьюкомпьютерныхтехнологий;
−имитационные,представляющиесобойпрограммуиликомплекспрограмм,позволяющийвоспроизводитьпроцессыфункционированияобъектавразныхусловиях.
Значениекомпьютерногомоделированиясложнопереоценить.Кнемуприбегаютприисследованиисложныхсистемвразличныхобластяхнауки,присозданииобразовисчезнувшихживотных,растений,зданийит.п.Редкийкинорежиссерсегодняобходитсябезкомпьютерныхэффектов.Крометого,современноекомпьютерноемоделированиеявляетсямощныминструментомразвитиянауки.
Основныеэтапыкомпьютерногомоделирования
Всеэтапыопределяютсяпоставленнойзадачейицелямимоделирования.Вобщемслучаепроцесспостроенияиисследованиямоделиможнопредставитьследующейсхемой:
Первыйэтап−постановказадачивключаетвсебястадии:описаниезадачи,определениецелимоделирования,анализобъекта.Ошибкиприпостановкезадачиприводяткнаиболеетяжелымпоследствиям!
−Описаниезадачи−Задачаформулируетсянаобычномязыке.Похарактерупостановкивсезадачиможноразделитьнадвеосновныегруппы.Кпервойгруппеможноотнестизадачи,вкоторыхтребуетсяисследовать,какизменятсяхарактеристикиобъектапринекоторомвоздействиинанего,«чтобудет,если?...».
|
|
|
Например,чтобудет,еслимагнитныйдискположитьрядомсмагнитом?
Взадачах,относящихсяковторойгруппе,требуетсяопределить,какоенадопроизвестивоздействиенаобъект,чтобыегопараметрыудовлетворялинекоторомузаданномуусловию,«каксделать,чтобы?..».
−Определениецелимоделирования
Наэтойстадиинеобходимосредимногиххарактеристик(параметров)объектавыделитьсущественные.Мыужеговорилиотом,чтодляодногоитогожеобъектаприразныхцеляхмоделированиясущественнымибудутсчитатьсяразныесвойства.
Например,есливыстроитемодельяхтыдляучастиявсоревнованияхмоделейсудов,товпервуюочередьвасбудутинтересоватьеесудоходныехарактеристики.Выбудетерешатьзадачу«каксделать,чтобы…?»
Атого,ктособираетсянаяхтевкруиз,помимотехжесамыхпараметров,будетинтересовать,внутреннееустройство:количествопалуб,комфортабельностьит.п.
Дляконструктораяхты,строящегокомпьютернуюимитационнуюмодельдляпроверкинадежностиконструкциивштормовыхусловиях,модельюяхтыбудетизменениеизображенияирасчетныхпараметровнаэкранемонитораприизменениизначенийвходныхпараметров.Онбудетрешатьзадачу«чтобудет,если…?»
|
|
|
Определениецелимоделированияпозволяетчеткоустановить,какиеданныеявляютсяисходными,чтотребуетсяполучитьнавыходеикакимисвойствамиобъектаможнопренебречь.Такимобразом,строитсясловеснаямодельзадачи.
− Анализобъектаподразумеваетчеткоевыделениемоделируемогообъектаиегоосновныхсвойств.
Второйэтап−формализациязадачисвязанссозданиемформализованноймодели,тоестьмодели,записаннойнакаком-либоформальномязыке.Например,данныепереписинаселения,представленныеввидетаблицыилидиаграммы−этоформализованнаямодель.
Вобщемсмыслеформализация−этоприведениесущественныхсвойствипризнаковобъектамоделированияквыбраннойформе.
Формальнаямодель-этомодель,полученнаяврезультатеформализации.
Длярешениязадачинакомпьютеребольшевсегоподходитязыкматематики.Втакоймоделисвязьмеждуисходнымиданнымииконечнымирезультатамификсируетсяспомощьюразличныхформул,атакженакладываютсяограничениянадопустимыезначенияпараметров.
Третийэтап−разработкакомпьютерноймоделиначинаетсясвыбораинструментамоделирования,другимисловами,программнойсреды,вкоторойбудетсоздаваться,иисследоватьсямодель.
|
|
|
Отэтоговыборазависиталгоритмпостроениякомпьютерноймодели,атакжеформаегопредставления.Всредепрограммирования–этопрограмма,написаннаянасоответствующемязыке.Вприкладныхсредах(электронныетаблицы,СУБД,графическихредакторахит.д.)–этопоследовательностьтехнологическихприемов,приводящихкрешениюзадачи.
Следуетотметить,чтооднуитужезадачуможнорешить,используяразличныесреды.Выборинструментамоделированиязависит,впервуюочередь,отреальныхвозможностей,кактехнических,такиматериальных.
Четвертыйэтап−компьютерныйэкспериментвключаетдвестадии:тестированиемоделиипроведениеисследования.
Тестированиемодели−процесспроверкиправильностипостроениямодели.
Наэтойстадиипроверяетсяразработанныйалгоритмпостроениямоделииадекватностьполученноймоделиобъектуицелимоделирования.
Тестированиедолжнобытьцеленаправленнымисистематизированным,аусложнениетестовыхданныхдолжнопроисходитьпостепенно.Чтобыубедиться,чтопостроеннаямодельправильноотражаетсущественныедляцелимоделированиясвойстваоригинала,тоестьявляетсяадекватной,необходимоподбиратьтестовыеданные,которыеотражаютреальнуюситуацию.[4]
|
|
|
ФОРМЫМОДЕЛЕЙ
Моделимогутбытьклассифицированыпоформепредставления:
1 Награфические,представляющиесобойграфическуюимитациюпланируемогообъектаилипроцесса;
2 Числовые,записанныеввидеформул;
3 Логические,записанныеввиделогическихвыражений(блок-схем);
4 Табличные,записанныеввидетаблиц(бухгалтерскийбаланс);
Сточкизренияотражениявременныхинтервалов,можновыделитьдинамическиемодели,отражающиесвойстваобъектаизменятьсвоипараметрывовремени,истатическиемодели,неотражающиевышеуказанныхсвойств.Динамическиеистатическиемоделиразличаютпофакторувремени,анепообластииспользования.Динамическиемоделиописываютпроцессыизмененияиразвитиясистемы.Примеры:описаниедвижениятел,развитияорганизмов,процессахимическихреакций.Дляоднойитойжеобластииспользованиямогутсоздаватьсякакстатические,такидинамическиемодели.
Частоприменяютсямодели,основанныенаиспользованиитеориивероятностииматематическойстатистики(стохастическиемодели).Этимоделииспользуютанализкорреляцийирегрессий,дисперсионныйанализ,теориюмассовогообслуживания,теориюигр,статистическихрешений,информации,надежности,запасов.[5]
Такжеширокоиспользуютсямоделиматематическогопрограммирования.Данныемоделипозволяютвыбратьсовокупностьчисел,которыеявляютсяпеременнымивуравненияхиобеспечиваютэкстремумнекоторойфункциипринекоторыхограничениях.
Графические(илигеометрические)информационныемоделиявляютсяпростейшимвидоммоделей,которыепередаютвнешниепризнакиобъекта−размеры,форму,цвет.
Графическиемоделиболееинформативны,чемсловесные.Безкарттруднопредставитьсебеботаникуибиологию,географию,военноедело,судоходствоит.д.Современныетехнологиинемогутобойтисьбезинформационныхмоделейтехническихустройств,зданийит.д.ввидечертежей.
Электрическиеирадиосхемы−этоинформационныемоделифизики,радиотехникиирадиоэлектроники.Графикиидиаграммы−этоинформационныемодели,которыевнагляднойформепредставляютчисловыеистатистическиеданные.
Особоеместосредигеометрическихмоделейзанимаютзадачинапостроение.Такиезадачивозниклиещевглубокойдревностиибылисвязаныспрактическимипотребностями.Онитренируютум,учаткомплексноприменятьзнания,воспитываютнестандартныйподходкрешениюпроблем.
Вкачествеинструментадляграфическогомоделированиясегодняиспользуетсяграфическийредактор.Длямоделированиявсредеграфическогоредактораможнопользоватьсяобобщеннойинформационноймодельюграфическогообъекта.
Любойграфическийобъектобладаетформой,размерами,пропорциямиицветомиегоможноперемещать,тиражировать,редактировать,поворачивать,отражать,изменятьразмерыипропорции.
Вэкономическоманализеиспользуютсяглавнымобразомматематическиемодели,описывающиеизучаемоеявлениеилипроцессспомощьюуравнений,неравенств,функцийидругихматематическихсредств.Различаютматематическиемоделисколичественнымихарактеристиками,записаннымиввидеформулчисловыемоделисконкретнымичисловымихарактеристикамилогические,записанныеспомощьюлогическихвыражений,играфические,выраженныевграфическихобразах.Модели,реализованныеспомощьюэлектронно-вычислительныхмашин,называютмашинными,илиэлектронными.
Процесспостроенияконкретной,числовоймоделисостоитизопределениязависимостеймеждувходнымиивыходнымипараметрамисистемыотрасль,анализавлиянияотдельныхпараметровиопределенияосновныхпеременныхвеличинсучетомограничений.
Логическаямодельпредставлениязнанийсоздаетсясиспользованиемсвойствлогикипредикатов.Предикат–этофункция,принимающаятолькодвазначения:истинаиложь,ипредназначеннаядлявыражениясвойствобъектовилисвязеймеждуними;
Влогическихпредикатахприменяетсятерминвысказывание.Высказывание–выражение,вкоторомутверждаетсяилиотрицаетсяналичиекаких-либосвойствуобъекта.
Представлениеинформациивтабличнойформеширокораспространено.Информациявтаблицахобязательноупорядоченапокакому-топринципу.Например,вклассномжурнале−валфавитномпорядкефамилийучеников;врасписаниизанятий−поднямнеделииномерамуроковит.д.Такаяупорядоченностьпозволяетбыстронаходитьвтаблиценужныесведения.Информациявтаблицахобязательноупорядоченапокакому-топринципу.Например,вклассномжурнале−валфавитномпорядкефамилийучеников;врасписаниизанятий−поднямнеделииномерамуроковит.д.Такаяупорядоченностьпозволяетбыстронаходитьвтаблиценужныесведения[6].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обобщаяизложенныйматериалвработе,следуетотметитьследующиемоменты.
Информация,характеризующаяобъектилипроцесс,можетиметьразныйобъемиформупредставления,выражатьсяразличнымисредствами.Этомногообразиенастолькобезгранично,наскольковеликивозможностикаждогочеловекаиегофантазии.
Вестественныхнауках(физике,химииидр.)строятсяформальныемоделиявленийипроцессов.Вбольшинствеслучаевдляэтогоприменяетсяуниверсальныйматематическийязыкалгебраическихформул.Однаковнекоторыхслучаяхиспользуютсяспециализированныеформальныеязыки(вхимииязыкхимическихформул,вмузыкенотнаяграмотаит.д.).
Впроцессепознанияокружающегомирачеловечествопостоянноиспользуетмоделированиеиформализацию.Приизученииновогообъектасначалаобычностроитсяегоописательнаяинформационнаямодельнаестественномязыке,затемонаформализуется,тоестьвыражаетсясиспользованиемформальныхязыков.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК
1ИнформационныетехнологиивуправленииздравоохранениемРоссийскойФедерации/В.Ф.Мартыненко,Г.М.Вялкова,В.А.Полесский,идр.–М.:ГЭОТАР−Медиа,2009.–248с.
2Информационныетехнологиивфинансово-банковскойсфере.В.МВдовин,Л.Е.Суркова.–М.:ДашковиКо,2012.–304с.
3Кудинов,Ю.И.Основысовременнойинформатики.[Электронныйресурс]/Ю.И.Кудинов,Ф.Ф.Пащенко.−Электрон.дан.−СПб.:Лань,2016 – 254 с.
4СартасовЕ.М.Информационноеобществоипроблемыприкладнойинформатики:метод.указания/Е.МСартасов.;− Юж.-Урал.гос.ун-т,Каф.Информатика;ЮУрГУ– 357 с.
5КаширинаЕ.А.Информационныетехнологиивмашиностроении:метод.указанияклаб.работам/Е.А.Каширина;− Юж.−Урал.гос.ун−т,Миасс.фил.,Каф.Автомобилестроение;ЮУрГУ– 157 с.
5Информатикаиинформационныетехнологии[Текст]учеб.пособиедлявузовпонаправлению"Экономика"И.Г.Лесничаяидр.;подред.Ю.Д.Романовой;Моск.междунар.высш.шк.бизнеса"МИРБИС"(ин-т).−2-еизд.−М.:ЭКСМО,2006.−541с.
6Шикин,Е.В.Компьютернаяграфика.Полигональныемодели/Е.В.Шикин,А.В.Боресков.-М.:[неуказано],2013.−256 с.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 104; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!