Что такое модель В каких случаях используется моделирование

Методы моделирования, виды и типы моделей

Чтобы выразить свойства прототипа, используют несколько подходов:

  1. Физическая копия – так получают натуральную модель (рисунок, фигура, видео). В эту группу входят манекены, муляжи, фигурки и макеты. Это копия предмета, размер может быть разным (соответствовать оригиналу, быть меньше или больше).

Такой подход позволяет передать характеристики внешнего вида (глобус – круглый), структуру или соотношение с другими составляющими (солнечная система), движение или поведение (радиоуправляемая модель).

Виды графических моделей: карты, схемы, графики, фотографии, диаграммы, таблицы и многое другое.

  1. Информационную модель получают при помощи любого из способов кодирования информации (описание словами, математический расчет, схема, чертеж, плоский или пространственный, компьютерная программа). Признаки, которые в материальной копии можно увидеть, потрогать, в информационной модели выражены при помощи знаков.

Если описание идет при помощи букв (родной или иностранный язык), то используют разговорный, научный или литературный стили. Если при помощи символов и цифр, то это знаковые информационные модели. Например, математические замеры, расчеты формы или скорости движения. Они позволяют выражать физические и геометрические параметры, происходящие химические или биохимические процессы.

Прогрессивным направлением является создание программ для моделирования. Это позволяет написать приложение, в которое вносятся различные параметры, а в результате получается модель процесса или явления.

При изучении глобального потепления ученые используют только компьютерное моделирование. Специалисты вносят показатели температуры по годам, повышение уровня Мирового океана, истощение озонового слоя Земли и повышение солнечной радиации. В результате программа с высокой точностью прогнозирует, как именно будет меняться климат планеты через 10-100 лет, сколько километров ледников растает.

  1. Смешанные копии более распространены, так как большинство типов информационных моделей сложные, при помощи лишь одного метода выразить его характеристики непросто.

Видео

Моделирование — это

Моделирование — это метод познания. Он заключается в исследовании предметов, систем, процессов и явлений на основе их моделей.

Вот мы возвели небоскреб в зоне с высокой сейсмической активностью. Теперь хотим выяснить, выдержит ли постройка толчки земной коры. Как это сделать? Проведем эксперимент: произведем подрыв, чтобы вызвать землетрясение. Если здание устоит — все хорошо.

Но вот проблема — затея дорогостоящая, может привести к человеческим жертвам, уничтожить сам предмет исследования. Гораздо проще создать модель небоскреба в компьютерной программе, задать силу виртуального землетрясения и проверить устойчивость, не вставая с дивана.

Что можно моделировать:

Что можно моделировать:

  1. физические объекты (машины, самолеты, здания, атом);
  2. динамические процессы (эволюция человечества, развитие экономики);
  3. явления (цунами, торнадо);
  4. поведение (как поведут себя покупатели, если повысим цены).

Виды и цели моделирования в информатике

  • учебное моделирование — это процесс, который необходим для обучения студентов, учеников и других обучающихся людей;
  • моделирование для опытов — это процесс, при котором необходимо выяснить влияние на реальный объект каких-либо изменений в его сущность;
  • имитационное моделирование — это процесс, при котором происходит имитация реального объекта с максимальным количеством его свойств для предугадывания исхода какого-либо события с объектом;
  • игровое моделирование — это моделирование объектов для их использования в игровой индустрии;
  • научно-техническое моделирование — это процесс, который применяется в различных научных исследованиях.

Моделирование помогает:

  • проектировать новые реальные объекты, на основе уже имеющихся моделей (проектировать новые автомобили); 
  • проводить расчеты последствий после внесения изменений в реальные объекты (что будет, если пересадить автомобиль на атомное топливо);
  • обеспечить подтверждение эффективности принятых решений (электромобили лучше дизельных автомобилей);
  • представлять материальные предметы (проект жилого дома);
  •  и др.

Моделирование в информатике не происходит просто так, оно всегда преследует цель решить какую-то поставленную задачу. Задачи, которые решает моделирование, делятся на 2 большие группы:

  1. Прямые задачи. Это задачи, в которых задаются точные исходные данные и условия, и они требуют конкретного ответа. Например, такой задачей будет поиск ответа на вопрос: «Что будет, если мы сделаем так-то и так-то?». Результатом такой задачи будет один ответ или одно решение.
  2. Обратные задачи. Это задачи без конкретных исходных данных и условий. Такими задачами будет поиск ответа на вопрос: «Как можно улучшить что-либо?». Результатом таких задач может быть множество решений.

Когда применяется моделирование

Зачем экспериментировать с моделями, когда есть оригинал?

Существуют ситуации, когда без построения модели не обойтись:

  1. предмет очень маленький или, наоборот, большой (атомы, планеты солнечной системы, вселенная);
  2. изучение последствий гипотетического явления, которое может возникнуть в будущем (что будет, если закончится вся нефть на планете);
  3. предмет уже не существует (мамонты, динозавры, первобытные люди);
  4. в ходе экспериментов оригинал может быть уничтожен (выдержит ли бункер попадание снаряда);
  5. объект еще не создан (проектируемое здание, бизнес на стадии идеи);
  6. исследуется сложная система, имеющая много особенностей и взаимосвязей, которые нужно отбросить для целей изучения (карта местности, человек);
  7. процесс идет чересчур стремительно или медленно (исследование тахионов — частиц, которые могут двигаться быстрее скорости света).

Теги