Одним из инструментов познания окружающего мира является моделирование. Тема «Моделирование как метод распознавания» рассматривается в 9-уровневом курсе информатики. Некоторые аспекты моделирования, виды и этапы построения модели кратко описаны в данной статье.
Что такое моделирование
Понять всю сложность и многогранность реальных объектов окружающей действительности удобно с помощью инструментов моделирования. Моделирование как метод научного познания основано на принципе сосредоточения внимания на первичных свойствах объектов, являющихся предметом исследования, и абстрагирования от других свойств, не включенных в исследование.
При изучении конкретного объекта, процесса или явления задаются следующие вопросы:
- Как изменятся свойства изучаемого объекта, если он подвергнется внешнему воздействию?
- Какое воздействие необходимо оказать на объект, чтобы изменить его свойства?
- Какое состояние объекта и его окружения позволяет оптимизировать его свойства?
Ответы на эти вопросы получаются в процессе моделирования.
Область применения моделей
В процессе моделирования реальные объекты — прототипы — заменяются их искусственными образцами — моделями, в которых изучаемые свойства четко выражены, а свойства, незначительные или не являющиеся предметом исследования, не отражены. Свойства объекта, выявляемые с помощью модели, называются существенными.
Процесс создания и изучения моделей называется моделированием.
Моделирование применяется, когда нет возможности изучить реальный прототип путем измерения или наблюдения. Таким образом, они моделируют процессы, которые происходят в объекте исследования слишком быстро, например, газодинамические процессы при определенных условиях, или процессы, которые длятся настолько долго, что даже ста лет недостаточно для их наблюдения, например процессы движения земного шара корка.
Также изготавливаются модели объектов из мегамира и микромира, например, всем известный глобус – модель планеты Земля, а также модель микроскопического атома.
Популярным цифровым глобусом, который в реальном виде показывает поверхность Земли, является продукт Google Earth одноименной компании Google. Планета Земля является виртуальной моделью, в которой используются высокоточные изображения, полученные в результате спутниковой и аэрофотосъемки.
Хорошей идеей является создание моделей реальных объектов, производство которых слишком дорого, а также объектов, опасных для окружающих.
Виды моделей
В зависимости от способа отображения свойств модели различают:
- полномасштабные модели;
- информационные модели.
Если модель имеет физическую реализацию, то есть ее можно потрогать руками, такая модель называется полномасштабной.
Если модель существует только «на бумаге», то есть описывается с помощью наборов символов, формул и графических приемов, такая модель называется информационной.
Построение информационной модели осуществляется последовательно в два этапа:
- анализ реального объекта;
- формализация.
В результате анализа реального объекта в соответствии с целью моделирования выявляются существенные особенности, подлежащие изучению, и делается вывод об исключении из моделирования несущественных признаков, отсутствие которых не повлияет на результаты моделирования.
В процессе формализации на основе выбранных свойств свойства реального объекта заменяются его математическим или иным формальным описанием. То есть размеры, форма или процессы, происходящие в объекте, могут быть заданы с помощью формул или отображены графически на схемах, чертежах, эскизах.
в процессе моделирование следует четко придерживаться цели изучения и правильно осуществлять выбор существенных признаков.
Моделирование, как одно из научных направлений, уделяет большое внимание классификации информационных моделей.
В зависимости от предметной области, в которой строятся модели, различают, например, экономические, социальные и технические модели.
Если рассматривать показатель времени как критерий классификации, то модели можно разделить на:
- статический;
- динамичный.
В зависимости от способа выражения информационной модели она бывает:
- формальные модели;
- описательные модели.
Описательные модели задаются с использованием естественного языка, то есть описываются вербально.
Формальные модели представляются с помощью системы формальных языков. Например, основные функции, выраженные с помощью формул, позволяют получать знаковые модели. А использование графических инструментов при моделировании дает образные модели, которые могут выглядеть как рисунки или фотографии. При формальном моделировании вполне допустимо одновременно использовать и систему символов, и систему графических средств. Получаемые смешанные модели могут выглядеть как карты, диаграммы, рисунки, графики.
Что мы узнали?
Моделирование, как один из методов научного познания, позволяет изучать объекты реального мира с помощью их моделей, отражающих лишь существенные с точки зрения цели моделирования функции. Модели могут быть полномасштабными и информативными. В результате построения информационной модели реальный объект анализируется на предмет выявления существенных функций, а затем формализуется, в результате чего свойства объекта выражаются с помощью формальной системы описания. Существуют разные признаки классификации информационных моделей.
Комментирование закрыто