Βασικές έννοιες μοντελοποίησης

Η έννοια του μοντέλου

Μοντέλο- πρόκειται για κάποια απλοποιημένη ομοιότητα ενός πραγματικού αντικειμένου, φαινομένου ή διαδικασίας.

Μοντέλο- αυτό είναι ένα τέτοιο υλικό ή διανοητικά αναπαριστώμενο αντικείμενο που αντικαθιστά το αρχικό αντικείμενο για τους σκοπούς της μελέτης του, ενώ διατηρεί ορισμένα από τα τυπικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες του πρωτοτύπου που είναι σημαντικά για αυτήν τη μελέτη.

Ένα καλοφτιαγμένο μοντέλο, κατά κανόνα, είναι πιο προσιτό για έρευνα από ένα πραγματικό αντικείμενο (για παράδειγμα, όπως η οικονομία μιας χώρας, το ηλιακό σύστημα κ.λπ.). Ένας άλλος, όχι λιγότερο σημαντικός σκοπός του μοντέλου είναι ότι βοηθά στον εντοπισμό των πιο σημαντικών παραγόντων που σχηματίζουν ορισμένες ιδιότητες του αντικειμένου. Το μοντέλο σάς επιτρέπει επίσης να μάθετε πώς να ελέγχετε ένα αντικείμενο, κάτι που είναι σημαντικό σε περιπτώσεις όπου ο πειραματισμός με ένα αντικείμενο είναι άβολος, δύσκολος ή αδύνατος (για παράδειγμα, όταν το πείραμα έχει μεγάλη διάρκεια ή όταν υπάρχει κίνδυνος να φέρετε το αντικείμενο σε ανεπιθύμητη ή μη αναστρέψιμη κατάσταση).

Έτσι, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι απαιτείται μοντέλοπρος την:

• κατανοήσουν πώς είναι διατεταγμένο ένα συγκεκριμένο αντικείμενο - ποια είναι η δομή του, οι βασικές του ιδιότητες, οι νόμοι ανάπτυξης και η αλληλεπίδραση με τον έξω κόσμο.
• να μάθουν να διαχειρίζονται ένα αντικείμενο ή μια διαδικασία και να προσδιορίζουν τις καλύτερες μεθόδους διαχείρισης για δεδομένους στόχους και κριτήρια (βελτιστοποίηση).
• να προβλέψει τις άμεσες και έμμεσες συνέπειες της εφαρμογής καθορισμένων μεθόδων και μορφών επιπτώσεων σε ένα αντικείμενο, διαδικασία.

Δομήείναι ένας συγκεκριμένος τρόπος συνδυασμού στοιχείων που συνθέτουν ένα ενιαίο σύνθετο αντικείμενο.

Σύστημαείναι ένα σύνθετο αντικείμενο, το οποίο είναι μια συλλογή αλληλένδετων στοιχείων που συνδυάζονται σε μια συγκεκριμένη δομή.

Στο σχολικό βιβλίο "Πληροφορική Βαθμός 9" της N.V. Makarova, προτείνεται η ακόλουθη ταξινόμηση μοντέλων.

Εκπαίδευση:οπτικά βοηθήματα, διάφορους προσομοιωτές, εκπαιδευτικά προγράμματα.

Εμπειρος:μειωμένα ή μεγεθυσμένα αντίγραφα του υπό μελέτη αντικειμένου για περαιτέρω μελέτη (μοντέλα πλοίου, αυτοκινήτου, αεροσκάφους, υδροηλεκτρικού σταθμού).

Επιστημονική και τεχνικήδημιουργούνται μοντέλα για τη μελέτη διεργασιών και φαινομένων (μια βάση για τη δοκιμή τηλεοράσεων, ένα σύγχροτρο - ένας επιταχυντής ηλεκτρονίων κ.λπ.).

Παιχνίδι:στρατιωτικά, οικονομικά, αθλητικά, επαγγελματικά παιχνίδια.

Μίμηση:αντικατοπτρίζουν την πραγματικότητα με ποικίλους βαθμούς ακρίβειας (δοκιμάζοντας ένα νέο φάρμακο σε μια σειρά πειραμάτων σε ποντίκια· πειράματα για την εισαγωγή μιας νέας τεχνολογίας στην παραγωγή).

Στατικό μοντέλο- μοντέλο αντικειμένου σε μια δεδομένη στιγμή.

Δυναμικό μοντέλοσας επιτρέπει να βλέπετε αλλαγές σε ένα αντικείμενο με την πάροδο του χρόνου.

μοντέλο υλικούείναι η φυσική ομοιότητα ενός αντικειμένου. Αναπαράγουν τις γεωμετρικές και φυσικές ιδιότητες του πρωτοτύπου (γεμισμένα πτηνά, ανδρείκελα ζώων, εσωτερικά όργανα του ανθρώπινου σώματος, γεωγραφικούς και ιστορικούς χάρτες, διάγραμμα του ηλιακού συστήματος).

μοντέλο πληροφοριών- αυτό είναι ένα σύνολο πληροφοριών που χαρακτηρίζει τις ιδιότητες και τις καταστάσεις ενός αντικειμένου, διαδικασίας, φαινομένου, καθώς και τη σχέση με τον έξω κόσμο.

Οποιοδήποτε μοντέλο πληροφοριών περιέχει μόνο βασικές πληροφορίες για το αντικείμενο, λαμβάνοντας υπόψη τον σκοπό για τον οποίο δημιουργήθηκε. Τα μοντέλα πληροφοριών του ίδιου αντικειμένου, σχεδιασμένα για διαφορετικούς σκοπούς, μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικά.

λεκτικό μοντέλο- μοντέλο πληροφοριών σε νοητική ή συνομιλητική μορφή.

εικονικό μοντέλο- μοντέλο πληροφοριών που εκφράζεται με ειδικά σημάδια, π.χ. μέσω οποιασδήποτε επίσημης γλώσσας. Εμβληματικά μοντέλα είναι σχέδια, κείμενα, γραφήματα, γραφήματα, πίνακες...

μοντέλο υπολογιστή- ένα μοντέλο που υλοποιείται μέσω του περιβάλλοντος λογισμικού.

Πριν από την κατασκευή ενός μοντέλου ενός αντικειμένου (φαινόμενο, διεργασία), είναι απαραίτητο να ξεχωρίσετε τα συστατικά στοιχεία του και τις μεταξύ τους συνδέσεις (για τη διεξαγωγή ανάλυσης συστήματος) και να "μεταφραστεί" η δομή που προκύπτει σε κάποια προκαθορισμένη μορφή - για να επισημοποιήσετε τις πληροφορίες .

Επισημοποίηση- αυτή είναι η διαδικασία ανάδειξης και μετάφρασης της εσωτερικής δομής ενός αντικειμένου, φαινομένου ή διαδικασίας σε μια συγκεκριμένη δομή πληροφοριών - μια φόρμα.

Η διαδικασία κατασκευής μοντέλου ονομάζεται πρίπλασμα.

Η μοντελοποίηση ως μέθοδος επιστημονικής γνώσης

Η μοντελοποίηση στην επιστημονική έρευνα άρχισε να χρησιμοποιείται στην αρχαιότητα και σταδιακά κατέλαβε όλους τους νέους τομείς της επιστημονικής γνώσης: τεχνικό σχέδιο, κατασκευή και αρχιτεκτονική, αστρονομία, φυσική, χημεία, βιολογία και, τέλος, κοινωνικές επιστήμες. Ο όρος «μοντέλο» χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας και έχει πολλές σημασίες.

Μοντέλο- αυτό είναι ένα τέτοιο υλικό ή διανοητικά αναπαριστώμενο αντικείμενο που, στη διαδικασία της έρευνας, αντικαθιστά το αρχικό αντικείμενο, έτσι ώστε η άμεση μελέτη του να παρέχει νέα γνώση για το αρχικό αντικείμενο.

Υπό πρίπλασμαείναι κατανοητή η διαδικασία κατασκευής, μελέτης και εφαρμογής μοντέλων. Σχετίζεται στενά με κατηγορίες όπως η αφαίρεση, η αναλογία, η υπόθεση κ.λπ. Η διαδικασία μοντελοποίησης περιλαμβάνει απαραιτήτως την κατασκευή αφαιρέσεων και συμπεράσματα κατ' αναλογία και την κατασκευή επιστημονικών υποθέσεων.

Το κύριο χαρακτηριστικό της μοντελοποίησης είναι ότι είναι μια μέθοδος έμμεσης γνώσης με τη βοήθεια αντικειμένων μεσολάβησης. Το μοντέλο λειτουργεί ως ένα είδος εργαλείου γνώσης, το οποίο ο ερευνητής βάζει ανάμεσα στον εαυτό του και στο αντικείμενο και με τη βοήθεια του οποίου μελετά το αντικείμενο που τον ενδιαφέρει. Αυτό το χαρακτηριστικό της μεθόδου μοντελοποίησης είναι που καθορίζει τις συγκεκριμένες μορφές χρήσης αφαιρέσεων, αναλογιών, υποθέσεων και άλλων κατηγοριών και μεθόδων γνωστικής γνώσης.

Η μοντελοποίηση είναι μια κυκλική διαδικασία. Αυτό σημαίνει ότι τον πρώτο κύκλο τεσσάρων σταδίων μπορεί να ακολουθήσει ένας δεύτερος, ένας τρίτος κ.ο.κ. Ταυτόχρονα, οι γνώσεις για το υπό μελέτη αντικείμενο διευρύνονται και τελειοποιούνται και το αρχικό μοντέλο βελτιώνεται σταδιακά. Οι ελλείψεις που διαπιστώθηκαν μετά τον πρώτο κύκλο μοντελοποίησης, λόγω ελάχιστης γνώσης του αντικειμένου και λαθών στην κατασκευή του μοντέλου, μπορούν να διορθωθούν σε επόμενους κύκλους. Η μεθοδολογία μοντελοποίησης, λοιπόν, περιέχει μεγάλες ευκαιρίες για αυτο-ανάπτυξη.

Η κατασκευή μοντέλων είναι μια διαδικασία. Τα κύρια βήματα σε αυτή τη διαδικασία είναι ο ορισμός του προβλήματος, η κατασκευή, η επικύρωση, η εφαρμογή και η ενημέρωση του μοντέλου.

Διατύπωση του προβλήματος.Το πρώτο και πιο σημαντικό βήμα για τη δημιουργία ενός μοντέλου που μπορεί να δώσει μια σωστή λύση σε ένα πρόβλημα διαχείρισης είναι η διαμόρφωση ενός προβλήματος. Η σωστή χρήση των μαθηματικών ή του υπολογιστή δεν ωφελεί παρά μόνο εάν διαγνωστεί με ακρίβεια το ίδιο το πρόβλημα. Η σωστή διατύπωση του προβλήματος είναι ακόμη πιο σημαντική από τη λύση του. Για να βρείτε μια αποδεκτή ή βέλτιστη λύση σε ένα πρόβλημα, πρέπει να γνωρίζετε σε τι αποτελείται. Όσο απλή και διαφανής είναι αυτή η δήλωση, πάρα πολλοί ειδικοί αγνοούν το προφανές. Εκατομμύρια δολάρια ξοδεύονται κάθε χρόνο αναζητώντας κομψές και στοχαστικές απαντήσεις σε λάθος ερωτήσεις. Επιπλέον, μόνο και μόνο επειδή ο διαχειριστής γνωρίζει την ύπαρξη ενός προβλήματος, δεν συνεπάγεται καθόλου ότι το πραγματικό πρόβλημα έχει εντοπιστεί. Ο ηγέτης πρέπει να είναι σε θέση να διακρίνει τα συμπτώματα από τα αίτια.

Πρότυπο κτίριο.Μετά τη σωστή διατύπωση του προβλήματος, το επόμενο βήμα στη διαδικασία είναι η κατασκευή ενός μοντέλου. Ο προγραμματιστής πρέπει να καθορίσει τον κύριο σκοπό του μοντέλου, ποια πρότυπα εξόδου ή πληροφορίες αναμένεται να ληφθούν χρησιμοποιώντας το μοντέλο, προκειμένου να βοηθήσει τη διοίκηση να λύσει το πρόβλημα που αντιμετωπίζει. Είναι επίσης απαραίτητο να καθοριστεί ποιες πληροφορίες απαιτούνται για την κατασκευή ενός μοντέλου που να πληροί αυτούς τους στόχους και να παράγει τις επιθυμητές πληροφορίες στην έξοδο.

Έλεγχος εγκυρότητας του μοντέλου.Μόλις κατασκευαστεί το μοντέλο, θα πρέπει να ελεγχθεί για την εγκυρότητά του. Μια πτυχή της επικύρωσης είναι να προσδιοριστεί πόσο καλά ταιριάζει το μοντέλο με τον πραγματικό κόσμο. Ο διαχειριστής επιστήμονας πρέπει να καθορίσει εάν όλα τα βασικά στοιχεία της πραγματικής κατάστασης είναι ενσωματωμένα στο μοντέλο. Η δοκιμή πολλών μοντέλων διαχείρισης έχει δείξει ότι δεν είναι τέλεια επειδή δεν καλύπτουν όλες τις σχετικές μεταβλητές. Φυσικά, όσο καλύτερα το μοντέλο αντικατοπτρίζει τον πραγματικό κόσμο, τόσο μεγαλύτερες είναι οι δυνατότητές του ως εργαλείου για να βοηθήσει τον διευθυντή να λάβει μια καλή απόφαση, υποθέτοντας ότι το μοντέλο δεν είναι πολύ δύσκολο στη χρήση. Η δεύτερη πτυχή της επικύρωσης του μοντέλου έχει να κάνει με τον καθορισμό του βαθμού στον οποίο οι πληροφορίες που παρέχει πραγματικά βοηθούν τη διοίκηση να αντιμετωπίσει το πρόβλημα.

Εφαρμογή του μοντέλου.Μετά την επικύρωση, το μοντέλο είναι έτοιμο για χρήση. Κανένα μοντέλο επιστήμης διαχείρισης δεν μπορεί να θεωρηθεί ότι έχει κατασκευαστεί επιτυχώς έως ότου γίνει αποδεκτό, κατανοητό και εφαρμοστεί στην πράξη. Αυτό φαίνεται προφανές, αλλά συχνά αποδεικνύεται ότι είναι μια από τις πιο ανησυχητικές πτυχές μιας κατασκευής.

Η μοντελοποίηση είναι μια μέθοδος γνώσης του περιβάλλοντος κόσμου, η οποία μπορεί να αποδοθεί σε γενικές επιστημονικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται τόσο στο εμπειρικό όσο και στο θεωρητικό επίπεδο της γνώσης. Κατά την κατασκευή και τη μελέτη του μοντέλου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σχεδόν όλες οι άλλες μέθοδοι γνώσης.

Ένα μοντέλο (από το λατινικό modulus - μέτρο, δείγμα, νόρμα) νοείται ως ένα τέτοιο υλικό ή νοητικά αντιπροσωπευόμενο αντικείμενο που, στη διαδικασία της γνωστικής (μελέτης), αντικαθιστά το αρχικό αντικείμενο, διατηρώντας μερικά από τα τυπικά χαρακτηριστικά του που είναι σημαντικά για αυτό. μελέτη. Η διαδικασία κατασκευής και χρήσης ενός μοντέλου ονομάζεται μοντελοποίηση.

Στην ανάλυση συστήματος, η μοντελοποίηση θεωρείται ως η κύρια μέθοδος επιστημονικής γνώσης, που σχετίζεται με τη βελτίωση των μεθόδων απόκτησης και στερέωσης πληροφοριών σχετικά με τα υπό μελέτη αντικείμενα, καθώς και με την απόκτηση νέας γνώσης με βάση πειράματα μοντέλων. Σήμερα, τα περισσότερα μοντέλα αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας τεχνολογία υπολογιστών και τεχνολογία υπολογιστών, τέτοια μοντέλα αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας προγράμματα ή μπορούν να λειτουργήσουν τα ίδια ως πρόγραμμα.

Κατά την κατασκευή ενός μοντέλου, ο ερευνητής προχωρά πάντα από τους καθορισμένους στόχους, λαμβάνει υπόψη μόνο τους πιο σημαντικούς παράγοντες για την επίτευξή τους. Επομένως, οποιοδήποτε μοντέλο δεν είναι πανομοιότυπο με το αρχικό αντικείμενο και, ως εκ τούτου, είναι ελλιπές, αφού κατά την κατασκευή του, ο ερευνητής έλαβε υπόψη μόνο τους πιο σημαντικούς παράγοντες από τη σκοπιά του.

Ο πιο σημαντικός και πιο κοινός σκοπός των μοντέλων είναι η εφαρμογή τους στη μελέτη και πρόβλεψη της συμπεριφοράς πολύπλοκων διεργασιών και φαινομένων. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ορισμένα αντικείμενα και φαινόμενα δεν μπορούν καθόλου να μελετηθούν άμεσα. Ένας άλλος, όχι λιγότερο σημαντικός, σκοπός των μοντέλων είναι ότι βοηθούν στον εντοπισμό των πιο σημαντικών παραγόντων που σχηματίζουν ορισμένες ιδιότητες ενός αντικειμένου, καθώς το ίδιο το μοντέλο αντικατοπτρίζει μόνο μερικά από τα κύρια χαρακτηριστικά του αρχικού αντικειμένου, τα οποία πρέπει να λαμβάνονται υπόψη όταν μελέτη μιας συγκεκριμένης διαδικασίας ή φαινομένου. . Το μοντέλο σάς επιτρέπει να μάθετε πώς να ελέγχετε σωστά ένα αντικείμενο δοκιμάζοντας διάφορες επιλογές ελέγχου. Η χρήση ενός πραγματικού αντικειμένου για αυτό είναι συχνά επικίνδυνη ή απλά αδύνατη. Εάν οι ιδιότητες ενός αντικειμένου αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου, τότε το έργο της πρόβλεψης των καταστάσεων ενός τέτοιου αντικειμένου υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων αποκτά ιδιαίτερη σημασία.

Ο σκοπός της προσομοίωσης υπαγορεύει ποιες πτυχές του πρωτοτύπου πρέπει να αντικατοπτρίζονται στο μοντέλο. Διαφορετικοί στόχοι αντιστοιχούν σε διαφορετικά μοντέλα του ίδιου αντικειμένου.

Τα μοντέλα μπορούν να χτιστούν μέσω της σκέψης (αφηρημένα μοντέλα) ή μέσω του υλικού κόσμου (πραγματικά μοντέλα). Ξεχωριστή θέση ανάμεσα στα αφηρημένα μοντέλα κατέχουν τα γλωσσικά μοντέλα. Η ασάφεια, η ασάφεια της φυσικής γλώσσας, που είναι τόσο χρήσιμη σε πολλές περιπτώσεις, μπορεί να εμποδίσει κάποια είδη πρακτικής. Τότε δημιουργούνται πιο ακριβείς (επαγγελματικές) γλώσσες, μια ολόκληρη ιεραρχία γλωσσών, όλο και πιο ακριβείς, με αποκορύφωμα μια ιδανικά επισημοποιημένη γλώσσα των μαθηματικών.

Το 1870, το Βρετανικό Ναυαρχείο καθέλκυσε ένα νέο θωρηκτό, το Captain. Το πλοίο βγήκε στη θάλασσα και ανατράπηκε. Το πλοίο και όλοι οι άνθρωποι σε αυτό χάθηκαν. Αυτό ήταν εντελώς απροσδόκητο για όλους, εκτός από τον Άγγλο ναυπηγό επιστήμονα W. Reid, ο οποίος είχε προηγουμένως διενεργήσει έρευνα σε ένα μοντέλο αρμαντίλλου και διαπίστωσε ότι το πλοίο θα αναποδογύριζε ακόμη και με ένα ελαφρύ κύμα. Όμως οι άρχοντες από το Ναυαρχείο δεν πίστεψαν τον επιστήμονα, ο οποίος φαινόταν να κάνει επιπόλαια πειράματα με το «παιχνίδι». Και κάτι κακό έγινε...

Τα μοντέλα και το μόντελινγκ έχουν χρησιμοποιηθεί από την ανθρωπότητα εδώ και πολύ καιρό. Με τη βοήθεια μοντέλων και σχέσεων μοντέλων, αναπτύχθηκαν ομιλούμενες γλώσσες, γραφή και γραφικά. Τα βραχογραφήματα των προγόνων μας, μετά οι πίνακες και τα βιβλία είναι πρότυπα, ενημερωτικές μορφές μεταφοράς της γνώσης για τον περιβάλλοντα κόσμο στις επόμενες γενιές. Τα μοντέλα χρησιμοποιούνται στη μελέτη σύνθετων φαινομένων, διαδικασιών, στο σχεδιασμό νέων δομών. Ένα καλοφτιαγμένο μοντέλο, κατά κανόνα, είναι πιο προσιτό για έρευνα παρά ένα πραγματικό αντικείμενο. Επιπλέον, ορισμένα αντικείμενα δεν μπορούν να μελετηθούν καθόλου άμεσα: τα πειράματα με την οικονομία της χώρας για εκπαιδευτικούς σκοπούς είναι απαράδεκτα, για παράδειγμα. τα πειράματα με το παρελθόν ή, ας πούμε, με τους πλανήτες του ηλιακού συστήματος κ.λπ., είναι βασικά ανέφικτα.

Το μοντέλο σάς επιτρέπει να μάθετε πώς να εργάζεστε σωστά με ένα αντικείμενο δοκιμάζοντας διάφορες επιλογές ελέγχου στο μοντέλο του. Ο πειραματισμός με ένα πραγματικό αντικείμενο για αυτόν τον σκοπό είναι στην καλύτερη περίπτωση άβολος και συχνά απλώς επιβλαβής ή και αδύνατος για διάφορους λόγους (μεγάλη χρονική διάρκεια του πειράματος, κίνδυνος να φέρει το αντικείμενο σε ανεπιθύμητη και μη αναστρέψιμη κατάσταση κ.λπ.)

Μοντέλο- αυτό είναι ένα υλικό ή διανοητικά αναπαριστώμενο αντικείμενο που αντικαθιστά το αρχικό αντικείμενο στη διαδικασία της μελέτης και διατηρεί τα τυπικά του χαρακτηριστικά που είναι σημαντικά για αυτήν τη μελέτη. Η διαδικασία κατασκευής ενός μοντέλου ονομάζεται μοντελοποίηση.

Με άλλα λόγια, πρίπλασμαείναι η διαδικασία μελέτης της δομής και των ιδιοτήτων του πρωτοτύπου με τη βοήθεια ενός μοντέλου. Εδώ είναι μια από τις πιθανές ταξινομήσεις μοντέλων.

Διακρίνω υλικόκαι τέλειο μόντελινγκ. Η μοντελοποίηση υλικού, με τη σειρά της, χωρίζεται σε φυσικόςκαι αναλογικόπρίπλασμα.

ΦυσικόςΣυνηθίζεται να ονομάζουμε μοντελοποίηση, στην οποία ένα πραγματικό αντικείμενο έρχεται σε αντίθεση με το μεγεθυσμένο ή μειωμένο αντίγραφό του, το οποίο επιτρέπει την έρευνα (κατά κανόνα, σε εργαστηριακές συνθήκες) με τη βοήθεια της μετέπειτα μεταφοράς των ιδιοτήτων των μελετημένων διαδικασιών και φαινομένων από μοντέλο προς αντικείμενο με βάση τη θεωρία της ομοιότητας. Παραδείγματα μοντέλων αυτού του είδους είναι: στην αστρονομία - ένα πλανητάριο, στην αρχιτεκτονική - μακέτες κτιρίων, στην κατασκευή αεροσκαφών - μοντέλα αεροσκαφών κ.λπ.

Αναλογική προσομοίωσηβασίζεται στην αναλογία διεργασιών και φαινομένων που έχουν διαφορετική φυσική φύση, αλλά περιγράφονται τυπικά με τον ίδιο τρόπο (από τις ίδιες μαθηματικές εξισώσεις).

Είναι θεμελιωδώς διαφορετικό από τη μοντελοποίηση θέματος. τέλειο μόντελινγκ, που βασίζεται όχι στην υλική αναλογία του αντικειμένου και του μοντέλου, αλλά στην αναλογία του ιδανικού, νοητού. Ο κύριος τύπος ιδανικής μοντελοποίησης είναι η μοντελοποίηση σημαδιών.

Εικονικήμοντελοποίηση ονομάζεται, χρησιμοποιώντας ως μοντέλα μετασχηματισμούς σημάτων κάθε είδους: διαγράμματα, γραφήματα, σχέδια, τύπους, σύνολα χαρακτήρων.

Ο πιο σημαντικός τύπος μοντελοποίησης σημείων είναι μαθηματική μοντελοποίηση, στο οποίο η μελέτη του αντικειμένου πραγματοποιείται μέσω ενός μοντέλου διατυπωμένου στη γλώσσα των μαθηματικών. Ένα κλασικό παράδειγμα μαθηματικής μοντελοποίησης είναι η περιγραφή και η μελέτη των νόμων της Νευτώνειας μηχανικής μέσω των μαθηματικών.

Παράδειγμα

Κοιτάξτε την παρακάτω καταχώρηση και προσπαθήστε να προσδιορίσετε τι κρύβεται πίσω από αυτά τα σημάδια:

a 1 x 1 + b 1 x 2 = c 1
a 2 x 1 + b 2 x 2 = c 2
Οι απαντήσεις που λαμβάνονται από άτομα με διαφορετικές ειδικότητες θα διαφέρουν πολύ. Εδώ είναι μερικές από τις επιλογές.

Μαθηματικός: «Πρόκειται για ένα σύστημα δύο γραμμικών αλγεβρικών εξισώσεων σε δύο άγνωστα, αλλά τι ακριβώς εκφράζει, δεν μπορώ να πω».

Ηλεκτρολόγος μηχανικός: "Αυτές είναι οι εξισώσεις ηλεκτρικής τάσης ή ρευμάτων με ενεργές τάσεις."

Μηχανολόγος μηχανικός: "Αυτές είναι οι εξισώσεις για την ισορροπία δυνάμεων για ένα σύστημα μοχλών ή ελατηρίων."

πολιτικός μηχανικός: "Αυτές είναι εξισώσεις που σχετίζονται με τις δυνάμεις παραμόρφωσης σε κάποιο είδος κτιριακής δομής."

Ποια από τις απαντήσεις είναι σωστή; Μην εκπλαγείτε, αλλά καθένα από αυτά είναι αληθινό κατά κάποιο τρόπο. Όλα εξαρτώνται από το τι κρύβεται πίσω από τους σταθερούς συντελεστές a, b, c και τα σύμβολα των αγνώστων x 1 και x 2 .

Για την κατασκευή μοντέλων χρησιμοποιούνται δύο αρχές: επαγωγικός(από το γενικό στο ειδικό) και επαγωγικός(από το ειδικό στο γενικό). Η πρώτη προσέγγιση εξετάζει μια ειδική περίπτωση ενός γνωστού θεμελιώδους μοντέλου, το οποίο προσαρμόζεται στις συνθήκες του μοντελοποιημένου αντικειμένου, λαμβάνοντας υπόψη συγκεκριμένες συνθήκες. Η δεύτερη μέθοδος περιλαμβάνει υποθέσεις, αποσύνθεση ενός σύνθετου αντικειμένου, ανάλυση και στη συνέχεια σύνθεση. Εδώ, η ομοιότητα, η αναζήτηση αναλογιών και τα συμπεράσματα χρησιμοποιούνται ευρέως για να διαμορφωθούν τυχόν μοτίβα με τη μορφή υποθέσεων σχετικά με τη συμπεριφορά του συστήματος.

Η τεχνολογία μοντελοποίησης απαιτεί από τον ερευνητή να μπορεί να διατυπώνει σωστά προβλήματα και εργασίες, να προβλέπει αποτελέσματα, να κάνει λογικές εκτιμήσεις, να επισημαίνει τους κύριους και δευτερεύοντες παράγοντες για την κατασκευή μοντέλων, να βρίσκει αναλογίες και να τις εκφράζει στη γλώσσα των μαθηματικών.

Στον σύγχρονο κόσμο, η διαδικασία της προσομοίωσης υπολογιστή χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο, η οποία περιλαμβάνει τη χρήση τεχνολογίας υπολογιστών για τη διεξαγωγή πειραμάτων με το μοντέλο.

Ένα μοντέλο είναι ένα τέτοιο υλικό ή διανοητικά αναπαριστώμενο αντικείμενο που, στη διαδικασία της μελέτης, αντικαθιστά το αρχικό αντικείμενο, διατηρώντας μερικά από τα τυπικά χαρακτηριστικά του που είναι σημαντικά για αυτήν τη μελέτη. Ένα μοντέλο είναι μια απλοποιημένη αναπαράσταση ενός πραγματικού αντικειμένου, διαδικασίας ή φαινομένου. Τι είναι ένα μοντέλο;

Το μοντέλο είναι απαραίτητο για να: Κατανοήσουμε πώς είναι διατεταγμένο ένα συγκεκριμένο αντικείμενο - ποια είναι η δομή του, οι βασικές του ιδιότητες, οι νόμοι ανάπτυξης και η αλληλεπίδρασή του με τον περιβάλλοντα κόσμο. Μάθετε να διαχειρίζεστε ένα αντικείμενο ή μια διαδικασία και να προσδιορίζετε τις καλύτερες μεθόδους διαχείρισης για δεδομένους στόχους και κριτήρια (βελτιστοποίηση). Προβλέψτε τις άμεσες και έμμεσες συνέπειες της εφαρμογής των καθορισμένων μεθόδων και μορφών επιπτώσεων στο αντικείμενο. Κανένα μοντέλο δεν μπορεί να αντικαταστήσει το ίδιο το φαινόμενο, αλλά κατά την επίλυση ενός προβλήματος, όταν μας ενδιαφέρει μια συγκεκριμένη ιδιότητα της διαδικασίας ή του φαινομένου που μελετάται, το μοντέλο αποδεικνύεται χρήσιμο, και μερικές φορές το μόνο εργαλείο για έρευνα, γνώση.

Η διαδικασία κατασκευής ενός μοντέλου ονομάζεται μοντελοποίηση, με άλλα λόγια, μοντελοποίηση είναι η διαδικασία μελέτης της δομής και των ιδιοτήτων του πρωτοτύπου με τη βοήθεια ενός μοντέλου. Η τεχνολογία μοντελοποίησης απαιτεί από τον ερευνητή να μπορεί να θέτει προβλήματα και εργασίες, να προβλέπει τα αποτελέσματα της έρευνας, να κάνει λογικές εκτιμήσεις, να επισημαίνει τους κύριους και δευτερεύοντες παράγοντες για την κατασκευή μοντέλων, να επιλέγει αναλογίες και μαθηματικές διατυπώσεις, να λύνει προβλήματα χρησιμοποιώντας συστήματα υπολογιστών και να αναλύει πειράματα υπολογιστή. Πρίπλασμα

Μοντελοποίηση υλικού Η υλική (φυσική) μοντελοποίηση ονομάζεται συνήθως μοντελοποίηση, στην οποία ένα πραγματικό αντικείμενο έρχεται σε αντίθεση με το μεγεθυσμένο ή μειωμένο αντίγραφό του, το οποίο επιτρέπει την έρευνα (κατά κανόνα, σε εργαστηριακές συνθήκες) με τη βοήθεια της μετέπειτα μεταφοράς των ιδιοτήτων του μελετημένου διεργασίες και φαινόμενα από μοντέλο σε αντικείμενο με βάση τη θεωρία της ομοιότητας.

Τύποι μοντελοποίησης Η ιδανική μοντελοποίηση βασίζεται όχι στην υλική αναλογία του αντικειμένου και του μοντέλου, αλλά στην αναλογία του ιδανικού, νοητού. Η υπογεγραμμένη μοντελοποίηση είναι η μοντελοποίηση που χρησιμοποιεί μετασχηματισμούς σημάτων οποιουδήποτε είδους ως μοντέλα: διαγράμματα, γραφήματα, σχέδια, τύπους, σύνολα συμβόλων. Η μαθηματική μοντελοποίηση είναι μια μοντελοποίηση στην οποία η μελέτη ενός αντικειμένου πραγματοποιείται μέσω ενός μοντέλου διατυπωμένου στη γλώσσα των μαθηματικών: περιγραφή και μελέτη των νόμων της Νευτώνειας μηχανικής μέσω μαθηματικών τύπων.

Πεδίο χρήσης Εκπαιδευτικά: οπτικά βοηθήματα, εκπαιδευτικά προγράμματα, διάφοροι προσομοιωτές. Έμπειρο: ένα μοντέλο πλοίου δοκιμάζεται στην πισίνα για να προσδιοριστεί η σταθερότητα του πλοίου κατά την κύλιση. Επιστημονική και τεχνική: ένας επιταχυντής ηλεκτρονίων, μια συσκευή που προσομοιώνει μια εκκένωση κεραυνού, μια βάση για τη δοκιμή μιας τηλεόρασης. Παιχνίδια: στρατιωτικά, οικονομικά, αθλητικά, επιχειρηματικά παιχνίδια. Προσομοίωση: το πείραμα είτε επαναλαμβάνεται πολλές φορές προκειμένου να μελετηθούν και να αξιολογηθούν οι συνέπειες οποιωνδήποτε ενεργειών στην πραγματική κατάσταση, είτε πραγματοποιείται ταυτόχρονα με πολλά άλλα παρόμοια αντικείμενα, αλλά τίθεται σε διαφορετικές συνθήκες).

Τύποι μοντέλων Τα μοντέλα υλικών μπορούν να ονομαστούν αλλιώς υποκείμενα, φυσικά. Αναπαράγουν τις γεωμετρικές και φυσικές ιδιότητες του πρωτοτύπου και έχουν πάντα μια πραγματική ενσωμάτωση. Τα μοντέλα πληροφοριών είναι ένα σύνολο πληροφοριών που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες και τις καταστάσεις ενός αντικειμένου, διαδικασίας, φαινομένου, καθώς και τη σχέση με τον έξω κόσμο.

Τύποι μοντέλων Ένα μοντέλο σημαδιών είναι ένα μοντέλο πληροφοριών που εκφράζεται με ειδικά σημάδια, δηλαδή με οποιαδήποτε επίσημη γλώσσα. Ένα μοντέλο υπολογιστή είναι ένα μοντέλο που υλοποιείται μέσω ενός περιβάλλοντος λογισμικού. Λεκτική (από το λατινικό "verbalis" - προφορικό) μοντέλο - ένα μοντέλο πληροφοριών σε νοητική ή συνομιλητική μορφή.

Μοντέλα ανάλογα με το σκοπό τους Ένα γνωστικό μοντέλο είναι μια μορφή οργάνωσης και παρουσίασης της γνώσης, ένα μέσο συνδυασμού νέας και παλιάς γνώσης. Το γνωστικό μοντέλο, κατά κανόνα, προσαρμόζεται στην πραγματικότητα και είναι ένα θεωρητικό μοντέλο. Το πραγματιστικό μοντέλο είναι ένα μέσο οργάνωσης πρακτικών δράσεων, μια λειτουργική αναπαράσταση των στόχων του συστήματος για τη διαχείρισή του. Η πραγματικότητα προσαρμόζεται σε κάποιο ρεαλιστικό μοντέλο. Αυτό είναι συνήθως το εφαρμοσμένο μοντέλο. Ένα εργαλειακό μοντέλο είναι ένα μέσο κατασκευής, εξερεύνησης και/ή χρήσης ρεαλιστικών ή/και γνωστικών μοντέλων. Τα γνωστικά μοντέλα αντικατοπτρίζουν υπάρχουσες, και πραγματικές, αν και όχι υπάρχουσες, αλλά επιθυμητές και, πιθανώς, εφικτές σχέσεις και συνδέσεις.

Οι κύριες ιδιότητες κάθε μοντέλου είναι: το πεπερασμένο του μοντέλου αντικατοπτρίζει το πρωτότυπο μόνο σε έναν πεπερασμένο αριθμό σχέσεών του και, επιπλέον, οι πόροι μοντελοποίησης είναι πεπερασμένοι. Η απλοποίηση του μοντέλου εμφανίζει μόνο τις βασικές πτυχές του αντικειμένου και, επιπλέον, θα πρέπει να είναι εύκολο να μελετηθεί ή να αναπαραχθεί. Η πραγματικότητα της προσέγγισης εμφανίζεται από το μοντέλο κατά προσέγγιση ή κατά προσέγγιση. επάρκεια του μοντελοποιημένου συστήματος το μοντέλο πρέπει να περιγράφει με επιτυχία το μοντελοποιημένο σύστημα. ορατότητα, ορατότητα των κύριων ιδιοτήτων και σχέσεων.

Οι κύριες ιδιότητες κάθε μοντέλου είναι: προσβασιμότητα και δυνατότητα κατασκευής για έρευνα ή αναπαραγωγή. Το ενημερωτικό μοντέλο θα πρέπει να περιέχει επαρκείς πληροφορίες για το σύστημα (στο πλαίσιο των υποθέσεων που υιοθετήθηκαν κατά την κατασκευή του μοντέλου) και να παρέχει την ευκαιρία απόκτησης νέων πληροφοριών. διατήρηση των πληροφοριών που περιέχονται στο πρωτότυπο (με την ακρίβεια των υποθέσεων που λαμβάνονται υπόψη στην κατασκευή του μοντέλου). Η πληρότητα του μοντέλου θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη όλες τις κύριες συνδέσεις και σχέσεις που είναι απαραίτητες για να διασφαλιστεί ο σκοπός της μοντελοποίησης· η σταθερότητα του μοντέλου θα πρέπει να περιγράφει και να διασφαλίζει τη σταθερή συμπεριφορά του συστήματος, ακόμα κι αν είναι αρχικά ασταθές. Το μοντέλο κλεισίματος λαμβάνει υπόψη και εμφανίζει ένα κλειστό σύστημα απαραίτητων βασικών υποθέσεων, συνδέσεων και σχέσεων

Οι στόχοι της μοντελοποίησης Γνώση του περιβάλλοντος κόσμου. Γιατί ένα άτομο δημιουργεί μοντέλα; Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, πρέπει να κοιτάξουμε στο μακρινό παρελθόν. Πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια, στην αυγή της ανθρωπότητας, οι πρωτόγονοι άνθρωποι μελέτησαν τη γύρω φύση για να μάθουν πώς να αντιστέκονται στα φυσικά στοιχεία, να χρησιμοποιούν φυσικά οφέλη και απλά να επιβιώνουν. Η συσσωρευμένη γνώση μεταδόθηκε από γενιά σε γενιά προφορικά, αργότερα γραπτώς και τέλος με τη βοήθεια μοντέλων θεμάτων. Έτσι γεννήθηκε, για παράδειγμα, ένα μοντέλο της υδρογείου υδρογείου, το οποίο σας επιτρέπει να αποκτήσετε μια οπτική αναπαράσταση του σχήματος του πλανήτη μας, της περιστροφής του γύρω από τον δικό του άξονα και της θέσης των ηπείρων. Τέτοια μοντέλα καθιστούν δυνατή την κατανόηση του τρόπου διάταξης ενός συγκεκριμένου αντικειμένου, την εύρεση των βασικών ιδιοτήτων του, τον καθορισμό των νόμων της ανάπτυξής του και της αλληλεπίδρασής του με τον περιβάλλοντα κόσμο των μοντέλων.

Στόχοι Μοντελοποίησης Δημιουργία αντικειμένων με καθορισμένες ιδιότητες (μια εργασία όπως "Πώς να φτιάξω..."). Έχοντας συσσωρεύσει αρκετή γνώση, ένα άτομο έθεσε στον εαυτό του την ερώτηση: "Είναι δυνατόν να δημιουργηθεί ένα αντικείμενο με τις δεδομένες ιδιότητες και δυνατότητες για να εξουδετερώσει τα στοιχεία ή να θέσει φυσικά φαινόμενα στην υπηρεσία του;" Ο άνθρωπος άρχισε να κατασκευάζει μοντέλα αντικειμένων που δεν υπήρχαν ακόμη. Έτσι γεννήθηκαν οι ιδέες της δημιουργίας ανεμόμυλων, διάφορων μηχανισμών, ακόμα και μιας συνηθισμένης ομπρέλας. Πολλά από αυτά τα μοντέλα έχουν γίνει πλέον πραγματικότητα. Πρόκειται για αντικείμενα που δημιουργούνται από ανθρώπινα χέρια.

Στόχοι μοντελοποίησης Προσδιορισμός των συνεπειών της επίδρασης στο αντικείμενο και λήψη της σωστής απόφασης (πρόβλημα όπως «Τι θα συμβεί αν…»: τι θα συμβεί εάν αυξηθεί ο ναύλος στις μεταφορές ή τι θα συμβεί εάν τα πυρηνικά απόβλητα θάβονται σε τέτοια περιοχή;) Για παράδειγμα, για να σωθεί η Αγία Πετρούπολη από συνεχείς πλημμύρες που προκαλούν τεράστιες ζημιές, αποφασίστηκε να κατασκευαστεί ένα φράγμα. Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του κατασκευάστηκαν πολλά μοντέλα, συμπεριλαμβανομένων πλήρους κλίμακας, ακριβώς για να προβλέψουν τις συνέπειες της παρέμβασης στη φύση.

Στόχοι μοντελοποίησης Αποτελεσματικότητα διαχείρισης αντικειμένου (ή διαδικασίας). Δεδομένου ότι τα κριτήρια για τη διαχείριση είναι πολύ αντιφατικά, θα είναι αποτελεσματική μόνο εάν «και οι λύκοι τρέφονται και τα πρόβατα είναι ασφαλή». Για παράδειγμα, πρέπει να κανονίσετε φαγητό στην καφετέρια του σχολείου. Αφενός, πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις ηλικίας (υψηλό σε θερμίδες, που περιέχει βιταμίνες και μεταλλικά άλατα), αφετέρου, θα πρέπει να αρέσει στα περισσότερα παιδιά και, επιπλέον, να είναι «προσιτό» για τους γονείς και, αφετέρου, το μαγείρεμα η τεχνολογία πρέπει να αντιστοιχεί στις δυνατότητες των σχολικών κυλικείων. Πώς να συνδυάσετε το ασυμβίβαστο; Η κατασκευή ενός μοντέλου θα βοηθήσει στην εύρεση μιας αποδεκτής λύσης.

Ανάλυση αντικειμένου Σε αυτό το στάδιο, διακρίνονται σαφώς το μοντελοποιημένο αντικείμενο, οι κύριες ιδιότητές του, τα στοιχεία του και οι μεταξύ τους σχέσεις. Ένα απλό παράδειγμα σχέσεων δευτερευόντων αντικειμένων είναι η ανάλυση μιας πρότασης. Αρχικά διακρίνονται τα κύρια μέλη (υποκείμενο, κατηγόρημα), μετά τα δευτερεύοντα μέλη που σχετίζονται με τα κύρια, μετά οι λέξεις που σχετίζονται με τα δευτερεύοντα κ.λπ.

Στάδιο 2. Ανάπτυξη μοντέλου Σε αυτό το στάδιο, οι ιδιότητες, οι καταστάσεις, οι ενέργειες και άλλα χαρακτηριστικά των στοιχειωδών αντικειμένων διευκρινίζονται σε οποιαδήποτε μορφή: προφορικά, με τη μορφή διαγραμμάτων, πινάκων. Σχηματίζεται μια ιδέα για τα στοιχειώδη αντικείμενα που συνθέτουν το αρχικό αντικείμενο, δηλαδή το μοντέλο πληροφοριών. Τα μοντέλα πρέπει να αντικατοπτρίζουν τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά, ιδιότητες, καταστάσεις και σχέσεις αντικειμένων του αντικειμενικού κόσμου. Δίνουν πλήρεις πληροφορίες για το αντικείμενο.

Στάδιο 3. Πείραμα υπολογιστή Η υπολογιστική μοντελοποίηση είναι η βάση της αναπαράστασης γνώσης σε έναν υπολογιστή. Η μοντελοποίηση υπολογιστή για τη γέννηση νέων πληροφοριών χρησιμοποιεί οποιαδήποτε πληροφορία μπορεί να ενημερωθεί με τη βοήθεια υπολογιστή. Η πρόοδος της μοντελοποίησης σχετίζεται με την ανάπτυξη συστημάτων μοντελοποίησης υπολογιστών και η πρόοδος στην τεχνολογία πληροφοριών σχετίζεται με την ενημέρωση της εμπειρίας της μοντελοποίησης σε υπολογιστή, με τη δημιουργία τραπεζών μοντέλων, μεθόδων και συστημάτων λογισμικού που σας επιτρέπουν να συλλέγετε νέα μοντέλα από μοντέλα τραπεζών.

Στάδιο 4. Ανάλυση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης Ο απώτερος στόχος της προσομοίωσης είναι να ληφθεί μια απόφαση, η οποία θα πρέπει να αναπτυχθεί με βάση μια ολοκληρωμένη ανάλυση των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται. Αυτό το στάδιο είναι καθοριστικό είτε συνεχίζεις τη μελέτη είτε τελειώνεις. Ίσως γνωρίζετε το αναμενόμενο αποτέλεσμα, τότε πρέπει να συγκρίνετε τα ληφθέντα και τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Σε περίπτωση αγώνα, μπορείτε να πάρετε μια απόφαση.