Компьютерные и некомпьютерные модели

МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ И ПРОЦЕССОВ

Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многообразны и сложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности и поэтому многократно более простой, чем эта реальность, и исследование вначале этой модели. Кроме того, в реальном времени оригинал (прототип объекта, процесса, явления) может уже не существовать. На основании известных фактов методом гипотез и аналогий можно построить модель событий или природных катаклизмов далекого прошлого (теории вымирания динозавров или гибели Атлантиды, теоретическая модель “ядерной войны” и т.д.).

! Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Моделирование – построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

В моделировании есть два заметно разных пути. Модель может быть похожей копией объекта, выполненной их другого материала, в другом масштабе, с отсутствием ряда деталей (игрушечный кораблик, домик их кубиков, макеты исторических памятников и т.д.). Модель может, однако, отображать реальность более абстрактно-словесным описанием в свободной форме, описанием, формализованным по каким-либо правилам, математическими соотношениями и т.д.

На сегодняшний день еще не существует общепринятая точка зрения на классификацию абстрактных моделей. Однако необходимость разложить по “полочкам” все многообразие используемых моделей приводит к таким, например, способам классификации объектов, как:

• область использования;
• учет в модели реального фактора (динамики);
• отрасль знаний;
• способ представления моделей.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ И ПРОЦЕССОВ

Классификация по области использования

Если рассматривать модели с позиций для чего, с какой целью они используются, то можно применить следующую классификацию:

1. Учебные модели. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.
2. Опытные модели – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта (натурные модели). Используются для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик (модели конструируемых зданий, кораблей, гидроэлектростанций и.т.д.).
3. Научно - технические модели используют для исследования процессов и явлений (синхротрон – ускоритель электронов, стенд для проверки телевизоров и т.д.).
4. Игровые модели – это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Они прогнозируют поведение объекта в различных ситуациях, позволяют оказывать психологическую помощь, разрешать конфликтные ситуации.
5. Имитационные модели не просто отражают реальность с определенной точностью, но и имитируют ее. Эксперимент либо многократно повторяется, чтобы изучить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами. Это метод проб и ошибок. Например, опыты на мышах по испытанию новых лекарств, эксперименты в обычных школах по введению новых предметов в учебную программу.

Классификация с учетом фактора времени и области использования

С учетом фактора времени модели можно разделить на:

• статические модели – это как бы одномоментный срез информации по объекту. Например, медицинское обследование учащихся школы дает картину состояния их здоровья на данный момент.
• Динамические модели – позволяют увидеть изменения объекта во времени (карточка здоровья ребенка в поликлинике, расчет сейсмических колебаний и других факторов при строительстве зданий и т.д.).

По области использования модели классифицируются на: биологические, исторические, физические и.т.д.).

Классификация по способу представления

По способу представления все многообразие моделей делится на два группы: материальные и информационные.

Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение. Например, это – детские игрушки, чучела животных, географические карты, астрономические карты, макет ракеты, школьные физические и химические опыты. Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объекта, процесса, явления.

Информационная модель не имеет материального воплощения, стоятся на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.

! Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

В свою очередь информационные модели имеют следующую структуру:

• знаковые
• компьютерные
• некомпьютерные
• вербальные

! Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.

Вербальные модели возникают в результате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или быть выражены словесно. Например, модель безопасного поведения человека на дороге, идея изобретателя, музыкальная тема в голове композитора, рифма в сознании поэта.

! Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т.е. средствами любого формального языка.

Знаковые модели окружают нас повсюду. Рисунки, тексты, графики, схемы... Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны.

По форме представления можно выделить следующие виды информационных моделей:

• геометрические – графические формы и объемные конструкции;
• словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций;
• математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса;
• структурные модели – схемы, графики, таблицы и т.д.;
• логические модели – модели, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий;
• специальные модели – ноты, химические формулы и т.п.;
• компьютерные и некомпьютерные модели.

Компьютерные и некомпьютерные модели

Если модель выражена в абстрактной, умозрительной форме, то нужны некоторые знаковые системы, позволяющие описать ее,- специальные языки, чертежи, схемы, таблицы, алгоритмы, математические формулы и т.д. Здесь могут быть использованы два варианта инструментария: либо традиционный инструмент (линейка, карандаш и т.п.), либо более совершенный инструмент – компьютер.

Значит по способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные модели.

! Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.

Компьютер работает с информацией. Поэтому следует исходить из того, какую информацию и в каком виде может воспринимать и обрабатывать компьютер (звук, видеоизображения, анимация, текст, таблицы и т.д.). Но для использования всего многообразия информации необходимо как техническое (Hardware), так и программное (Software) обеспечение. И то и другое – инструменты компьютерного моделирования.

Информационные компьютерные модели строятся на основе следующих технологий:

1. с помощью использования инструментального использования базовых универсальных программных средств (текстовые редакторы, СУБД, табличные процессоры, телекоммуникационные пакеты);
2. компьютерного моделирования, представляющего собой

• вычислительное (имитационное) моделирование;
• “визуализацию явлений и процессов” (графическое моделирование;
• “высокие” технологии, понимаемые как специальные прикладные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, сенсорами и т.д.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: