Model ve simülasyon kavramı. "Model", "modelleme" kavramları, modellerin sınıflandırılmasına yönelik çeşitli yaklaşımlar. Modelleme adımları

"Model", "modelleme" kavramları, modellerin sınıflandırılmasına yönelik çeşitli yaklaşımlar. Modelleme adımları

modeli (modeli)- Latin ölçüsü, görüntüsü, yöntemi vb.

modeli- bu, orijinal nesneden farklı, modelleme amaçları için gerekli özelliklere sahip ve bu hedefler çerçevesinde orijinal nesnenin yerini alan (nesne orijinaldir) yeni bir nesnedir.

Veya başka bir deyişle şöyle diyebilirsiniz: bir model, gerçek bir nesnenin, sürecin veya olgunun basitleştirilmiş bir temsilidir.

Çözüm. Model aşağıdakiler için gereklidir:

Belirli bir nesnenin nasıl düzenlendiğini anlayın - yapısı, temel özellikleri, gelişim yasaları ve dış dünya ile etkileşimi nelerdir;

Bir nesneyi veya süreci yönetmeyi ve belirlemeyi öğrenin. en iyi yollar belirli hedefler ve kriterlerle yönetim (optimizasyon);

Belirtilen yöntemlerin ve nesne üzerindeki etki biçimlerinin uygulanmasının doğrudan ve dolaylı sonuçlarını tahmin edin;

Modellerin sınıflandırılması.

Modellerin sınıflandırıldığı özellikler:

1. Kullanım kapsamı.

2. Zaman faktörü ve kullanım alanı için muhasebe.

3. Sunum yoluyla.

4. Bilgi dalı (biyolojik, tarihsel, sosyolojik vb.).

5. Kullanım kapsamı

eğitici: görsel yardımcılar, eğitim programları, çeşitli simülatörler;

Tecrübeli: geminin modeli, geminin yuvarlanma sırasındaki dengesini belirlemek için havuzda test edilir;

Bilimsel ve teknik: bir elektron hızlandırıcı, yıldırım boşalmasını simüle eden bir cihaz, bir TV'yi test etmek için bir stand;

oyun: askeri, ekonomik, spor, iş oyunları;

simülasyon: deney, gerçek durum üzerindeki herhangi bir eylemin sonuçlarını incelemek ve değerlendirmek için birçok kez tekrarlanır veya diğer birçok benzer nesneyle aynı anda gerçekleştirilir, ancak farklı koşullara ayarlanır).

2. Zaman faktörü ve kullanım alanı için muhasebe

statik model - nesne üzerinde tek seferlik bir dilim gibidir.

Örnek: Ağız muayenesi için diş kliniğine geldiniz. Doktor muayene etti ve tüm bilgileri karta kaydetti. Durumun resmini veren kart girişleri ağız boşluğuüzerinde şu an zaman (süt, daimi, dolgulu, çekilmiş diş sayısı) ve istatistiksel bir model olacaktır.

Dinamik Model zaman içinde bir nesnedeki değişiklikleri görmenizi sağlar.

Bir örnek, aynı öğrencinin belirli bir zamanda dişlerinde meydana gelen değişiklikleri yansıtan kartıdır.

3. Sunum yoluyla sınıflandırma

İlk iki büyük gruplar: malzeme ve bilgi. Bu grupların isimleri, olduğu gibi, modellerin neyden yapıldığını gösteriyor.

malzeme modeller aksi takdirde özne, fiziksel olarak adlandırılabilir. Orijinalin geometrik ve fiziksel özelliklerini yeniden üretirler ve her zaman gerçek bir düzenlemeye sahiptirler.

Çocuk oyuncakları. Onlardan çocuk, etrafındaki dünyanın ilk izlenimini alır. İki yaşında bir çocuk oyuncak ayıyla oynuyor. Çocuk yıllar sonra hayvanat bahçesinde gerçek bir ayı gördüğünde onu kolayca tanıyacaktır.

Okul ödenekleri, fiziksel ve kimyasal deneyler. Hidrojen ve oksijen arasındaki reaksiyon gibi süreçleri modellerler. Böyle bir deneyime sağır edici bir patlama eşlik eder. Model, doğada zararsız ve yaygın maddelerin "patlayıcı bir karışımının" ortaya çıkmasının sonuçlarını doğrulamaktadır.

Tarih veya coğrafya çalışırken haritalar, astronomi derslerinde güneş sisteminin ve yıldızlı gökyüzünün diyagramları ve çok daha fazlası.

Çözüm. Materyal modelleri, bir nesnenin, fenomenin veya sürecin incelenmesine materyal (dokunma, koklama, görme, duyma) yaklaşımını uygular.

Bilgi modelleri kendi gözleriyle dokunulamaz veya görülemez, maddi bir düzenlemeleri yoktur, çünkü sadece bilgi üzerine kuruludurlar. Bu modelleme yöntemi, çevreleyen gerçekliğin incelenmesine yönelik bilgilendirici bir yaklaşıma dayanmaktadır.

bilgilendirici modeller - bir nesnenin, sürecin, fenomenin özelliklerini ve durumlarını ve ayrıca dış dünyayla olan ilişkisini karakterize eden bir dizi bilgi.

Bir nesneyi veya süreci karakterize eden bilgi, farklı bir hacme ve sunum biçimine sahip olabilir, ifade edilebilir. çeşitli araçlar. Bu çeşitlilik, her insanın olanakları ve hayal gücü kadar sınırsızdır. Bilgi modelleri işaret ve sözlü içerir.

ikonik model - ifade edilen bilgi modeli özel işaretler, yani herhangi bir resmi dil aracılığıyla.

İkonik modeller etrafımızda. Bunlar çizimler, metinler, grafikler ve diyagramlardır.

Uygulama yöntemi ile işaret modelleri bilgisayarlı ve bilgisayarsız olarak ikiye ayrılabilir.

Bilgisayar model - yazılım ortamı aracılığıyla uygulanan bir model.

Sözlü (Latince "verbalis" - sözlü) modelden - zihinsel veya konuşma biçiminde bir bilgi modeli.

Bunlar yansıma, sonuçlar sonucunda elde edilen modellerdir. Zihinsel kalabilirler veya sözlü olarak ifade edilebilirler. Karşıdan karşıya geçerken davranışımız böyle bir modele örnek olabilir.

Model oluşturma işlemine modelleme denir, diğer bir deyişle modelleme, orijinalin yapısını ve özelliklerini bir model yardımıyla inceleme sürecidir.

Planetaryumlar" href="/text/category/planetarii/" rel="bookmark">planetarii , mimaride - bina modelleri, uçak yapımında - modeller uçak vb.

İdeal modelleme, özne (malzeme) modellemesinden temel olarak farklıdır.

İdeal modelleme - nesne ve modelin maddi analojisine değil, idealin, düşünülebilir analojisine dayanır.

ikonik modelleme, model olarak her türden işaret dönüşümlerini kullanan modellemedir: diyagramlar, grafikler, çizimler, formüller, sembol kümeleri.

Matematiksel modelleme, bir nesnenin incelenmesinin matematik dilinde formüle edilmiş bir model aracılığıyla gerçekleştirildiği modellemedir: Newton mekaniği yasalarının matematiksel formüller aracılığıyla tanımlanması ve incelenmesi.

Modelleme süreci aşağıdaki adımlardan oluşur:

Modelleme sürecinin temel görevi, orijinale en uygun modeli seçmek ve çalışmanın sonuçlarını orijinale aktarmaktır. yeterince var yaygın yöntemler ve modelleme yöntemleri.

Bir nesnenin (olgu, süreç) modelini oluşturmadan önce, kurucu öğelerini ve bunlar arasındaki ilişkileri belirlemek (bir sistem analizi yapmak için) ve ortaya çıkan yapıyı önceden belirlenmiş bir forma “çevirmek” (görüntülemek) - resmileştirmek için bilgi.

Biçimlendirme, vurgulama ve tercüme etme sürecidir. iç yapı belirli bir bilgi yapısına nesne, fenomen veya süreç - biçim.

Biçimlendirme, modelleme nesnesinin temel özelliklerinin ve özelliklerinin seçilen biçimde (seçilen biçimsel dile) indirgenmesidir.

Modelleme adımları

Herhangi bir işe girişmeden önce, aktivitenin başlangıç ​​noktasını ve her noktasını ve yaklaşık aşamalarını net bir şekilde hayal etmeniz gerekir. Aynı şey modelleme için de söylenebilir. Buradaki başlangıç ​​noktası prototiptir. Mevcut veya öngörülen bir nesne veya süreç olabilir. Modellemenin son aşaması, nesne hakkındaki bilgilere dayanarak bir karar vermektir.

Zincir böyle görünüyor.

https://pandia.ru/text/78/457/images/image007_30.jpg" width="474" height="430 src=">

Ben SAHNE. BEYAN GÖREVLER.

Görev, çözülmesi gereken bir sorundur. Problemi belirleme aşamasında, üç ana noktayı yansıtmak gerekir: problemin tanımı, modelleme hedeflerinin tanımı ve nesnenin veya sürecin analizi.

Görev tanımı

Görev günlük dilde formüle edilmiştir ve açıklama anlaşılabilir olmalıdır. Burada esas olan modellemenin nesnesini tanımlamak ve sonucun ne olması gerektiğini anlamaktır.

Simülasyonun amacı

1) etrafındaki dünya hakkında bilgi

2) belirtilen özelliklere sahip nesnelerin oluşturulması ("nasıl yapılır ..." görevi ayarlanarak belirlenir.

3) nesne üzerindeki etkinin sonuçlarının belirlenmesi ve kabul edilmesi doğru karar. “Eğer ...” olursa ne olur, (ulaşımda ücreti arttırırsanız ne olur veya nükleer atıkları falan filan alana gömerseniz ne olur?)

Nesne Analizi

Bu aşamada, modellenen nesne ve ana özellikleri açıkça tanımlanır, nelerden oluşur, aralarında hangi bağlantılar vardır.

Alt nesne ilişkilerinin basit bir örneği cümle ayrıştırmadır. İlk olarak, ana üyeler (özne, yüklem) ayırt edilir, daha sonra ana üyelerle ilgili ikincil üyeler, daha sonra ikincil üyelerle ilgili kelimeler vb.

II AŞAMA. MODEL GELİŞTİRME

1. Bilgi modeli

Bu aşamada, temel nesnelerin özellikleri, durumları, eylemleri ve diğer özellikleri herhangi bir biçimde açıklığa kavuşturulur: sözlü, diyagramlar, tablolar şeklinde. Orijinal nesneyi oluşturan temel nesneler, yani bilgi modeli hakkında bir fikir oluşturulur.

Modeller, nesnel dünyadaki nesnelerin en önemli özelliklerini, özelliklerini, durumlarını ve ilişkilerini yansıtmalıdır. veren onlar full bilgi nesne hakkında.

2. İkonik model

Modelleme işlemine başlamadan önce, kişi kağıt üzerinde çizimler veya diyagramların ön taslaklarını yapar, hesaplama formülleri türetir, yani bilgisayar veya bilgisayar olmayan bir veya başka sembolik biçimde bir bilgi modeli oluşturur.

3. Bilgisayar modeli

Bir bilgisayar modeli, bir yazılım ortamı aracılığıyla uygulanan bir modeldir.

Bilgi modellerini incelemenize (modellemenize) izin veren birçok yazılım paketi vardır. Her yazılım ortamının kendi araçları vardır ve bunlarla çalışmanıza izin verir. belirli türler bilgi nesneleri.

Kişi modelin ne olacağını zaten biliyor ve ona ikonik bir şekil vermek için bilgisayarı kullanıyor. Örneğin, geometrik modeller oluşturmak için diyagramlar, grafik ortamlar, sözlü veya tablo açıklamaları için bir metin düzenleyici ortamı kullanılır.

AŞAMA III. BİLGİSAYAR DENEYİ

Bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, yeni bir benzersiz araştırma yöntemi ortaya çıktı - bir bilgisayar deneyi. bilgisayar deneyi modelle bir dizi çalışma, bir bilgisayar modelinde bir dizi amaçlı kullanıcı eylemi içerir.

IV AŞAMA SİMÜLASYON SONUÇLARININ ANALİZİ

Modellemenin nihai amacı, elde edilen sonuçların kapsamlı bir analizine dayanarak geliştirilmesi gereken bir karar vermektir. Bu aşama belirleyicidir - ya çalışmaya devam edersiniz ya da bitirirsiniz. Belki de beklenen sonucu biliyorsunuzdur, o zaman alınan ve beklenen sonuçları karşılaştırmanız gerekir. Bir eşleşme durumunda, bir karar verebilirsiniz.

Bu özelliğe göre modeller iki geniş sınıfa ayrılır:

• soyut (zihinsel) modeller;
• malzeme modelleri.

Pirinç. 1.1.

Modelleme pratiğinde genellikle karışık, soyut malzeme modelleri vardır.

soyut desenler kağıt veya diğer yüzeylerde genel kabul görmüş işaretlerin belirli yapılarıdır. malzeme taşıyıcı veya formda bilgisayar programı.

Çok fazla ayrıntıya girmeden soyut modeller şu şekilde ayrılabilir:

• simgesel;
• matematiksel.

sembolik model- bu, gerçek sürecin yerini alan ve belirli bir işaret veya sembol sistemi kullanarak ilişkilerinin temel özelliklerini ifade eden mantıksal bir nesnedir. Bu ya kelimeler Doğal lisan, veya karşılık gelen eş anlamlılar sözlüğü, grafikler, diyagramlar vb.

Sembolik model olabilir bağımsız anlam, ancak, bir kural olarak, yapımı, başka herhangi bir simülasyonun ilk aşamasıdır.

Matematik modelleme- bu, matematiksel model olarak adlandırılan bazı matematiksel yapıların modellenmiş nesnesine yazışma kurma süreci ve modellenen nesnenin özelliklerini elde etmeyi sağlayan bu modelin incelenmesidir.

Matematik modelleme - ana hedef ve çalışılan disiplinin ana içeriği.

Matematiksel modeller şunlar olabilir:

• analitik;
• taklit;
• karışık (analitik ve simülasyon).

Analitik Modeller- bunlar işlevsel ilişkilerdir: cebirsel, diferansiyel, tam diferansiyel denklem sistemleri, mantıksal koşullar. Maxwell denklemleri - elektromanyetik alanın analitik bir modeli. Ohm yasası, bir elektrik devresinin bir modelidir.

Matematiksel modellerin bilinen kanun ve kurallara göre dönüştürülmesi deney olarak kabul edilebilir. Analitik modellere dayalı bir çözüm, özelliklerin spesifik değerlerinden bağımsız olarak ("genel anlamda") tek bir hesaplama sonucunda elde edilebilir. Bu, desenleri tanımlamak için görsel ve kullanışlıdır. Ancak karmaşık sistemler için gerçek süreci tam olarak yansıtan bir analitik model oluşturmak her zaman mümkün değildir. Bununla birlikte, analitik modellerle modellemenin uygunluğu pratik olarak kanıtlanmış olan Markov süreçleri gibi süreçler vardır.

simülasyon. Bilgisayarların yaratılması, yeni bir matematiksel model alt sınıfının geliştirilmesine yol açtı - simülasyon.

Simülasyon modellemesi, yürütülmesi sistemdeki durum değişikliklerinin sırasını taklit eden ve böylece simüle edilen sistemin davranışını temsil eden bir algoritma - bir bilgisayar programı - şeklinde modelin temsilini içerir.

Bu tür modelleri oluşturma ve test etme sürecine simülasyon modellemesi, algoritmanın kendisine ise simülasyon modeli denir.

Simülasyon ve analitik modeller arasındaki fark nedir?

Analitik modelleme durumunda, bilgisayar güçlü bir hesap makinesidir ve makine ekler. analitik model çözüldü bilgisayarda.

Simülasyon modellemesi durumunda, simülasyon modeli - program - uygulandı bilgisayarda.

Simülasyon modelleri oldukça basit bir şekilde rastgele faktörlerin etkisini hesaba katar. Analitik modeller için bu ciddi bir problemdir. Rastgele faktörlerin mevcudiyetinde, simüle edilen süreçlerin gerekli özellikleri, simülasyon modelinin çoklu çalıştırmaları (gerçekleştirmeleri) ve birikmiş bilgilerin daha fazla istatistiksel işlenmesi ile elde edilir. Bu nedenle, genellikle süreçlerin simülasyon modellemesi rastgele faktörler aranan istatistiksel modelleme.

Yalnızca analitik veya simülasyon modelleme kullanarak bir nesnenin incelenmesi zorsa, karışık (birleşik), analitik ve simülasyon modellemesi kullanılır. Bu tür modeller oluşturulurken, nesne işleyişi süreçleri kurucu alt süreçlere ayrıştırılır ve bunlar için belki analitik modeller kullanılır ve kalan alt süreçler için simülasyon modelleri oluşturulur.

malzeme modelleme gerçek teknik yapıları temsil eden modellerin kullanımına dayanmaktadır. Nesnenin kendisi veya öğeleri olabilir (doğal modelleme). Bu özel bir cihaz olabilir - orijinaline fiziksel veya geometrik benzerliği olan bir model. Farklı bir cihaz olabilir. fiziksel doğa orijinalinden farklı, ancak benzer matematiksel ilişkilerle tanımlanan süreçler. Bu sözde analog simülasyondur. Böyle bir benzetme, örneğin, bir uydu iletişim anteninin rüzgar yükü altındaki salınımları ile salınım arasında gözlemlenir. elektrik akımıözel olarak seçilmiş bir elektrik devresinde.

Genellikle oluşturulur malzeme soyut modeller. İşlemin matematiksel olarak tanımlanamayan kısmı maddi olarak modellenmiştir, gerisi soyuttur. Örneğin, karargahın işi tam ölçekli bir deney olduğunda ve birliklerin eylemleri belgelere yansıtıldığında, komuta ve personel tatbikatlarıdır.

Dikkate alınan kritere göre sınıflandırma - modeli uygulama yöntemi - Şek. 1.2.

1.3. Modelleme adımları

Matematik modelleme diğerleri gibi, bir sanat ve bilim olarak kabul edilir. Simülasyon modelleme alanında tanınmış bir uzman olan Robert Shannon, bilim ve mühendislik dünyasında yaygın olarak bilinen kitabını şöyle adlandırdı: " simülasyon- sanat ve bilim". Bu nedenle, mühendislik pratiğinde modellerin nasıl oluşturulacağına dair resmi bir talimat yoktur. Yine de, model geliştiriciler tarafından kullanılan tekniklerin bir analizi, oldukça şeffaf bir modelleme aşamasını görmemizi sağlar.

İlk aşama: modelleme hedeflerinin açıklığa kavuşturulması. Aslında, bu herhangi bir faaliyetin ana aşamasıdır. Hedef, esas olarak modellemenin kalan aşamalarının içeriğini belirler. Basit bir sistem ile karmaşık bir sistem arasındaki farkın özünden çok, aynı zamanda araştırmacı tarafından belirlenen hedefler tarafından üretildiğini unutmayın.

Tipik olarak, modellemenin amaçları şunlardır:

• yeni modlar, faktör kombinasyonları vb. altında nesnenin davranışının tahmini;
• süreç verimliliği göstergelerinin optimal değerini sağlayan faktörlerin bir kombinasyonunun ve değerlerinin seçimi;
• sistemin belirli faktörlerdeki değişikliklere duyarlılığının analizi;
• incelenen sürecin rastgele parametrelerinin özellikleri hakkında çeşitli hipotezlerin doğrulanması;
• sistemin davranışı ("tepki") ile davranış tahminine veya duyarlılık analizine katkıda bulunabilecek etkileyen faktörler arasındaki fonksiyonel ilişkilerin belirlenmesi;
• özün açıklığa kavuşturulması, çalışma nesnesinin daha iyi anlaşılması ve simüle edilmiş veya işletim sistemi çalıştırmak için ilk becerilerin oluşturulması.

İkinci aşama: kavramsal bir model oluşturmak. kavramsal model(lat. anlayışından) - modellenen nesneyi incelerken oluşan tanımlayıcı fikir düzeyinde bir model. Bu aşamada nesne incelenir, gerekli basitleştirmeler ve yaklaşımlar belirlenir. Önemli yönler belirlenir, ikincil olanlar hariç tutulur. Ölçü birimleri ve model değişkenlerinin aralıkları belirlenir. Mümkünse, o zaman kavramsal model iyi bilinen ve iyi geliştirilmiş sistemler şeklinde sunulur: sıraya alma, kontrol, otomatik düzenleme, farklı tür otomatlar vb. kavramsal model Modellenen nesnenin tasarım dokümantasyonu veya deneysel incelemesini tamamen özetler.

İkinci aşamanın sonucu, matematiksel bir açıklama için tamamen hazırlanmış, modelin genelleştirilmiş bir şemasıdır - matematiksel bir modelin inşası.

Üçüncü sahne: bir programlama veya modelleme dili seçimi, bir algoritma ve bir model program geliştirme. Model, analitik veya simülasyon veya her ikisinin bir kombinasyonu olabilir. Analitik bir model durumunda, araştırmacı çözüm yöntemlerine hakim olmalıdır.

Matematik tarihinde (ve bu, bu arada, matematiksel modellemenin tarihidir), çeşitli türde süreçleri modelleme ihtiyacının ne zaman yeni keşiflere yol açtığına dair birçok örnek vardır. Örneğin, hareketi simüle etme ihtiyacı, diferansiyel hesap(Leibniz ve Newton) ve ilgili çözüm yöntemleri. Gemi stabilitesinin analitik modellemesi sorunları, Akademisyen A. N. Krylov'u yaklaşık hesaplamalar teorisi ve bir analog bilgisayar oluşturmaya yönlendirdi.

Modellemenin üçüncü aşamasının sonucu, modelleme ve araştırma için en uygun dilde derlenmiş bir programdır - evrensel veya özel.

dördüncü aşama: bir deney planlamak. Matematiksel model deneyin nesnesidir. Deney mümkün olduğunca bilgilendirici olmalı, kısıtlamaları karşılamalı, gerekli doğruluk ve güvenilirlikle veri sağlamalıdır. Deney planlama teorisi var, bu teorinin ihtiyacımız olan unsurlarını disiplinde uygun yerde inceleyeceğiz. GPSS World, AnyLogic vb.) ve otomatik olarak uygulanabilir. Elde edilen sonuçların analizi sırasında modelin rafine edilmesi, tamamlanması ve hatta tamamen revize edilmesi mümkündür.

Simülasyon sonuçları analiz edildikten sonra yorumlanır, yani sonuçlar terimlere çevrilir. konu alanı. Bu gereklidir çünkü genellikle konu uzmanı(araştırma sonuçlarına ihtiyaç duyan kişi) matematik ve modelleme terminolojisine sahip değildir ve yalnızca kendisi tarafından iyi bilinen kavramlarla çalışarak görevlerini yerine getirebilir.

Bu, her aşamanın sonuçlarını belgeleme ihtiyacı hakkında çok önemli bir sonuca varan modelleme dizisinin değerlendirilmesini tamamlar. Bu, aşağıdaki nedenlerden dolayı gereklidir.

İlk olarak, modelleme yinelemeli bir süreçtir, yani her aşamadan, bu aşamada ihtiyaç duyulan bilgileri netleştirmek için önceki aşamalardan herhangi birine dönüş yapılabilir ve dokümantasyon önceki yinelemede elde edilen sonuçları kaydedebilir.

İkincisi, karmaşık bir sistem çalışması durumunda, büyük geliştirici ekipleri buna katılır ve farklı ekipler tarafından farklı aşamalar gerçekleştirilir. Bu nedenle, her aşamada elde edilen sonuçlar sonraki aşamalara aktarılabilir, yani birleşik bir sunum biçimine ve diğer ilgili uzmanlar tarafından anlaşılabilir içeriğe sahip olmalıdır.

Üçüncüsü, aşamaların her birinin sonucu kendi içinde değerli bir ürün olmalıdır. Örneğin, kavramsal model matematiksel bir modele daha fazla dönüşüm için kullanılamaz, ancak sistem hakkında bir arşiv, bir öğrenme aracı vb. olarak kullanılabilecek bilgileri depolayan bir açıklama olabilir.

Bazen modeller programlama dillerinde yazılır, ancak bu uzun ve pahalı bir süreçtir. Matematiksel paketler modelleme için kullanılabilir, ancak deneyimler genellikle birçok mühendislik aracından yoksun olduklarını göstermektedir. Simülasyon ortamını kullanmak en uygunudur.

Kursumuzda, . Laboratuvar çalışmaları ve kursta karşılaşacağınız demolar Stratum-2000 çevre projeleri olarak çalıştırılmalıdır.

Modernizasyon olasılığı dikkate alınarak yapılan modelin elbette dezavantajları vardır, örneğin, düşük hız kod yürütme. Ama inkar edilemez avantajları da var. Modelin yapısı, bağlantılar, elemanlar, alt sistemler görünür ve kaydedilir. Her zaman geri dönüp bir şeyi yeniden yapabilirsiniz. Model tasarım geçmişindeki bir iz korunur (ancak modelde hata ayıklandığında, hizmet bilgilerini projeden kaldırmak mantıklıdır). Sonunda, müşteriye teslim edilen model, halihazırda bir programlama dilinde yazılmış olan ve esas olarak arayüze, hız parametrelerine ve diğer hususlara dikkat edilen özel bir otomatik iş istasyonu (AWS) şeklinde tasarlanabilir. müşteri için önemli olan tüketici özellikleri. İş istasyonu elbette pahalı bir şeydir, bu nedenle ancak müşteri projeyi simülasyon ortamında tamamen test ettiğinde, tüm yorumları yaptığında ve artık gereksinimlerini değiştirmemeyi taahhüt ettiğinde piyasaya sürülür.

Modelleme bir mühendislik bilimidir, problem çözme teknolojisidir. Bu açıklama çok önemlidir. Teknoloji, önceden bilinen bir kaliteye ve garantili maliyetlere ve son teslim tarihlerine sahip bir sonuç elde etmenin bir yolu olduğundan, bir disiplin olarak modelleme:

• problem çözme yollarını inceler, yani bir mühendislik bilimidir;
• konu alanı ne olursa olsun her türlü sorunun çözümünü garanti eden evrensel bir araçtır.

Modelleme ile ilgili konular şunlardır: programlama, matematik, yöneylem araştırması.

Programlamaçünkü model genellikle yapay bir ortam (hamuru, su, tuğlalar, matematiksel ifadeler) üzerinde uygulanır ve bilgisayar en evrensel bilgi taşıyıcılarından biridir ve ayrıca aktiftir (hamuru, suyu, tuğlaları taklit eder, matematiksel ifadeleri sayar, vb.). Programlama, bir algoritmayı dil biçiminde sunmanın bir yoludur. Algoritma, bir bilgisayar (von Neumann mimarisi) olan yapay bir bilgi işlem ortamında bir düşünceyi, süreci, bir olguyu temsil etmenin (yansıtmanın) yollarından biridir. Algoritmanın özgüllüğü, eylemlerin sırasını yansıtmasıdır. Modellenen nesnenin davranışı açısından tanımlanması kolaysa, simülasyon programlamayı kullanabilir. Bir nesnenin özelliklerini tanımlamak daha kolaysa, programlamayı kullanmak zordur. Simülasyon ortamı von Neumann mimarisi temelinde oluşturulmadıysa, programlama pratik olarak işe yaramaz.

Algoritma ve model arasındaki fark nedir?

Algoritma, bir dizi adım uygulayarak bir sorunu çözme sürecidir, model ise bir nesnenin bir dizi potansiyel özelliğidir. Modele bir soru koyup eklerseniz Ek koşullar ilk veriler şeklinde (diğer nesnelerle ilişki, başlangıç ​​koşulları, kısıtlamalar), daha sonra bilinmeyenlere göre araştırmacı tarafından çözülebilir. Problemi çözme süreci bir algoritma ile temsil edilebilir (ancak diğer çözme yöntemleri de bilinmektedir). Genel olarak doğadaki algoritma örnekleri bilinmez, insan beyninin, plan kurabilen aklın ürünüdürler. Algoritmanın kendisi, bir dizi eyleme açılan plandır. Doğal nedenlerle ilişkili nesnelerin davranışı ile hareketin seyrini kontrol eden, bilgiyi temel alarak sonucu tahmin eden ve uygun davranışı seçen zihnin zanaatını ayırt etmek gerekir.

model + soru + ek koşullar = görev.

Matematik, standart (kanonik) bir forma indirgenebilen modelleri hesaplama imkanı sağlayan bir bilimdir. Resmi dönüşümler yoluyla analitik modellere (analiz) çözümler bulma bilimi.

yöneylem araştırması Modeller üzerinde en iyi kontrol eylemlerini bulma (sentez) açısından modelleri incelemek için yöntemler uygulayan bir disiplin. Çoğunlukla analitik modellerle ilgilenir. Yerleşik modelleri kullanarak karar vermeye yardımcı olur.

Bir nesne ve onun modelini yaratma sürecini tasarlamak; tasarım sonucunu değerlendirmek için bir yol modelleme; tasarım olmadan modelleme olmaz.

Modelleme ile ilgili disiplinler, kendi uygulamalı nesnelerini (örneğin, bir peyzaj modeli, bir elektrik devresi modeli, bir nakit akışı modeli) incelemek için modelleme yöntemlerini kullanmaları anlamında elektrik mühendisliği, ekonomi, biyoloji, coğrafya ve diğerleri olarak kabul edilebilir. , vb.).

Örnek olarak, bir kalıbı nasıl tespit edip tanımlayabileceğinizi görelim.

Diyelim ki "Kesme Problemini" çözmemiz gerekiyor, yani şekli (Şekil 1.16) belirli sayıda parçaya bölmek için düz çizgiler şeklinde kaç kesimin gerekli olacağını tahmin etmemiz gerekiyor (örneğin , şeklin dışbükey olması yeterlidir).

Bu sorunu manuel olarak çözmeye çalışalım.

Şek. 1.16 0 kesim ile 1 parça oluşturulduğu, 1 kesim ile 2 parça oluşturulduğu, iki ile 4, üç ile 7, dört ile 11 olduğu görülmektedir. Şekillendirmek için kaç kesim yapılması gerektiğini şimdiden söyleyebilir misiniz? , örneğin, 821 adet ? Öyle düşünmüyorum! Neden zor zamanlar geçiriyorsun? kalıbı bilmiyorsun K = f(P) , nerede K parça sayısı, P kesim sayısı. Bir desen nasıl tespit edilir?

Bilinen sayıdaki parça ve kesimleri birbirine bağlayan bir tablo yapalım.

Desen net olmasa da. Bu nedenle, bireysel deneyler arasındaki farkları ele alalım, bir deneyin sonucunun diğerinden nasıl farklı olduğunu görelim. Farkı anladıktan sonra, bir sonuçtan diğerine geçmenin bir yolunu bulacağız, yani birbirine bağlayan yasa. K ve P .

Zaten bir düzenlilik ortaya çıktı, değil mi?

İkinci farkları hesaplayalım.

Şimdi her şey basit. İşlev f aranan üreten fonksiyon. Doğrusal ise, ilk farklar birbirine eşittir. İkinci dereceden ise, ikinci farklar birbirine eşittir. Ve benzeri.

İşlev f Newton formülünün özel bir durumu vardır:

oranlar a , b , c , d , e bizim için ikinci dereceden fonksiyonlar f deneysel tablo 1.5'in satırlarının ilk hücrelerindedir.

Yani, bir model var ve şu şekilde:

K = a + b · p + c · p · ( p 1)/2 = 1 + p + p · ( p 1)/2 = 0,5 p 2 + 0,5 p + 1 .

Artık desen belirlendiğine göre, ters problemi çözebilir ve şu soruyu cevaplayabiliriz: 821 parça elde etmek için kaç kesim yapmanız gerekiyor? K = 821 , K= 0,5 p 2 + 0,5 p + 1 , p = ?

İkinci dereceden bir denklemi çözüyoruz 821 = 0,5 p 2 + 0,5 p + 1 , kökleri bulun: p = 40 .

Özetleyelim (buna dikkat edin!).

Çözümü hemen bulamadık. Deney zor olduğunu kanıtladı. Değişkenler arasında bir model bulmak için bir model oluşturmam gerekiyordu. Model bir denklem şeklinde ortaya çıktı. Denkleme bir soru ve bilinen bir durumu yansıtan bir denklem ekleyerek bir problem oluşturdular. Sorunun tipik bir tür (kanonik) olduğu ortaya çıktığından, bilinen yöntemlerden birini kullanarak çözmek mümkün oldu. Bu nedenle sorun çözüldü.

Ayrıca modelin nedensel ilişkileri yansıttığını da belirtmek çok önemlidir. Gerçekte, oluşturulan modelin değişkenleri arasında güçlü bir bağlantı vardır. Bir değişkendeki değişiklik, diğerinde bir değişiklik gerektirir. Daha önce "modelin bilimsel bilgide sistem oluşturan ve anlam oluşturan bir rol oynadığını, fenomeni, incelenen nesnenin yapısını anlamamıza, birbirleriyle neden-sonuç ilişkisi kurmamıza izin verdiğini" söylemiştik. Bu, modelin fenomenlerin nedenlerini, bileşenlerinin etkileşiminin doğasını belirlemenize izin verdiği anlamına gelir. Model nedenler ve sonuçlar arasında yasalar aracılığıyla bağlantı kurar, yani değişkenler denklemler veya ifadeler aracılığıyla birbirine bağlanır.

Fakat!!! Matematiğin kendisi, deneylerin sonuçlarından herhangi bir yasa veya model türetmeyi mümkün kılmaz., az önce ele alınan örnekten sonra göründüğü gibi. Matematik, yalnızca bir nesneyi, bir fenomeni ve dahası, olası birkaç düşünme biçiminden birini incelemenin bir yoludur. Örneğin dini bir yöntem de var ya da sanatçılar tarafından kullanılan bir yöntem, duygusal-sezgisel, bu yöntemler yardımıyla dünyayı, doğayı, insanları, kendilerini de öğreniyorlar.

Bu nedenle, A ve B değişkenleri arasındaki ilişkiye ilişkin hipotez, ayrıca araştırmacının kendisine dışarıdan tanıtılmalıdır. Bir insan bunu nasıl yapar? Bir hipotez ortaya koymayı tavsiye etmek kolaydır, ancak bunu nasıl öğretmeli, bu eylemi açıklamalı, bu da yine, onu nasıl resmileştirmeli? Bunu ilerideki “Yapay Zeka Sistemlerinin Modellenmesi” dersinde ayrıntılı olarak göstereceğiz.

Ancak bunun neden dışarıdan, ayrı ayrı, ayrıca ve bunun ötesinde yapılması gerektiğini şimdi açıklayacağız. Bu akıl yürütme, aynı teori (model) çerçevesinde belirli bir teorinin (modelin) doğruluğunu kanıtlamanın imkansız olduğunu ispatlayan eksiklik teoreminin adını taşıyan Gödel'in adını taşımaktadır. Şek. 1.12. Daha fazla model yüksek seviye dönüştürür eşittir bir görünümden diğerine daha düşük seviyeli model. Veya daha fazla bir model oluşturur düşük seviye eşdeğer açıklamasına göre. Ama kendini dönüştüremez. Model, modeli oluşturur. Ve bu modeller (teoriler) piramidi sonsuzdur.

Bu arada, "saçmalıklara patlamamak" için tetikte olmanız ve her şeyi kontrol etmeniz gerekir. sağduyu. Bir örnek verelim, fizikçilerin folklorundan eski, iyi bilinen bir fıkra.

Bu yazıda, bilgisayar bilimlerinde modelleme konusunu ayrıntılı olarak analiz etmeyi öneriyoruz. Bu bölüm, bilgi teknolojisi alanında geleceğin uzmanlarının eğitimi için büyük önem taşımaktadır.

Herhangi bir sorunu (endüstriyel veya bilimsel) çözmek için bilgisayar bilimi aşağıdaki zinciri kullanır:

"Model" kavramına özellikle dikkat etmeye değer. Bu bağlantı olmadan sorunun çözümü mümkün olmayacaktır. Model neden kullanılıyor ve bu terimle ne kastediliyor? Bir sonraki bölümde bunun hakkında konuşacağız.

modeli

Bilgisayar biliminde modelleme, tüm temel özellikleri ve özellikleri yansıtan gerçek hayattaki bir nesnenin görüntüsünün derlenmesidir. Bir problemi çözmek için bir model gereklidir, çünkü o aslında çözme sürecinde kullanılır.

AT okul kursu Bilişim, modelleme konusu altıncı sınıftan itibaren incelenmeye başlar. En başta, çocukların bir model kavramıyla tanıştırılması gerekir. Ne olduğunu?

• Nesnenin basitleştirilmiş benzerliği;
• Gerçek bir nesnenin azaltılmış kopyası;
• Bir fenomen veya sürecin şeması;
• Bir fenomenin veya sürecin görüntüsü;
• Olgu veya sürecin tanımı;
• Nesnenin fiziksel analogu;
• Bilgi analogu;
• Gerçek nesnenin özelliklerini yansıtan bir yer tutucu nesne vb.

Model çok geniş bir kavramdır, çünkü yukarıdan zaten anlaşılmıştır. Tüm modellerin genellikle gruplara ayrıldığına dikkat etmek önemlidir:

• malzeme;
• ideal.

Bir malzeme modeli, gerçek hayattaki bir nesneye dayanan bir nesne olarak anlaşılır. Herhangi bir vücut veya süreç olabilir. Bu grup ayrıca iki türe ayrılır:

• fiziksel;
• analog.

Böyle bir sınıflandırma şartlıdır, çünkü bu iki alt tür arasında net bir sınır çizmek çok zordur.

İdeal modeli karakterize etmek daha da zordur. O ile ilişkilidir:

• düşünmek;
• hayal gücü;
• algı.

Sanat eserlerini (tiyatro, resim, edebiyat vb.) içerir.

Modelleme Hedefleri

Bilgisayar biliminde modelleme, birçok amacı olduğu için çok önemli bir aşamadır. Şimdi sizi onları tanımaya davet ediyoruz.

Her şeyden önce, modelleme çevremizdeki dünyayı anlamamıza yardımcı olur. Çok eski zamanlardan beri insanlar edindikleri bilgileri biriktirmiş ve torunlarına aktarmışlardır. Böylece gezegenimizin (kürenin) bir modeli ortaya çıktı.

Geçmiş yüzyıllarda, artık hayatımıza sıkıca yerleşmiş olan var olmayan nesneler modellendi (şemsiye, değirmen vb.). Şu anda, modelleme hedefleniyor:

• herhangi bir işlemin sonuçlarının belirlenmesi (seyahat maliyetindeki artış veya kimyasal atıkların yeraltına atılması);
• alınan kararların etkinliğini sağlamak.

Simülasyon görevleri

bilgi modeli

Şimdi okulun bilgisayar bilimi dersinde incelenen başka bir model türünden bahsedelim. Gelecekteki her BT uzmanının uzmanlaşması gereken bilgisayar modellemesi, bilgisayar araçlarını kullanarak bir bilgi modeli uygulama sürecini içerir. Ama nedir bu, bir bilgi modeli mi?

Herhangi bir nesne hakkında bilgi listesidir. Bu model neyi açıklıyor ve neyi kullanışlı bilgi taşır:

• modellenen nesnenin özellikleri;
• onun durumu;
• dış dünya ile bağlantılar;
• dış varlıklarla ilişkiler.

Bir bilgi modeli olarak ne hizmet edebilir:

• sözlü açıklama;
• Metin;
• resim;
• masa;
• şema;
• resim çizme;
• formül vb.

Bilgi modelinin ayırt edici bir özelliği, dokunulamaması, tadılmaması vb. Bilgi şeklinde sunulduğu için maddi bir düzenleme taşımamaktadır.

Model oluşturmaya yönelik sistematik bir yaklaşım

Modelleme okul müfredatının hangi sınıfında inceleniyor? Bilişim 9. sınıf öğrencileri bu konuyu daha ayrıntılı olarak tanıtır. Bu sınıfta, çocuk modellemenin sistematik yaklaşımını öğrenir. Bunun hakkında biraz daha ayrıntılı konuşalım.

"Sistem" kavramıyla başlayalım. Bir görevi tamamlamak için birlikte çalışan birbiriyle ilişkili öğeler grubudur. Genellikle bir model oluşturmak için kullanılır sistematik yaklaşım, çünkü nesne bazı ortamlarda işleyen bir sistem olarak kabul edilir. Herhangi bir karmaşık nesne modellenirse, sistem genellikle daha küçük parçalara bölünür - alt sistemler.

Kullanım amacı

Şimdi modellemenin hedeflerini ele alacağız (bilgisayar bilimi sınıf 11). Daha önce, tüm modellerin belirli türlere ve sınıflara ayrıldığı, ancak aralarındaki sınırların şartlı olduğu söylendi. Modelleri sınıflandırmanın geleneksel olduğu birkaç özellik vardır: amaç, uzmanlık alanı, zaman faktörü, sunum yöntemi.

Hedeflere gelince, aşağıdaki türleri ayırt etmek gelenekseldir:

• eğitici;
• Tecrübeli;
• taklit;
• oyun;
• bilimsel ve teknik.

İlk tip şunları içerir: eğitim materyalleri. İkinciye, gerçek nesnelerin küçültülmüş veya büyütülmüş kopyaları (bir yapının modeli, bir uçak kanadı vb.). bir olayın sonucunu tahmin etmenizi sağlar. Simülasyon modelleme genellikle tıpta kullanılır ve sosyal alan. Örneğin, model insanların şu veya bu reforma nasıl tepki vereceğini anlamaya yardımcı oluyor mu? yapmadan önce büyük ameliyat insan organ nakli, birçok deney yapılmıştır. Başka bir deyişle, simülasyon modeli, sorunu deneme yanılma yoluyla çözmenize olanak tanır. Bir oyun modeli, bir tür ekonomik, ticari veya savaş oyunu. Bu model yardımıyla, bir nesnenin davranışını tahmin etmek mümkündür. farklı durumlar. Bir süreci veya fenomeni incelemek için bilimsel ve teknik bir model kullanılır (yıldırım deşarjını simüle eden bir cihaz, bir gezegen hareketi modeli Güneş Sistemi ve benzeri).

bilgi alanı

Öğrenciler hangi sınıfta modellemeye daha aşina oluyor? Bilişim 9. sınıf, öğrencilerini yükseköğretim kurumlarına kabul edilmek üzere sınavlara hazırlamaya odaklanır. USE ve GIA biletlerinde modelleme ile ilgili sorular olduğu için artık bu konuyu olabildiğince detaylı ele almak gerekiyor. Peki, bilgi alanına göre sınıflandırma nasıldır? Bu temelde, aşağıdaki türler ayırt edilir:

• biyolojik (örneğin, hayvanlarda yapay olarak indüklenen hastalıklar, genetik bozukluklar, habis neoplazmalar);
• firma davranışı, piyasa fiyatı oluşum modeli vb.);
• tarihsel (soy ağacı, modeller tarihi olaylar, Roma ordusunun modeli ve benzerleri);
• sosyolojik (kişisel çıkar modeli, bankacıların yeni duruma adapte olurken davranışları ekonomik koşullar) ve benzeri.

zaman faktörü

Bu özelliğe göre, iki tür model ayırt edilir:

• dinamik;
• statik.

Zaten ismine bakılırsa birinci tipin bir nesnenin zaman içindeki işleyişini, gelişimini ve değişimini yansıttığını tahmin etmek zor değil. Statik, aksine, belirli bir zamanda bir nesneyi tanımlayabilir. Model, nesnenin yapısını ve parametrelerini yansıttığından, yani onun hakkında bir parça bilgi sağladığından, bu görüşe bazen yapısal denir.

Örnekler:

• güneş sisteminin gezegenlerinin hareketini yansıtan bir dizi formül;
• hava sıcaklığı değişimi grafiği;
• volkanik bir patlamanın video kaydı vb.

İstatistiksel bir modelin örnekleri şunlardır:

• güneş sistemindeki gezegenlerin listesi;
• alan haritası vb.

Sunum yöntemi

Başlangıç ​​olarak, tüm modellerin bir şekli ve formu olduğunu, her zaman bir şeyden yapıldığını, bir şekilde sunulduğunu veya tanımlandığını söylemek çok önemlidir. Bu temelde, aşağıdaki gibi kabul edilir:

• malzeme;
• maddi olmayan.

İlk tür, mevcut nesnelerin maddi kopyalarını içerir. Dokunulabilirler, koklanabilirler vb. Bir nesnenin dış veya iç özelliklerini, eylemlerini yansıtırlar. Malzeme modelleri ne için? Deneysel biliş yöntemi (deneysel yöntem) için kullanılırlar.

Daha önce maddi olmayan modellere de değindik. Teorik bilgi yöntemini kullanırlar. Bu tür modellere ideal veya soyut denir. Bu kategori birkaç alt türe ayrılmıştır: hayali modeller ve bilgilendirici.

Bilgi modelleri listesi çeşitli bilgiler nesne hakkında. Tablolar, şekiller, sözlü açıklamalar, diyagramlar vb. bir bilgi modeli işlevi görebilir. Bu model neden maddi olmayan olarak adlandırılıyor? Mesele şu ki, maddi bir düzenlemesi olmadığı için dokunulamıyor. Bilgi modelleri arasında işaret ve görsel modeller bulunmaktadır.

Hayali bir model, maddi bir nesnenin yaratılmasından önce gelen, bir kişinin hayal gücünde yer alan yaratıcı süreçlerden biridir.

Modelleme adımları

9. sınıf bilgisayar bilimi konusu olan "Modelleme ve Biçimlendirme" büyük ağırlık. Öğrenilmesi zorunludur. 9-11. Sınıflarda öğretmen, öğrencilere model oluşturma aşamalarını tanıtmakla yükümlüdür. Şimdi yapacağımız şey bu. Bu nedenle, aşağıdaki modelleme aşamaları ayırt edilir:

• sorunun anlamlı ifadesi;
• problemin matematiksel formülasyonu;
• bilgisayar kullanımıyla ilgili gelişmeler;
• model çalışması;
• sonuç almak.

Bizi çevreleyen her şeyi incelerken modelleme ve resmileştirme süreçlerinin kullanıldığını belirtmek önemlidir. Bilgisayar bilimi adanmış bir konudur modern yöntemler ders çalışmak ve problem çözmek. Bu nedenle, vurgu bilgisayar kullanılarak uygulanabilen modeller üzerindedir. Özel dikkat Bu konuda elektronik bilgisayarlar kullanılarak bir çözüm algoritması geliştirme noktasına gelinmelidir.

nesneler arasındaki bağlantılar

Şimdi biraz nesneler arasındaki ilişkilerden bahsedelim. Toplamda üç tür vardır:

• bire bir (böyle bir bağlantı, bir veya diğer yönde tek yönlü bir okla gösterilir);
• birden çoğa (birden çok ilişki çift okla gösterilir);
• çoktan çoğa (böyle bir ilişki çift okla gösterilir).

İlişkilerin koşullu ve koşulsuz olabileceğini belirtmek önemlidir. Koşulsuz bir ilişki, bir nesnenin her örneğinin kullanımını içerir. Ve koşullu olarak, sadece bireysel unsurlar söz konusudur.

Matematiksel modellemenin özünü anlamak için sürecin temel tanımlarını, özelliklerini göz önünde bulundurun.

Terimin özü

Modelleme, bir model oluşturma ve uygulama sürecidir. Çalışma sürecinde gerçek modelleme nesnesinin yerini alan herhangi bir soyut veya maddi nesne olarak kabul edilir. önemli bir nokta konunun tam teşekküllü bir analizi için gerekli özelliklerin korunmasıdır.

Bilgisayar modellemesi, matematiksel bir modele dayalı bilginin bir çeşididir. Bir fenomenin veya nesnenin tüm özelliklerini tam olarak yansıtan bir eşitsizlikler, denklemler, mantıksal işaret ifadeleri sistemi anlamına gelir.

Matematiksel modelleme, belirli hesaplamaları, bilgisayar teknolojisinin kullanımını içerir. Süreci açıklamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu görev bilgisayar simülasyonu ile başarıyla çözülmüştür.

Bilgisayar simülasyonunun özgüllüğü

Karmaşık sistemleri bu şekilde incelemenin etkili ve verimli olduğu kabul edilir. Çeşitli hesaplama eylemleri gerçekleştirilebildiğinden, bilgisayar modellerini analiz etmek daha uygun ve kolaydır. Bu, özellikle fiziksel veya maddi nedenlerle gerçek deneylerin istenen sonucun elde edilmesine izin vermediği durumlarda geçerlidir. Bu tür modellerin mantığı, çalışılan orijinalin parametrelerini belirleyen ana faktörleri belirlemeyi mümkün kılar.

Bu matematiksel modelleme uygulaması, bir nesnenin davranışını tanımlamayı mümkün kılar. çeşitli koşullarçeşitli faktörlerin davranışları üzerindeki etkisini belirlemek.

Bilgisayar modellemenin temelleri

Bu modellemenin temeli nedir? Ne Bilimsel araştırma ICT'ye dayalı mı? Herhangi bir bilgisayar simülasyonunun belirli ilkelere dayandığı gerçeğiyle başlayalım:

• incelenen süreci tanımlamak için matematiksel modelleme;
• İncelenen süreçlerin ayrıntılı olarak ele alınması için yenilikçi matematiksel modellerin uygulanması.

modelleme çeşitleri

Şu anda, farklı matematiksel modelleme yöntemleri vardır: simülasyon ve analitik.

Analitik seçenek, gerçek bir nesnenin soyut modellerinin diferansiyel biçiminde incelenmesiyle ilişkilidir, cebirsel denklemler doğru bir çözüm sunabilen net bir bilgisayar teknolojisinin uygulanmasını sağlayan .

Simülasyon modelleme, basit hesaplamalar ve işlemlerden oluşan bir sistemin sıralı yürütülmesi yoluyla analiz edilen sistemin işleyişini yeniden üreten belirli bir algoritma biçiminde bir matematiksel modelin çalışılmasını içerir.

Bir bilgisayar modeli oluşturmanın özellikleri

Şimdi bu simülasyonun nasıl çalıştığına daha yakından bakalım. aşamalar nelerdir bilgisayar araştırması? Sürecin, analiz edilen net bir nesneden veya fenomenden uzaklaşmaya dayandığı gerçeğiyle başlayalım.

Bu modelleme iki ana aşamadan oluşur: nitel ve nicel bir modelin oluşturulması. Bilgisayar çalışması, çalışmanın sonuçlarını analiz edilen nesnenin gerçek davranışı ile analiz etmeyi, sistemleştirmeyi, karşılaştırmayı amaçlayan kişisel bir bilgisayarda bir hesaplama eylemleri sisteminin yürütülmesinden oluşur. Gerekirse, modelde ek iyileştirme yapılır.

Modelleme adımları

Modelleme nasıl yapılır? Bilgisayar araştırmasının aşamaları nelerdir? Bu nedenle, bir bilgisayar modelinin inşasıyla ilgili aşağıdaki eylem algoritması ayırt edilir:

1. Aşama. Çalışmanın amacını ve hedeflerini belirlemek, modelleme nesnesini belirlemek. Veri toplaması, bir soru formüle etmesi, araştırmanın amaçlarını ve biçimlerini belirlemesi ve elde edilen sonuçları tanımlaması beklenir.

2. aşama. Sistemin analizi ve incelenmesi. Nesnenin tanımı, bir bilgi modelinin oluşturulması, yazılım seçimi ve teknik araçlar, matematiksel modelleme örnekleri seçilmiştir.

Sahne 3. Matematiksel bir modele geçiş, bir tasarım yönteminin geliştirilmesi, bir eylem algoritmasının seçimi.

4. Aşama Modelleme için bir programlama dili veya ortamının seçimi, analiz seçeneklerinin tartışılması, belirli bir programlama dilinde bir algoritmanın yazılması.

5. Aşama Bir dizi hesaplama deneyi yapmaktan, hesaplamalarda hata ayıklamaktan ve elde edilen sonuçları işlemekten oluşur. Gerekirse modelleme bu aşamada düzeltilir.

6. Aşama Sonuçların yorumlanması.

Simülasyon nasıl analiz edilir? Araştırma yazılımı ürünleri nelerdir? Her şeyden önce, araştırmadan maksimum sonucu almanızı sağlayan metin, grafik düzenleyiciler, elektronik tablolar, matematiksel paketlerin kullanımını ifade eder.

Bir hesaplama deneyi yapmak

Tüm matematiksel modelleme yöntemleri deneylere dayanmaktadır. Bunların altında, bir model veya nesne ile yapılan deneyleri anlamak gelenekseldir. onlar uygulamada belirli eylemlerönerilen eylemlere yanıt olarak deneysel numunenin davranışını belirlemeye izin verir.

Resmi bir modelin kullanımıyla ilgili hesaplamalar yapılmadan bir hesaplama deneyi hayal edilemez.

Matematiksel modellemenin temelleri, gerçek bir nesne ile araştırmayı içerir, ancak hesaplama eylemleri onunla gerçekleştirilir. tam bir kopya(modeli). Modelin belirli bir başlangıç ​​göstergeleri kümesini seçerken, hesaplama adımlarının tamamlanmasından sonra, gerçek bir nesnenin tam çalışması için en uygun koşulları elde etmek mümkündür.

Örneğin, analiz edilen sürecin gidişatını açıklayan bir matematiksel denkleme sahip olmak, katsayıları, başlangıç ​​ve ara koşulları değiştirirken cismin davranışını varsayabiliriz. Ek olarak, belirli koşullar altında bu nesnenin veya doğal fenomenin davranışının güvenilir bir tahminini oluşturmak mümkündür. Yeni bir ilk veri seti durumunda, yeni hesaplama deneyleri yapmak önemlidir.

Alınan verilerin karşılaştırılması

Gerçek bir nesnenin veya oluşturulan bir matematiksel modelin yeterli bir doğrulamasını yapmak ve bilgisayar teknolojisi üzerine araştırma sonuçlarını tam ölçekli bir deneyin sonuçlarıyla değerlendirmek için prototip, araştırma sonuçlarının karşılaştırılması yapılır.

İnşa kararı, araştırma sırasında elde edilen bilgiler arasındaki tutarsızlığa bağlıdır. bitmiş örnek veya matematiksel modeli ayarlamakla ilgili.

Böyle bir deney, doğal pahalı araştırmaları, minimum maliyetle bilgisayar teknolojisindeki hesaplamalarla değiştirmeyi mümkün kılar. zaman dilimleri nesneyi kullanma olanaklarını analiz edin, fiili çalışması için koşulları belirleyin.

ortamlarda modelleme

Örneğin, bir programlama ortamında matematiksel modellemenin üç aşaması kullanılır. Algoritma ve bilgi modeli oluşturma aşamasında, girdi parametreleri olacak değerler, araştırma sonuçları belirlenir ve türleri ortaya çıkarılır.

Gerekirse, belirli bir programlama dilinde yazılmış blok diyagramlar şeklinde özel matematiksel algoritmalar derlenir.

Bir bilgisayar deneyi, hesaplamalarda elde edilen sonuçların analizini, düzeltilmesini içerir. Arasında kilometre taşları böyle bir çalışma, algoritmanın test edilmesini, programın performansının analizini not ediyoruz.

Hata ayıklaması, istenmeyen bir sonuca, hesaplamalarda hataların ortaya çıkmasına neden olan hataları bulmayı ve ortadan kaldırmayı içerir.

Test, programın doğru çalışıp çalışmadığını kontrol etmenin yanı sıra, kendi bileşenlerinin güvenilirliğini değerlendirmeyi içerir. Süreç, programın çalışabilirliğini, belirli bir fenomeni veya nesneyi incelemek için uygunluğunu kontrol etmekten ibarettir.

E-tablolar

Elektronik tabloları kullanarak modelleme, çeşitli konu alanlarında çok sayıda görevi kapsamanıza olanak tanır. Bir nesnenin nicel parametrelerini hesaplamanın zahmetli görevini çözmenize izin veren evrensel bir araç olarak kabul edilirler.

Böyle bir simülasyon seçeneği durumunda, problemi çözmek için algoritmada bir miktar dönüşüm gözlemlenir, bir hesaplama arayüzü geliştirmeye gerek yoktur. Aynı zamanda, veri hatalarının kaldırılmasını, hücreler arasında bir bağlantı aramasını ve hesaplama formüllerinin tanımlanmasını içeren bir hata ayıklama aşaması vardır.

İş ilerledikçe, örneğin sonuçların kağıda aktarılması, bilgilerin bir bilgisayar monitöründe rasyonel sunumu gibi ek görevler ortaya çıkar.

sıralama

Modelleme, elektronik tablolarda belirli bir algoritmaya göre gerçekleştirilir. İlk olarak çalışmanın amaçları belirlenir, ana parametreler ve ilişkiler belirlenir ve alınan bilgilere dayalı olarak belirli bir matematiksel model derlenir.

Modelin niteliksel olarak değerlendirilmesi için, çizimler, diyagramlarla desteklenen ilk, ara ve son özellikler kullanılır. Grafikler ve çizelgeler yardımıyla çalışmanın sonuçlarının görsel bir temsilini alırlar.

DBMS ortamında modelleme

Aşağıdaki görevleri çözmenizi sağlar:

• bilgileri depolamak, zamanında düzenlemesini yapmak;
• mevcut verileri belirli özelliklere göre düzenlemek;
• veri seçimi için farklı kriterler oluşturun;
• bilgileri uygun bir şekilde sunun.

Model ilk veriler temelinde geliştirildiğinden, özel tablolar kullanılarak nesnenin özelliklerini tanımlamak için en uygun koşullar yaratılır.

Aynı zamanda bilgiler sıralanır, veriler aranır ve filtrelenir ve hesaplamalar için algoritmalar oluşturulur. Bilgisayar bilgi panelini kullanarak, farklı ekran formları oluşturabileceğiniz gibi, deneyin ilerleyişi ile ilgili basılı kağıt raporları alma seçenekleri de oluşturabilirsiniz.

Elde edilen sonuçlar planlanan seçeneklerle örtüşmüyorsa parametreler değiştirilir, ek çalışmalar yapılır.

Bir bilgisayar modelinin uygulanması

Hesaplamalı deney ve bilgisayar simülasyonu yeni bilimsel araştırma yöntemleridir. Matematiksel bir model oluşturmak, deneyleri somutlaştırmak, iyileştirmek ve karmaşıklaştırmak için kullanılan bilgisayar aygıtını modernize etmeyi mümkün kılarlar.

Pratik kullanım için en umut verici olanlar arasında, tam teşekküllü bir hesaplama deneyi yürüten, güçlü nükleer santraller için reaktörlerin tasarımı ayırt edilir. Ayrıca bu, manyetohidrodinamik dönüştürücülerin oluşturulmasını da içerir. elektrik enerjisi hem de dengeli perspektif planıülke, bölge, endüstri için.

Termonükleer reaksiyonların ve kimyasal süreçlerin incelenmesi için gerekli cihazların tasarımını yapmak, bilgisayar ve matematiksel modelleme yardımıyla mümkündür.

Bilgisayar modellemesi ve hesaplamalı deneyler, "matematiksel olmayan" nesneleri matematiksel bir problemin formülasyonu ve çözümüne indirgemeyi mümkün kılar.

Bu, geliştirme ile ilgili sorunları ele almak için modern bilgisayar teknolojisine sahip bir sistemde matematiksel aparatın kullanımı için büyük fırsatlar sunar. uzay, atomik süreçlerin "fethi".

Çeşitli çevreleyen süreçleri anlamak için en önemli seçeneklerden biri haline gelen modellemedir. doğal olaylar. Bu bilgi karmaşık ve zaman alıcı bir süreçtir, bir sistemin kullanımını içerir. Çeşitli türler modelleme, gerçek nesnelerin indirgenmiş modellerinin geliştirilmesiyle başlayıp, karmaşık matematiksel hesaplamalar için özel algoritmaların seçimi ile sona erer.

Hangi süreçlerin veya fenomenlerin analiz edileceğine bağlı olarak, belirli eylem algoritmaları seçilir, matematiksel formüller bilgi işlem için. Bilgisayar modelleme, istenen sonucu minimum maliyetle elde etmenizi sağlar, önemli bilgi bir nesnenin veya olgunun özellikleri ve parametreleri hakkında.