Postavite faze kompjuterskog modeliranja ispravnim redoslijedom. Struktura i glavne faze procesa modeliranja

Modeliranje je kreativan proces. Vrlo je teško to staviti u formalni okvir. U najopštijem obliku, može se predstaviti korak po korak u sljedećem obliku.

Faza I. Formulacija problema

Svaki put kada se rješava određeni problem, takva shema može doživjeti neke promjene: neki blok može biti uklonjen ili poboljšan. Sve faze su određene zadatkom i ciljevima modeliranja.

U najopštijem smislu, zadatak je problem koji treba riješiti. Glavna stvar je definirati objekt modeliranja i razumjeti kakav bi trebao biti rezultat.

Na osnovu prirode formulacije, svi problemi se mogu podijeliti u dvije glavne grupe. Prva grupa uključuje zadatke u kojima je potrebno proučiti kako se karakteristike objekta mijenjaju pod određenim utjecajem na njega. Ova formulacija problema se obično naziva “šta će se dogoditi ako...”. Druga grupa zadataka ima sljedeću generaliziranu formulaciju: kakav utjecaj treba izvršiti na objekt. tako da njegovi parametri zadovoljavaju neki zadati uslov? Ova formulacija problema se često naziva “kako to učiniti da...”.

Ciljevi simulacije određeni su projektnim parametrima modela. Najčešće je to potraga za odgovorom na pitanje postavljeno u formulaciji problema. Zatim prelaze na opis objekta ili procesa. U ovoj fazi se identifikuju faktori od kojih zavisi ponašanje modela. Prilikom modeliranja u tabelama mogu se uzeti u obzir samo oni parametri koji imaju kvantitativne karakteristike. Ponekad se problem već može formulirati u pojednostavljenom obliku i jasno postavlja ciljeve i definira parametre modela koje treba uzeti u obzir.

Prilikom analize objekta potrebno je odgovoriti na sljedeće pitanje: da li se predmet ili proces koji se proučava može posmatrati kao jedinstvena cjelina, ili je to sistem koji se sastoji od jednostavnijih objekata? Ako se radi o jedinstvenoj cjelini, onda se može preći na izgradnju informacionog modela, ako je u pitanju sistem, potrebno je preći na analizu objekata koji ga čine i utvrđivanje veza između njih.

Glavni ciljevi modeliranja:

Razumjeti kako određeni objekt funkcionira, njegovu strukturu, svojstva, zakone razvoja.

Naučite da kontrolišete objekat pod datim uslovima.

Predvidjeti posljedice određenog udara na objekt.

Faza II. Razvoj modela

Na osnovu rezultata analize objekta sastavlja se informacioni model. Detaljno opisuje sva svojstva objekta, njihove parametre, radnje i odnose.

Zatim, informacioni model mora biti izražen u jednom od simboličkih oblika. S obzirom da ćemo raditi u tabelarnom okruženju, informacioni model se mora konvertovati u matematički. Na osnovu informacionih i matematičkih modela sastavlja se kompjuterski model u obliku tabela, u kojima se izdvajaju tri oblasti podataka: početni podaci, međuproračuni, rezultati. Izvorni podaci se unose ručno. Proračuni, i srednji i konačni, provode se pomoću formula napisanih prema pravilima proračunskih tablica.

Faza III. Kompjuterski eksperiment

Da biste dali život novim razvojima dizajna, uveli nova tehnička rješenja u proizvodnju ili testirali nove ideje, potreban je eksperiment. U skorijoj prošlosti, ovakav eksperiment se mogao izvoditi ili u laboratorijskim uslovima na instalacijama posebno stvorenim za to, ili in situ, tj. na stvarnom uzorku proizvoda, podvrgavajući ga svim vrstama testova. To zahtijeva velike materijalne troškove i vrijeme. U pomoć su priskočile kompjuterske studije modela. Prilikom izvođenja kompjuterskog eksperimenta provjerava se ispravnost modela. Ponašanje modela se proučava pod različitim parametrima objekta. Svaki eksperiment prati razumijevanje rezultata. Ako su rezultati kompjuterskog eksperimenta u suprotnosti sa značenjem problema koji se rješava, onda se greška mora tražiti u pogrešno odabranom modelu ili u algoritmu i metodi za njegovo rješavanje. Nakon utvrđivanja i otklanjanja grešaka, kompjuterski eksperiment se ponavlja.

Faza IV. Analiza rezultata simulacije.

Završna faza modeliranja je analiza modela. Na osnovu dobijenih proračunskih podataka provjeravamo koliko proračuni odgovaraju našim ciljevima razumijevanja i modeliranja. U ovoj fazi određuju se preporuke za unapređenje usvojenog modela i, ako je moguće, objekta ili procesa.

Sistemsko (simulacijsko) modeliranje svoje rođenje duguje prof. Massachusetts Institute of Technology (SAD) J. Forresteru, koji je prvi koristio ovu metodu za modeliranje proizvodnih i ekonomskih aktivnosti poduzeća. Metoda sistemske dinamike je stekla najveću popularnost početkom 70-ih godina nakon pojave radova J. Forrestera i D. Meadowsa o globalnom modeliranju u globalnim razvojnim projektima “Svijet-2” i “Svijet-3”. Dostupnost pristupa konstruisanju matematičkih modela i primenljivost ideja sistemske dinamike za rešavanje širokog spektra problema u ekologiji, ekonomiji i demografiji doprineli su širokom uvođenju simulacionog modeliranja u različite oblasti znanja.

Simulacijski sistem je skup modela koji simuliraju fenomen koji se proučava, u kombinaciji sa bazama podataka, mogućnost vizualizacije i analize dobijenih rezultata za donošenje odluka.

Jedan od domaćih osnivača sistemskog modeliranja, akademik N.N. Moiseev je primetio da je simulacija postala jedno od najvažnijih sredstava sistemske analize. Imitacija je uspješan primjer kombinacije matematike i znanja stručnjaka (stručnjaka) u određenoj predmetnoj oblasti. Jedna od glavnih oblasti u modeliranju sistema je sposobnost planiranja mašinskih eksperimenata za rešavanje zadatih problema. U tu svrhu kreiraju se modeli koji imitiraju stvarnost.

Simulacijsko modeliranje dinamike sistema sastoji se od nekoliko faza:

Formuliranje ciljeva i zadataka modeliranja;

Izrada konceptualnog dijagrama modela;

Formalizacija modela;

Implementacija softvera;

Identifikacija parametara modela;

Verifikacija modela;

Prognoza i donošenje odluka.

Izgradnja modela, po pravilu, ima iterativnu prirodu, uključuje aktivnu interakciju između specijalista (biologa, ekologa, geografa, itd.) i matematičara („modelara“) u različitim fazama izgradnje modela. Pogledajmo detaljnije faze stvaranja modela.

Formulacija ciljeva i zadataka modeliranja

Svako modeliranje počinje formulisanjem problema, definisanjem opšteg cilja studije. Zatim, od opšteg cilja studije, prelaze na listu pitanja na koja treba odgovoriti tokom procesa modeliranja. Za opisivanje prirodnog fenomena (objekta) mogu se koristiti različiti modeli (više opcija modeliranja). Treba imati na umu da je svaki model samo aproksimacija, sa različitim stepenom tačnosti ili detalja, prirodnog objekta u pitanju, iu tom pogledu mogućnosti modeliranja su ograničene. Zadatak istraživača je da odabere najbolji model u svakom konkretnom slučaju i bude u stanju da interpretira dobijene rezultate.

Jedna od važnih tačaka ove faze je smislena analiza teorijskih ideja o modeliranom objektu, postojećem iskustvu (uključujući negativno) u izgradnji analognih ili sličnih modela.

Uspjeh modeliranja, pored teorijskih proučavanja, u velikoj mjeri je određen mogućnostima informatičke podrške simulacijskim modelima, budući da nedostatak potrebnih podataka za izgradnju modela može poništiti sve napore u njegovom kreiranju. Geografsko modeliranje zahtijeva detaljne informacije koje uzimaju u obzir, gdje je to moguće, raznolikost pejzažne strukture teritorije.

Izrada dijagrama konceptualnog modela

Izgradnja dijagrama konceptualnog modela uključuje:

a) opis strukture modela;

b) identifikovanje glavnih varijabli modela;

c) određivanje granica modeliranog sistema;

d) određivanje intervala predviđanja i koraka modeliranja;

e) određivanje tačnosti simulacije.

Opis strukture modela sastoji se od navođenja svih elemenata (blokova) modeliranog sistema i veza između njih. Grafički je model predstavljen kao grafikon ili dijagram toka.

Identifikacija glavnih varijabli modela direktno je povezana sa određivanjem granica modeliranog sistema. Dakle, model razlikuje unutrašnje (endogene) i eksterne (ekogene) varijable u zavisnosti od odabranih granica sistema. Unutar granica, sistem se smatra zatvorenim. Zatvorenost sistema je relativan koncept, koji je određen specifičnom formulacijom problema koji se rešava. Veze (materijalne, energetske i informacije) uspostavljaju se između varijabli modela.

Ova faza modeliranja je možda najpopularnija među geografima i ekolozima. Ponekad se ova vrsta modeliranja naziva konstruiranjem konceptualnog modela ravnoteže.

Strukturiranje grafičkih modela treba da pruži mogućnost konstruisanja znakovnog (algoritamskog) modela. Upravo u ovoj fazi interakcija između „specijalista za predmet“ i „dizajnera modela“ postaje posebno važna.

Korak simulacije je određen intervalom simulacije. Ako je interval modeliranja desetine godina, tada se korak postavlja na 1 godinu; ako se gradi sezonska prognoza, tada se korak modeliranja postavlja na 1 dan. Vjeruje se da unutar koraka modelirani parametar ostaje konstantan.

Formalizacija modela

Formalizacija modela se sastoji u određivanju analitičkih zavisnosti između varijabli modela. Svaki model, u pravilu, temelji se na zakonu održanja materije i energije, koji je napisan u obliku jednadžbi ravnoteže, a jednadžbe ravnoteže mogu se predstaviti i u algebarskom obliku i u obliku diferencijalnih jednadžbi, uključujući parcijalne diferencijalne jednadžbe. jednačine. Sistem jednadžbi ravnoteže je dopunjen nizom empirijskih zavisnosti, obično u algebarskom obliku. Sistem jednačina se rješava poznatim matematičkim metodama.

Ciljevi lekcije:

• Obrazovni:
  • ažuriranje znanja o glavnim tipovima modela;
  • proučavati faze modeliranja;
  • razviti sposobnost prenošenja znanja u novu situaciju.
  • stečeno znanje učvrstiti u praksi.
• Razvojni:
  • razvoj logičkog mišljenja, kao i sposobnost da se istakne glavna stvar, uporedi, analizira, generalizuje.
• Obrazovni:
  • negovati volju i upornost za postizanje konačnih rezultata.

Vrsta lekcije: učenje novog gradiva.

Nastavne metode: predavanje, eksplanatorno i ilustrativno (prezentacija), frontalni pregled, praktični rad, test

Oblici rada: grupni rad, individualni rad.

Sredstva obrazovanja: didaktički materijal, demonstracijski ekran, materijali.

TOKOM NASTAVE

I. Organizacioni momenat

Priprema za čas: pozdravljanje, provjera spremnosti učenika za rad.

II. Priprema za aktivne aktivnosti u glavnoj fazi časa

Najava plana rada za čas.

Ažuriranje referentnog znanja

Učenici odgovaraju na testna pitanja na temu “Vrste modela”

1. Odredite koji su od navedenih modela materijalni, a koji informativni. Molimo navedite samo brojeve modela materijala.

A) Model dekoracije pozorišne predstave.
B) Skice kostima za pozorišnu predstavu.
B) Geografski atlas.
D) Volumetrijski model molekule vode.
E) Jednačina hemijske reakcije, na primjer: CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 2 3 + H 2 O.
E) Model ljudskog skeleta.
G) Formula za određivanje površine kvadrata sa stranicom h: S = h 2 .
H) Raspored vozova.
I) Parna lokomotiva igračka.
K) Mapa podzemne željeznice.
K) Sadržaj knjige.

2. Za svaki model u prvoj koloni odredite koji je tip (druga kolona):

3. Odredite koji aspekt originalnog objekta se modelira u datim primjerima.

4. Koji od sljedećih modela su dinamični?

A) Karta područja.
B) Prijateljski crtani.
C) Program koji simulira kretanje kazaljki na ekranu.
D) Plan eseja.
D) Grafikon promjena temperature vazduha tokom dana.

5. Koji su od sljedećih modela formalizirani?

A) Dijagram toka algoritma.
B) Recept za kuvanje.
C) Opis izgleda književnog lika.
D) Montažni crtež proizvoda.
D) Forma knjige u biblioteci.

6. Koji od sljedećih modela su vjerojatnosni?

A) Vremenska prognoza.
B) Izvještaj o aktivnostima preduzeća.
B) Dijagram rada uređaja.
D) Naučna hipoteza.
D) Sadržaj knjige.
E) Plan manifestacija posvećenih Danu pobjede.

7. Da li je pravilno definisan tip sljedećeg modela: „Grafikon očekivane promjene dnevne temperature zraka je dinamički formalizovani model ponašanja ovog indikatora vremena, namijenjen kratkoročnoj prognozi“?

A) Da.
B) Ne.

8. Koje od tvrdnji su tačne?

A) Formula hemijske reakcije je informacioni model.
B) Sadržaj knjige je evidencijski neformalizovani model njenog sadržaja.
C) Idealni gas u fizici je imaginarni model koji simulira ponašanje stvarnog gasa.
D) Dizajn kuće - grafički referentni probabilistički model koji opisuje izgled objekta.

9. Za svaki model odredite njegov tip prema njegovoj ulozi u upravljanju objektom modeliranja.

List za odgovore učenika za test „Vrste modela”.

Prezime, ime, klasa________________________________________________

Izvor:Bešenkov S.A., Rakitina E.A. Rješavanje tipičnih problema modeliranja. //Informatika u školi: Prilog časopisu „Informatika i obrazovanje“, br. 1–2005. M.: Obrazovanje i informatika, 2005. – 96 str.: ilustr.

IV. Učenje novog gradiva

Uvodni govor nastavnika: „Nastavljamo sa radom na temi „Modeli i simulacija“. Danas ćemo pogledati glavne faze modeliranja.”
Proučavanje novog materijala na temu: “Glavne faze modeliranja”, korištenjem prezentacije ( Aneks 1 ).

Faza I. Formulacija problema

Fazu formulacije problema karakteriziraju tri glavne točke: opis problema, određivanje ciljeva modeliranja.

Opis zadatka

Prilikom opisivanja problema kreira se deskriptivni model korištenjem prirodnih jezika i slika. Koristeći deskriptivni model, možete formulisati osnovne pretpostavke koristeći uslove problema.
Na osnovu prirode formulacije, svi problemi se mogu podijeliti u dvije glavne grupe.
TO prva grupa možemo uključiti zadatke u koje je potrebno proučiti kako će se karakteristike objekta mijenjati pod nekim utjecajem na njega: „šta će se dogoditi ako?..“. . Na primjer, da li će biti slatko ako u čaj stavite dvije kašičice šećera?
Druga grupa Problem ima sledeću formulaciju: kakav uticaj treba izvršiti na objekat da bi njegovi parametri zadovoljili neki zadati uslov? Ova formulacija problema se često naziva “kako to učiniti da...”. Na primjer, kolika zapremina mora biti balon napunjen helijumom da bi se uzdigao prema gore uz teret od 100 kg?
Treća grupa To su složeni zadaci. Primjer takvog integriranog pristupa je rješavanje problema dobijanja hemijskog rastvora date koncentracije:

Dobro postavljen problem je onaj u kojem:

• opisane su sve veze između početnih podataka i rezultata;
• svi početni podaci su poznati;
• rješenje postoji;
• problem ima samo jedno rešenje.

Svrha modeliranja

Definiranje svrhe modeliranja omogućava vam da jasno utvrdite koji su ulazni podaci važni, a koji nevažni, a šta je potrebno dobiti kao izlaz.

Formalizacija zadatka

Da bi se bilo koji problem riješio korištenjem kompjutera, potrebno ga je prikazati na strogom, formaliziranom jeziku, na primjer, koristeći matematički jezik algebarskih formula, jednačina ili nejednačina. Osim toga, u skladu sa ciljem, potrebno je odabrati parametre koji su poznati (početni podaci) i koje je potrebno pronaći (rezultati), uzimajući u obzir ograničenja na dozvoljene vrijednosti ovih svojstava.
Međutim, nije uvijek moguće pronaći formule koje izražavaju rezultat kroz početne podatke. U takvim slučajevima se koriste približne matematičke metode za dobijanje rezultata sa zadatom tačnošću.

Faza II. Razvoj modela

Informacijski model problema omogućava vam da donesete odluku o odabiru softverskog okruženja i jasno predstavite algoritam za konstruiranje kompjuterskog modela.

Informacijski model

1. Odaberite vrstu informacijskog modela;
2. Odredite bitna svojstva originala koja treba uključiti u model, odbaciti
   nevažno (za ovaj zadatak);
3. Izgradnja formaliziranog modela je model napisan formalnim jezikom (matematika, logika, itd.) i koji odražava samo bitna svojstva originala;
4. Razviti algoritam za model. Algoritam je jasno definisan redosled radnji koje je potrebno izvršiti da bi se rešio problem.

Model kompjutera

Računarski model je model implementiran korištenjem softverskog okruženja.
Sljedeći korak je transformacija informacionog modela u kompjuterski model, tj. izrazite to na kompjuterski čitljivom jeziku. Postoje različiti načini za pravljenje kompjuterskih modela, uključujući:
– kreiranje kompjuterskog modela u obliku projekta na jednom od programskih jezika;
– izrada kompjuterskog modela pomoću tabela, kompjuterski potpomognutih sistema za crtanje ili drugih aplikacija. Izbor softverskog okruženja određuje algoritam za konstruisanje računarskog modela, kao i oblik njegovog prikaza.

Faza III. Kompjuterski eksperiment

Eksperimentiraj je studija modela u uslovima koji nas zanimaju.
Prva tačka kompjuterskog eksperimenta je testiranje kompjuterskog modela.
Testiranje je test modela na jednostavnim početnim podacima sa poznatim rezultatom.
Za provjeru ispravnosti algoritma konstrukcije modela koristi se testni skup početnih podataka za koji je konačni rezultat unaprijed poznat.
Na primjer, ako koristite formule za izračunavanje u modeliranju, tada morate odabrati nekoliko opcija za početne podatke i izračunati ih "ručno". Kada je model izgrađen, testirate sa istim ulaznim podacima i uporedite rezultate simulacije sa izračunatim podacima. Ako se rezultati poklapaju, onda je algoritam ispravan; ako ne, greške se moraju eliminisati.
Ako je algoritam konstruiranog modela ispravan, onda možete prijeći na drugu točku kompjuterskog eksperimenta - provođenje studije kompjuterskog modela.
Prilikom istraživanja, ako računarski model postoji u obliku projekta na jednom od programskih jezika, potrebno ga je pokrenuti, unijeti početne podatke i dobiti rezultate.
Ako se računarski model ispita, na primjer u proračunskoj tabeli, može se konstruirati grafikon ili grafikon.

Faza IV. Analiza rezultata simulacije

Krajnji cilj modeliranja je analiza dobijenih rezultata. Ova faza je odlučujuća - ili nastaviti istraživanje ili ga završiti.
Osnova za razvoj rješenja su rezultati testiranja i eksperimenata. Ako rezultati ne odgovaraju ciljevima zadatka, to znači da su u prethodnim fazama napravljene greške ili netačnosti. To može biti ili pogrešna formulacija problema, ili greške u formulama, ili neuspješan izbor okruženja za modeliranje, itd. Ako se uoče greške, tada je potrebno model prilagoditi, odnosno vratiti se na jednu od prethodnih faza. Proces se ponavlja sve dok eksperimentalni rezultati ne ispune ciljeve modeliranja.

V. Konsolidacija proučenog gradiva

1). Pitanja za diskusiju na času:

– Navedite dvije glavne vrste problema modeliranja.
– Navedite najpoznatije svrhe modeliranja.
– Koje karakteristike tinejdžera su važne za preporuke o izboru profesije?
– Iz kojih razloga se računar široko koristi u modeliranju?
– Imenujte alate za kompjutersko modeliranje koje poznajete.
– Šta je kompjuterski eksperiment? Navedite primjer.
– Šta je testiranje modela?
– Koje greške se javljaju tokom procesa modeliranja? Šta učiniti kada se otkrije greška?
– Šta je analiza rezultata modeliranja? Koji se zaključci obično donose?

2) Zadatak. Napravite najveću kutiju od kvadratnog komada kartona.

VI. Sumiranje lekcije

Analizirati radove učenika i objaviti ocjene za rad na času.

VII. Zadatak za samostalno učenje

Napišite kratak sažetak lekcije i proučite ga.

Koraci procesa modeliranja

Općenito, proces modeliranja se sastoji od nekoliko faza:

1. Opis objekt modeliranja. Da bi se to postiglo, proučava se struktura fenomena koji čine stvarni proces. Kao rezultat ove studije, pojavljuje se sadržajan opis procesa u kojem je potrebno što jasnije prikazati sve potrebne obrasce. Iz ovog opisa slijedi inscenacija primijenjen problem. Iskaz problema određuje ciljeve modeliranja, listu potrebnih veličina i potrebnu tačnost. Štaviše, formulacija možda nema strogu matematičku formulaciju.

Smisleni opis služi kao osnova za konstruisanje formalizovana šema– posredna karika između smislenog opisa i matematičkog modela. Nije uvijek razvijena, ali kada se, zbog složenosti procesa koji se proučava, direktan prijelaz sa smislenog opisa na matematički model pokaže nemogućim. Forma prezentacije materijala takođe treba da bude verbalna, ali mora postojati precizna matematička formulacija problema istraživanja, karakteristike procesa, sistem parametara, zavisnosti između karakteristika i parametara.

2. Izbor modela, koji dobro bilježi bitna svojstva originala i lako ga je istražiti. Transformacija formalizirane sheme u matematički model provodi se pomoću matematičkih metoda bez priliva dodatnih informacija. U ovoj fazi svi odnosi se zapisuju u analitičkom obliku, logički uslovi se zapisuju u obliku nejednakosti, a analitički oblik daje se svim informacijama ako je moguće. Prilikom izrade matematičkog opisa koriste se jednadžbe različitih tipova: algebarske (stacionarni modovi), obične diferencijalne jednadžbe (nestacionarni objekti), parcijalne diferencijalne jednadžbe se koriste za matematički opisivanje dinamike objekata s distribuiranim parametrima. Ako proces ima i deterministička i stohastička svojstva, koriste se integro-diferencijalne jednadžbe).

3. Model studija. U ovom slučaju, sve radnje se izvode na modelu i usmjerene su direktno na stjecanje znanja o ovom objektu, na uspostavljanje zakona njegovog razvoja. Važna prednost istraživanja modela je mogućnost ponavljanja mnogih pojava za različite početne uslove i sa različitim obrascima njihove promjene tokom vremena.

4. Interpretacija rezultata. U ovoj fazi razmatra se pitanje prijenosa vrijednosti dobivenih iz matematičkog modela na stvarni predmet proučavanja. Istraživača zanimaju svojstva objekta koji je zamijenjen modelom. Mogućnost ovakvog prevođenja znanja postoji zbog postojanja određene korespondencije između elemenata i odnosa modela i elemenata i odnosa originala. Ove veze se uspostavljaju tokom procesa modeliranja. Kada se koristi matematički model, treba imati na umu pitanje tačnosti rezultata – stepen adekvatnosti opisa objekta.

Uspješnost korištenja matematičkog modeliranja zavisi od toga koliko je model izgrađen, adekvatnosti, stepena poznavanja modela i lakoće rada s njim. Upotreba računara u matematičkom modeliranju omogućava proučavanje, pod bilo kojim uslovima, varijacije parametara i indikatora spoljašnjih faktora za dobijanje bilo kojih uslova, uklj. i nije implementiran u eksperimentima punog opsega. To podrazumijeva mogućnost dobivanja odgovora na mnoga pitanja koja se javljaju u fazi razvoja i dizajna objekata bez upotrebe drugih, složenijih metoda.

Faze procesa modeliranja - koncept i vrste. Klasifikacija i karakteristike kategorije "Faze procesa modeliranja" 2017, 2018.

Tema 2. Glavne faze modeliranja

Plan:

1. Formalizacija
2. Faze modeliranja
3. Modeliranje ciljeva.

1. Formalizacija

Prije izgradnje modela objekta (pojave, procesa), potrebno je identificirati sastavne elemente ovog objekta i veze između njih (provesti sistemsku analizu) i "prevesti" (prikazati) rezultirajuću strukturu u neki unaprijed određeni oblik. - formalizovati informacije.

Formalizacija - je proces identifikacije unutrašnje strukture objekta, pojave ili procesa i prevođenja u određenu informacijsku strukturu- formu.

Modeliranje bilo kog sistema je nemoguće bez preliminarne formalizacije. U stvari, formalizacija je prva i vrlo važna faza procesa modeliranja. Modeli odražavaju najbitnije stvari u objektima, procesima i pojavama koje se proučavaju, na osnovu navedene svrhe modeliranja. Ovo je glavna karakteristika i glavna namjena modela.

Primjer. Poznato je da se jačina tremora obično mjeri na skali od deset tačaka. Zapravo, radi se o najjednostavnijem modelu za procjenu jačine ovog prirodnog fenomena. Zaista, "jača" relacija, koja djeluje u stvarnom svijetu, ovdje je formalno zamijenjena relacijom "više", koja ima značenje u skupu prirodnih brojeva: najslabiji potres odgovara broju 1, najjači - 10. Rezultirajući uređeni skup od 10 brojeva je model koji daje predstavu o jačini podrhtavanja.

2. Faze modeliranja

Prije nego što pristupite bilo kojem poslu, morate jasno zamisliti početnu tačku i svaku tačku aktivnosti, kao i njene približne faze. Isto se može reći i o modeliranju. Polazna tačka je prototip. To može biti postojeći ili dizajnirani objekt ili proces. Završna faza modeliranja je donošenje odluke na osnovu znanja o objektu.

Lanac izgleda ovako:

Primjeri.

Modeliranje pri stvaranju novih tehničkih sredstava može se razmatrati na primjeru povijesti razvoja svemirske tehnologije.

Da bi se ostvario let u svemir, trebalo je riješiti dva problema: savladati gravitaciju i osigurati napredovanje u svemiru bez zraka. Isak Njutn je govorio o mogućnosti prevazilaženja Zemljine gravitacije u 17. veku. K. E. Tsiolkovsky je predložio stvaranje mlaznog motora za kretanje u svemiru, koji koristi gorivo iz mješavine tekućeg kisika i vodonika, koji oslobađaju značajnu energiju tokom sagorijevanja. Sastavio je prilično tačan opisni model buduće međuplanetarne svemirske letjelice sa crtežima, proračunima i opravdanjima.Manje od pola stoljeća nije prošlo prije nego što je deskriptivni model K. E. Tsiolkovskog postao osnova za stvarno modeliranje u projektantskom birou pod vodstvom S. P. Koroljeva. U eksperimentima u punom obimu testirane su različite vrste tečnog goriva, oblik rakete, sistem kontrole leta i održavanja života astronauta, instrumenti za naučna istraživanja itd. Rezultat svestranog modeliranja bile su snažne rakete koje su lansirale umjetnu Zemlju satelite, brodove sa astronautima na brodu i svemirske stanice.

Pogledajmo još jedan primjer. Čuveni hemičar iz 18. veka. Antoine Lavoisier, proučavajući proces sagorijevanja, izveo je brojne eksperimente. Simulirao je procese sagorijevanja s raznim supstancama koje je zagrijavao i vagao prije i poslije eksperimenta. Ispostavilo se da neke tvari nakon zagrijavanja postaju teže. Lavoisier je sugerirao da je nešto dodato ovim supstancama tokom procesa zagrijavanja. Tako je modeliranje i naknadna analiza rezultata dovela do definicije nove supstance – kiseonika, do generalizacije pojma „sagorevanja“, dalo objašnjenje za mnoge poznate pojave i otvorilo nove horizonte za istraživanja u drugim oblastima nauke, posebno u biologiji, jer se pokazalo da je kisik jedna od glavnih komponenti disanja i razmjene energije životinja i biljaka.

Modeliranje je kreativan proces. Vrlo je teško to staviti u formalni okvir. U svom najopćenitijem obliku, može se predstaviti u fazama, kao što je prikazano na dijagramu:

Faze modeliranja

Prilikom rješavanja određenog problema, ova šema može pretrpjeti neke promjene: neki blok će biti uklonjen ili poboljšan, neki će biti dodan. Sadržaj faza određen je zadatkom i ciljevima modeliranja.

Razmotrimo detaljnije glavne faze modeliranja.

StageI. Izjava o problemu

Zadatak je problem koji treba riješiti. U fazi postavljanja zadatka potrebno je:

1) opisati zadatak,

2) odrediti ciljeve modeliranja,

3) analizirati objekat ili proces.

Opis zadatka.

Zadatak je formulisan običnim jezikom, a opis treba da bude jasan. Ovdje je glavna stvar definirati objekt modeliranja i razumjeti kakav bi rezultat trebao biti.