コンピューター シミュレーションの手順を正しい順序に並べてください。 モデリングプロセスの構造と主な段階

モデリングは創造的なプロセスです。 それを正式な枠組みに落とし込むのは非常に困難です。 最も一般的な形式では、次のように段階的に表現できます。

私はステージします。 問題の定式化

特定の問題を解決するたびに、そのようなスキームは何らかの変更を受ける可能性があります。つまり、一部のブロックが削除または改善される可能性があります。 すべての段階は、モデリングのタスクと目標によって決まります。

最も一般的な意味では、タスクは解決する必要がある特定の問題として理解されます。 主なことは、モデリングの対象を決定し、その結果がどうなるかを理解することです。

処方の性質に応じて、すべてのタスクは 2 つの主要なグループに分類できます。 最初のグループには、オブジェクトに何らかの影響を与えてオブジェクトの特性がどのように変化するかを調査する必要があるタスクが含まれます。 このような問題の記述は通常、「... の場合どうなるか」と呼ばれます。 タスクの 2 番目のグループには、オブジェクトにどのような影響を与える必要があるかという一般化された定式化があります。 そのパラメーターが特定の条件を満たすようにするには? この問題ステートメントは、「...を行うためにどのように行うか」と呼ばれることがよくあります。

モデリングの目標は、モデルの設計パラメータによって決まります。 ほとんどの場合、これは問題を定式化する際に提起された質問に対する答えを探すことです。 次に、オブジェクトまたはプロセスの説明に進みます。 この段階では、モデルの動作が依存する要因が特定されます。 スプレッドシートでモデリングする場合、定量的な特性を持つパラメーターのみを考慮できます。 場合によっては、タスクがすでに簡略化された形式で定式化されており、目標が明確に設定され、考慮する必要があるモデルのパラメータが定義されている場合があります。

オブジェクトを分析するときは、次の質問に答える必要があります。研究対象のオブジェクトまたはプロセスは単一の全体として考慮できるのか、それともより単純なオブジェクトから構成されるシステムなのか? これが単一の全体である場合は、情報モデルの構築に進むことができます。システムの場合は、それを構成するオブジェクトの分析に進み、オブジェクト間の関係を判断する必要があります。

モデリングの主な目的:

特定のオブジェクトがどのように配置されているか、その構造、特性、発展の法則を理解します。

与えられた条件でオブジェクトを制御する方法を学びます。

物体に対する特定の衝撃の結果を予測します。

Ⅱステージ。 モデル開発

オブジェクトの分析結果に基づいて、情報モデルが構築されます。 オブジェクトのすべてのプロパティ、そのパラメータ、アクション、関係が詳細に説明されています。

さらに、情報モデルはいずれかの記号形式で表現される必要があります。 スプレッドシート環境で作業することを考慮すると、情報モデルを数学的なモデルに変換する必要があります。 情報と数学的モデルに基づいて、コンピューター モデルがテーブルの形式で編集されます。テーブルでは、初期データ、中間計算、結果の 3 つのデータ領域が区別されます。 初期データは「手動」で入力されます。 中間計算と最終計算は、スプレッドシートの規則に従って記録された式に従って実行されます。

Ⅲステージ。 コンピューター実験

新しい設計開発に命を吹き込む、新しい技術的ソリューションを生産に導入する、または新しいアイデアをテストするには、実験が必要です。 最近では、そのような実験は、そのために特別に作られた施設の実験室条件で、または自然の中で、つまり自然の中で実行できました。 製品の実際のサンプルを使用して、あらゆる種類のテストを行います。 これには多大なお金と時間が必要です。 コンピュータによるモデルの研究が役に立ちました。 コンピュータ実験を行う際には、モデルの構築が正しいかどうかがチェックされます。 モデルの動作は、オブジェクトのさまざまなパラメーターに対して研究されます。 各実験には結果の理解が伴います。 コンピュータ実験の結果が、解決しようとしている問題の意味と矛盾する場合、その誤りは、間違って選択されたモデル、またはそれを解決するためのアルゴリズムと方法にあると探さなければなりません。 エラーを特定して排除した後、コンピューター実験が繰り返されます。

Ⅳ段階。 シミュレーション結果の分析。

モデリングの最終段階はモデルの分析です。 得られた計算データに基づいて、その計算が理解とモデル化の目標にどの程度対応しているかを確認します。 この段階では、採用されたモデルと、可能であればオブジェクトまたはプロセスを改善するための推奨事項が作成されます。

システム (シミュレーション) モデリングは、教授のおかげで誕生しました。 マサチューセッツ工科大学 (米国) J. Forrester は、この手法を最初に適用して企業の生産活動と経済活動をモデル化しました。 システム ダイナミクスの手法は、グローバル開発プロジェクト「Mir-2」および「Mir-3」におけるグローバル モデリングに関する J. Forrester と D. Meadows の著作が登場した後、70 年代初頭に最も人気を得ました。 数学的モデルを構築するアプローチの利用しやすさ、生態学、経済学、人口統計学における幅広い問題の解決に対するシステム ダイナミクスの考え方の適用可能性は、さまざまな知識分野でのシミュレーション モデリングの広範な導入に貢献しました。

シミュレーションシステム研究対象の現象をシミュレートする一連のモデルとデータベース、意思決定のために得られた結果を視覚化して分析する機能です。

システム モデリングの国内創始者の 1 人である学者 N.N. モイセエフ氏は、模倣がシステム分析の最も重要な手段の 1 つになっていると指摘しました。 シミュレーションは、数学と特定の主題分野の専門家 (専門家) の知識を組み合わせた好例です。 システム モデリングの主な方向性の 1 つは、割り当てられた問題を解決するための機械実験を計画できることです。 この目的のために、現実を模倣したモデルが作成されます。

システムダイナミクスのシミュレーションモデリングは、いくつかの段階で構成されます。

モデリングの目的とタスクの策定。

モデルの概念図の構築。

モデルの形式化。

ソフトウェアの実装。

モデルパラメータの特定。

モデルの検証。

予測と意思決定。

モデルの構築は、原則として反復的な性格を持ち、モデル構築のさまざまな段階で、主題の専門家 (生物学者、生態学者、地理学者など) と数学者 (「モデラー」) の間の積極的な対話が必要になります。 モデル作成の段階をさらに詳しく考えてみましょう。

モデリングの目的と課題の策定

あらゆるモデリングは、問題の定式化、つまり研究の全体的な目標の定義から始まります。 次に、研究の一般的な目的から、モデル化プロセスで回答する必要がある質問のリストに進みます。 自然現象 (オブジェクト) を記述するためにさまざまなモデルを使用できます (モデリングの多変量)。 各モデルは、検討中の自然物体に対する精度や詳細の度合いが異なる近似にすぎず、この点で、モデリングの可能性は限られていることを覚えておく必要があります。 研究者の仕事は、それぞれの特定のケースに最適なモデルを選択し、結果を解釈する能力です。

この段階の重要なポイントの 1 つは、モデル化されているオブジェクトに関する理論的アイデア、類似または同様のモデルを構築する際の既存の経験 (否定的なものを含む) を有意義に分析することです。

モデルの構築に必要なデータが不足すると、モデルを作成するすべての努力が無駄になる可能性があるため、理論的な研究に加えて、モデリングの成功はシミュレーション モデルの情報サポートの可能性によって主に決まります。 地理モデリングには、可能であれば、地域の景観構造の多様性を考慮した詳細な情報が必要です。

モデルの概念図の構築

モデルの概念スキームの構築には次のものが含まれます。

a) モデルの構造の説明。

b) モデルの主要変数の選択。

c) モデル化されるシステムの境界の決定。

d) 予測間隔とモデル化ステップの決定。

e) モデリングの精度の決定。

モデルの構造の記述は、モデル化されるシステムのすべての要素 (ブロック) とそれらの間のリンクをリストすることで構成されます。 モデルはグラフィカルに次のように表されます。 グラフやフローチャート。

モデルの主な変数の選択は、モデル化されるシステムの境界の定義に直接関係します。 したがって、モデルでは、システムの選択された境界に応じて、内部 (内生) 変数と外部 (生態生) 変数が区別されます。 境界内では、システムは閉じていると見なされます。 システムの閉鎖は相対的な概念であり、解決される問題の具体的な定式化によって決まります。 モデルの変数間に関係 (実数、エネルギー、情報) が確立されます。

モデリングのこの段階は、おそらく地理学者や生態学者の間で最も人気があります。 このタイプのモデリングは、概念バランス モデルの構築と呼ばれることもあります。

グラフィカル モデルの構造化により、記号 (アルゴリズム) モデルを構築する可能性が提供されるはずです。 この段階では、「オブジェクト所有者」と「モデラー」の対話が特に重要になります。

シミュレーション ステップはシミュレーション間隔によって決まります。 モデリング間隔が数十年の場合、ステップは 1 年に設定され、季節予測が作成されている場合、モデリング ステップは 1 日に選択されます。 モデル化されたパラメーターはステップ内で一定のままであると想定されます。

モデルの定式化

モデルの形式化とは、モデルの変数間の分析的な依存関係を決定することです。 原則として、どのモデルも物質とエネルギーの保存の法則に基づいており、この法則は平衡方程式の形式で記述され、平衡方程式は代数形式と偏微分方程式を含む微分方程式の形式の両方で表すことができます。 バランス方程式系は、原則として、代数形式で多数の経験的依存関係によって補足されます。 連立方程式は既知の数学的方法によって解かれます。

レッスンの目的:

• 教育的:
  • 主要なタイプのモデルに関する知識を更新する。
  • モデリングの段階を研究する。
  • 知識を新しい状況に移す能力を開発します。
  • 得た知識を実践で定着させます。
• 教育的:
  • 論理的思考の発達と、重要なことを強調し、比較し、分析し、一般化する能力。
• 教育的:
  • 最終的な結果を達成するための意志と忍耐力を養います。

レッスンタイプ:新しい教材を学ぶこと。

指導方法:講義、解説・図解（プレゼンテーション）、現地調査、実習、試験

勤務形態:グループワーク、個人ワーク。

教育手段:教材、デモ画面、配布資料。

授業中

I. 組織化の瞬間

レッスンの準備: 挨拶、生徒の仕事への準備の確認。

II. レッスンのメインステージでの活発な活動の準備

レッスンの作業計画のお知らせです。

基礎知識のアップデート

学生は「モデルの種類」というトピックに関するテスト質問に答えます

1. リストされたモデルのうちどれが重要でどれが情報であるかを判断します。 材料モデル番号のみを指定してください。

A) 演劇作品のレイアウトデザイン。
B) 演劇の衣装のスケッチ。
C) 地理地図帳。
D) 水の分子の体積モデル。
E) 化学反応式、例: CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 2 3 + H 2 O。
E) 人間の骨格のモデル。
G）辺hの正方形の面積を決定する式：S \u003d h 2。
H) 電車の時刻表。
I) おもちゃの蒸気機関車。
K) 地下鉄の路線図。
L) 本のタイトル。

2. 最初の列の各モデルについて、それが属するタイプを決定します (2 番目の列)。

3. 元のオブジェクトのどの側面が例でモデル化されているかを判断します。

4. 次のモデルのうち、動的モデルはどれですか?

A) エリアの地図。
B) フレンドリーな似顔絵。
C) 表示画面上でダイヤル針の動きをシミュレートするプログラム。
D) 構成の計画。
D) 日中の気温の変化のグラフ。

5. 次のモデルのうち、正式なものはどれですか?

A) アルゴリズムのブロック図。
b) 料理レシピ。
C) 文学的英雄の外見の説明。
D) 製品の組立図。
D) 図書館の本の形式。

6. 次のモデルのうち確率的モデルはどれですか?

A) 天気予報。
B) 企業の活動に関する報告。
C) デバイスの機能のスキーム。
D) 科学的仮説。
D) 本のタイトル。
E) 戦勝記念日に特化したイベントの計画。

7. 次のモデルのタイプは正しく定義されていますか: 「毎日の気温の予想変化のグラフは、この気象指標の動作を動的に形式化したモデルであり、短期予測用に設計されています。」

A) はい。
B) いいえ。

8. 正しいのはどれですか?

A) 化学反応式は情報モデルです。
B) 本の目次は、その内容の登録された確率的非形式化モデルです。
C) 物理学における理想気体は、実際の気体の挙動を模倣する想像上のモデルです。
D) ハウス プロジェクト - オブジェクトの外観を記述するグラフィカルな参照確率モデル。

9. モデルごとに、モデリング オブジェクトの管理における役割によってそのタイプを定義します。

テスト「モデルの種類」に対する生徒の解答用紙

姓、名、クラス ________________________________

ソース：ベシェンコフ S.A.、ラキティナ E.A.典型的なモデリングの問題を解決します。 //学校におけるコンピュータ サイエンス: ジャーナル「コンピュータ サイエンスと教育」の補足、No. 1-2005。 M.: 教育と情報学、2005. - 96 p.: 病気。

IV. 新しい教材の学習

教師の紹介スピーチ: 「私たちは「モデルとシミュレーション」というテーマに引き続き取り組んでいます。 今日はモデリングの主な段階について考えていきます。
プレゼンテーション ( 付録 1 ).

私はステージします。 問題の定式化

タスク設定段階は、タスクの説明、モデリングの目標の決定という 3 つの主要な点によって特徴付けられます。

タスクの説明

タスクを説明するときは、自然言語と描画を使用して記述モデルが作成されます。 記述モデルの助けを借りて、問題の状態を使用して主な仮定を定式化することができます。
処方の性質に応じて、すべてのタスクは 2 つの主要なグループに分類できます。
に 最初のグループオブジェクトに何らかの影響を与えてオブジェクトの特性がどのように変化するかを調査する必要があるタスクを含めることができます。「次の場合はどうなるでしょうか? ...」 。 たとえば、紅茶に小さじ2杯の砂糖を入れたら甘くなりますか?
2番目のグループこの問題には次のような公式があります: オブジェクトのパラメータが特定の条件を満たすためには、オブジェクトにどのような影響を与える必要がありますか? この問題ステートメントは、「〜するためにどうすればよいか? ..」と呼ばれることがよくあります。 たとえば、ヘリウムを満たした風船が 100 kg の荷重で上昇するには、どれくらいの大きさが必要でしょうか?
3番目のグループ複雑なタスクです。 このような統合アプローチの例としては、特定の濃度の化学溶液を取得する問題の解決法が挙げられます。

適切に提起された問題とは、次のような問題です。

• 初期データと結果の間のすべての関係が記述されます。
• すべての初期データは既知です。
• 解決策は存在します。
• この問題には独自の解決策があります。

シミュレーションの目的

モデリングの目的を定義すると、どの入力データが重要で、どれが重要ではないか、出力として何を取得したいのかを明確に確立できます。

タスクの形式化

コンピュータを使用して問題を解決するには、たとえば代数式、方程式、不等式などの数学言語を使用して、厳密で形式化された言語で問題を記述する必要があります。 さらに、目的に応じて、これらのプロパティの許容値の制限を考慮して、既知のパラメーター (入力データ) と検出されるべきパラメーター (結果) を選択する必要があります。
ただし、元のデータの観点から結果を表す式を見つけることが常に可能であるとは限りません。 このような場合、所定の精度で結果を得るために、近似的な数学的手法が使用されます。

Ⅱステージ。 モデル開発

問題の情報モデルにより、ソフトウェア環境の選択を決定し、コンピューター モデルを構築するためのアルゴリズムを明確に提示できるようになります。

情報モデル

1. 情報モデルのタイプを選択します。
2. モデルに含めるオリジナルの重要なプロパティを決定し、破棄します。
   (このタスクに関しては) 重要ではありません。
3. 形式化されたモデルを構築するとは、形式言語 (数学、論理など) で書かれ、元のモデルの本質的な特性のみを反映するモデルです。
4. モデルのアルゴリズムを開発します。 アルゴリズムは、問題を解決するために実行する必要がある、明確に定義された一連のアクションです。

コンピュータのモデル

コンピュータ モデルは、ソフトウェア環境によって実装されるモデルです。
次のステップは、情報モデルをコンピュータ モデルに変換することです。 コンピュータが理解できる言語で表現します。 コンピューター モデルを構築するには、次のようなさまざまな方法があります。
– いずれかのプログラミング言語によるプロジェクトの形式でコンピューター モデルを作成する。
– スプレッドシート、コンピュータ描画システム、またはその他のアプリケーションを使用してコンピュータ モデルを構築します。 コンピューター モデルを構築するためのアルゴリズムとそのプレゼンテーションの形式は、ソフトウェア環境の選択によって異なります。

Ⅲステージ。 コンピューター実験

実験私たちが関心のある条件下でのモデルの研究です。
コンピューター実験の最初のポイントは、コンピューター モデルをテストすることです。
テストこれは、既知の結果を伴う単純な入力データに対するモデルのテストです。
モデル構築アルゴリズムの正確さをチェックするには、最終結果が事前にわかっている初期データのテスト セットが使用されます。
たとえば、モデリングで計算式を使用する場合、初期データに対していくつかのオプションを選択し、それらを「手動」で計算する必要があります。 モデルが構築されたら、同じ入力データを使用してテストし、シミュレーション結果を計算されたデータと比較します。 結果が一致する場合はアルゴリズムが正しいことになりますが、一致しない場合はエラーを除去する必要があります。
構築されたモデルのアルゴリズムが正しい場合は、コンピューター実験の 2 番目のポイントであるコンピューター モデルの研究に進むことができます。
研究を行う際、いずれかのプログラミング言語によるプロジェクトの形でコンピュータ モデルが存在する場合、それを実行のために起動し、入力データを入力して結果を取得する必要があります。
たとえばスプレッドシートでコンピュータ モデルを調べる場合、図やグラフを作成できます。

Ⅳ段階。 シミュレーション結果の分析

モデリングの最終目標は、得られた結果を分析することです。 この段階は、研究を続けるか終了するかの決定的なものです。
テストと実験の結果は、ソリューション開発の基礎として機能します。 結果がタスクの目標と一致しない場合は、前の段階でエラーまたは不正確さがあったことを意味します。 これは、問題の記述が間違っているか、式のエラー、またはモデリング環境の選択の失敗などのいずれかである可能性があります。 エラーが特定された場合は、モデルを修正する必要があります。つまり、前の段階の 1 つに戻る必要があります。 このプロセスは、実験の結果がシミュレーションの目的を満たすまで繰り返されます。

V. 研究資料の統合

1)。 レッスン内でディスカッションするための質問:

– 問題設定モデリングの主な 2 つのタイプは何ですか。
– モデリングの最もよく知られている目標をリストします。
- 職業を選択する際の推奨事項として、10 代の若者のどのような特徴が重要ですか?
– モデリングにコンピューターが広く使われているのはなぜですか?
– あなたが知っているコンピュータモデリングのツールに名前を付けてください。
コンピューター実験とは何ですか? 例を挙げる。
モデルテストとは何ですか?
– モデリングプロセスではどのようなエラーが発生しますか? エラーが見つかった場合はどうすればよいですか?
– シミュレーション結果の分析とは何ですか？ 通常どのような結論が導き出されますか?

2) タスク。正方形のボール紙で一番大きな箱を作ります。

VI. レッスンのまとめ

生徒の課題を分析し、レッスン内の課題の成績を発表します。

VII. 自習課題

レッスンと学習の短い要約を書きます。

モデリングプロセスの段階

一般に、モデリング プロセスはいくつかの段階で構成されます。

1. 説明シミュレーションオブジェクト。 そのためには、現実のプロセスを構成する現象の構造を研究します。 この研究の結果、必要なすべての規則性をできるだけ明確に示す必要がある、プロセスの有意義な説明が明らかになりました。 この説明から次のようになります 演出適用されたタスク。 問題の記述により、シミュレーションの目的、必要な量のリスト、必要な精度が決まります。 さらに、このステートメントには厳密な数学的定式化がない場合があります。

意味のある説明は構築の基礎として機能します 形式化されたスキーマ– 意味のある説明と数学的モデルの間の中間リンク。 これは常に開発されるわけではありませんが、研究中のプロセスの複雑さにより、意味のある記述から数学的モデルへの直接の移行が不可能な場合に開発されます。 資料の提示形式も口頭である必要がありますが、研究課題、プロセス特性、パラメータ体系、特性とパラメータ間の依存関係が正確に数学的に定式化されている必要があります。

2. 機種選定、オリジナルの重要な特性がよく修正されており、研究が容易です。 形式化されたスキームから数学モデルへの変換は、追加情報を流入させることなく数学的手法によって実行されます。 この段階では、すべての関係が分析形式、論理条件、つまり不等式の形式で記述され、可能であればすべての情報に分析形式が与えられます。 数学的記述を構築するときは、さまざまなタイプの方程式が使用されます。代数 (定常モード)、常微分方程式 (非定常物体)、偏微分方程式は、分散パラメータを持つ物体のダイナミクスを数学的に記述するために使用されます。 プロセスに決定論的特性と確率的特性の両方がある場合は、積分微分方程式が使用されます)。

3. 模型研究。この場合、すべてのアクションはモデル上で実行され、このオブジェクトに関する知識を取得し、その発展の法則を確立することが直接の目的となります。 モデルの研究の重要な利点は、さまざまな初期条件および経時的な変化のさまざまなパターンで多くの現象を繰り返すことができることです。

4. 結果の解釈。この段階では、数学モデルで得られた値を実際の研究対象に転送する問題が検討されます。 研究者は、モデルに置き換えられるオブジェクトのプロパティに興味があります。 このような知識の翻訳の可能性は、モデルの要素および関係と、元の要素および関係との間に一定の対応関係が存在するために存在します。 これらのリンクは、モデリング プロセス中に確立されます。 数学的モデルを使用するときは、結果の正確さ、つまりオブジェクトの記述の適切性の程度の問題に留意する必要があります。

数学的モデリングの適用が成功するかどうかは、モデルがどの程度適切に構築されているか、モデルの適切性、知識の程度、およびモデルを操作する際の利便性に依存します。 数学的モデリングにコンピュータを使用すると、あらゆる条件下で、パラメータや外部要因の指標の変化を研究して、あらゆる条件を得ることができます。 自然実験では実現不可能です。 これは、他のより複雑な方法を使用せずに、オブジェクトの開発および設計の段階で生じる多くの質問に対する答えを得る可能性を意味します。

モデリングプロセスの段階 - コンセプトとタイプ。 カテゴリ「モデリングプロセスの段階」2017、2018の分類と特徴。

トピック 2. モデリングの主な段階

プラン：

1. 形式化
2. モデリングの手順
3. モデリングの目的。

1. 形式化

オブジェクト（現象、プロセス）のモデルを構築する前に、このオブジェクトの構成要素とそれらの間の接続を選び出し（システム分析を実行するため）、結果として得られる構造を何らかの所定の形式に「変換」（表示）する必要があります。 情報を形式化する。

形式化 - これは、オブジェクト、現象、またはプロセスの内部構造を強調表示し、それを特定の情報構造に変換するプロセスです- 形状。

事前に形式化せずにシステムをモデル化することは不可能です。 実際、形式化はモデリング プロセスの最初の非常に重要なステップです。 モデルは、モデリングの目的に基づいて、研究対象のオブジェクト、プロセス、現象の最も本質的なものを反映します。 これがモデルの主な特徴であり、主な目的です。

例。揺れの強さは通常 10 段階で測定されることが知られています。 実際、私たちはこの自然現象の強さを評価するための最も単純なモデルを扱っています。 実際、現実世界で機能する「より強い」関係は、ここでは正式に「より多く」の関係に置き換えられています。これは自然数のセットで意味を成します。最も弱い震えは数字の 1、最も強い揺れは 10 に対応します。結果として得られる 10 個の数字の順序セットは、揺れの強さのアイデアを与えるモデルです。

2. モデリングの手順

作業に着手する前に、作業の開始点と各ポイント、およびそのおおよその段階を明確に想像する必要があります。 モデリングについても同じことが言えます。 ここでの出発点はプロトタイプです。 既存または投影されたオブジェクトまたはプロセスにすることができます。 モデリングの最終段階では、オブジェクトに関する知識に基づいて意思決定を行います。

チェーンは次のようになります。

例。

新しい技術手段を生み出す際のモデル化は、宇宙技術の発展の歴史を例にして考えることができます。

宇宙飛行を実現するには、地球の重力を克服することと、空気のない宇宙での前進を確実にすることという 2 つの問題を解決する必要がありました。 アイザック・ニュートンは17世紀に地球の重力を克服する可能性について語った。 K. E. ツィオルコフスキーは、燃焼中に大量のエネルギーを放出する液体酸素と水素の混合物を燃料として使用する、宇宙移動用のジェット エンジンの作成を提案しました。 彼は、将来の惑星間宇宙船のかなり正確な記述モデルを、図面、計算、根拠を用いて編集し、半世紀も経たないうちに、K. E. ツィオルコフスキーの記述モデルは、S. P. コロリョフ率いる設計局における実際のモデリングの基礎となりました。 さまざまな種類の液体燃料、ロケットの形状、飛行制御システムや宇宙飛行士の生命維持、科学研究用の機器などを本格的な実験で検証し、地球人工衛星や宇宙飛行士を乗せた船、宇宙ステーションを地球近傍宇宙に打ち上げる強力なロケットを多彩にモデリングした結果が完成しました。

別の例を考えてみましょう。 18世紀の有名な化学者。 アントワーヌ・ラボアジエは燃焼プロセスを研究し、数多くの実験を行いました。 彼はさまざまな物質の燃焼プロセスをシミュレートし、実験の前後に物質を加熱して重量を測定しました。 同時に、物質によっては加熱すると重くなるものもあることが分かりました。 ラヴォアジエは、加熱プロセス中にこれらの物質に何かが加えられることを示唆しました。 そのため、モデリングとその後の結果の分析は、新しい物質である酸素の定義、「燃焼」の概念の一般化につながり、多くのよく知られた現象の説明を与え、酸素が動物や植物の呼吸とエネルギー交換の主要な構成要素の1つであることが判明したため、他の科学分野、特に生物学の研究に新たな地平を切り開きました。

モデリングは創造的なプロセスです。 それを正式な枠組みに落とし込むのは非常に困難です。 最も一般的な形式では、図に示すように段階的に表示できます。

モデリングの手順

特定の問題を解決する場合、このスキームは変更される可能性があります。一部のブロックは削除または改善され、一部のブロックは追加されます。 ステージの内容は、モデリングのタスクと目標によって決まります。

モデリングの主要な段階をさらに詳しく考えてみましょう。

ステージI. 問題の表明

タスクとは、解決する必要がある問題です。 タスクを設定する段階では、次のことが必要です。

1) タスクについて説明します。

2) シミュレーションの目的を定義します。

3) オブジェクトまたはプロセスを分析します。

タスクの説明。

タスクは通常の言葉で表現されており、説明は理解できるものでなければなりません。 ここで重要なことは、モデリングのオブジェクトを定義し、その結果がどうなるかを理解することです。