Postavite stopnje računalniškega modeliranja v pravilen vrstni red. Struktura in glavne faze procesa modeliranja

Modeliranje je ustvarjalni proces. To je zelo težko spraviti v formalni okvir. V najsplošnejši obliki ga lahko korak za korakom predstavimo v naslednji obliki.

stopnja I. Oblikovanje problema

Vsakič, ko rešujete določeno težavo, se lahko takšna shema spremeni: nekateri bloki se lahko odstranijo ali izboljšajo. Vse stopnje so določene z nalogo in cilji modeliranja.

V najbolj splošnem smislu je naloga problem, ki ga je treba rešiti. Glavna stvar je določiti objekt modeliranja in razumeti, kakšen mora biti rezultat.

Glede na naravo formulacije lahko vse težave razdelimo v dve glavni skupini. Prva skupina vključuje naloge, v katerih je treba preučiti, kako se lastnosti predmeta spremenijo pod vplivom nanj. Ta formulacija problema se običajno imenuje "kaj se bo zgodilo, če ...". Druga skupina nalog ima naslednjo splošno formulacijo: kakšen vpliv je treba narediti na predmet. tako da njegovi parametri izpolnjujejo nek dani pogoj? Ta formulacija problema se pogosto imenuje "kako narediti tako, da ...".

Cilje simulacije določajo konstrukcijski parametri modela. Najpogosteje gre za iskanje odgovora na vprašanje, zastavljeno v formulaciji problema. Nato nadaljujte z opisom predmeta ali procesa. Na tej stopnji so identificirani dejavniki, od katerih je odvisno obnašanje modela. Pri modeliranju v preglednicah se lahko upoštevajo samo tisti parametri, ki imajo kvantitativne značilnosti. Včasih je problem mogoče formulirati že v poenostavljeni obliki in jasno navaja cilje ter opredeljuje parametre modela, ki jih je treba upoštevati.

Pri analizi predmeta je treba odgovoriti na naslednje vprašanje: ali je predmet ali proces, ki ga preučujemo, mogoče obravnavati kot eno samo celoto ali je to sistem, sestavljen iz enostavnejših predmetov? Če gre za eno celoto, potem lahko preidete na izgradnjo informacijskega modela. Če gre za sistem, morate preiti na analizo objektov, ki ga sestavljajo, in ugotavljanje povezav med njimi.

Glavni cilji modeliranja:

Razumeti, kako deluje določen predmet, njegovo strukturo, lastnosti, zakone razvoja.

Naučite se nadzorovati predmet v danih pogojih.

Napovejte posledice določenega udarca na predmet.

Stopnja II. Razvoj modela

Na podlagi rezultatov analize objekta se sestavi informacijski model. Podrobno opisuje vse lastnosti predmeta, njihove parametre, dejanja in odnose.

Nato je treba informacijski model izraziti v eni od simbolnih oblik. Glede na to, da bomo delali v okolju preglednic, je potrebno informacijski model pretvoriti v matematičnega. Na podlagi informacijskih in matematičnih modelov je sestavljen računalniški model v obliki tabel, v katerih ločimo tri področja podatkov: začetni podatki, vmesni izračuni, rezultati. Izvorni podatki se vnesejo ročno. Izračuni, tako vmesni kot končni, se izvajajo z uporabo formul, zapisanih v skladu s pravili preglednic.

Stopnja III. Računalniški eksperiment

Da bi dali življenje novim oblikovalskim dosežkom, uvedli nove tehnične rešitve v proizvodnjo ali preizkusili nove zamisli, je potreben eksperiment. V nedavni preteklosti je bil tak eksperiment mogoče izvesti bodisi v laboratorijskih pogojih na napravah, ki so bile posebej ustvarjene za to, ali na kraju samem, tj. na pravem vzorcu izdelka in ga podvržemo vsem vrstam testov. To zahteva velike materialne stroške in čas. Računalniške študije modelov so prišle na pomoč. Pri izvajanju računalniškega eksperimenta se preverja pravilnost modelov. Obnašanje modela se proučuje pod različnimi parametri objekta. Vsak poskus spremlja razumevanje rezultatov. Če so rezultati računalniškega eksperimenta v nasprotju s pomenom reševanega problema, je treba napako iskati v nepravilno izbranem modelu ali v algoritmu in metodi za njegovo reševanje. Po ugotovitvi in ​​odpravi napak se računalniški poskus ponovi.

Faza IV. Analiza rezultatov simulacije.

Končna faza modeliranja je analiza modela. Na podlagi pridobljenih računskih podatkov preverimo, koliko izračuni ustrezajo našim ciljem razumevanja in modeliranja. Na tej stopnji se določijo priporočila za izboljšanje sprejetega modela in po možnosti predmeta oziroma procesa.

Sistemsko (simulacijsko) modeliranje ima svoje rojstvo prof. Massachusetts Institute of Technology (ZDA) J. Forresterju, ki je prvi uporabil to metodo za modeliranje proizvodnih in gospodarskih dejavnosti podjetja. Metoda sistemske dinamike je pridobila največjo popularnost v zgodnjih 70-ih letih po pojavu del J. Forresterja in D. Meadowsa o globalnem modeliranju v globalnih razvojnih projektih "Svet-2" in "Svet-3". Razpoložljivost pristopa k izdelavi matematičnih modelov in uporabnost idej sistemske dinamike za reševanje širokega spektra problemov v ekologiji, ekonomiji in demografiji so prispevali k široki uvedbi simulacijskega modeliranja na različnih področjih znanja.

Simulacijski sistem je niz modelov, ki simulirajo preučevani pojav, v kombinaciji z bazami podatkov, možnostjo vizualizacije in analize dobljenih rezultatov za odločanje.

Eden od domačih ustanoviteljev sistemskega modeliranja, akademik N.N. Moiseev je opozoril, da je simulacija postala eno najpomembnejših sredstev sistemske analize. Imitacija je uspešen primer kombinacije matematike in znanja specialista (strokovnjaka) na določenem predmetnem področju. Eno od glavnih področij modeliranja sistemov je zmožnost načrtovanja strojnih poskusov za reševanje dodeljenih problemov. V ta namen se ustvarjajo modeli, ki posnemajo realnost.

Simulacijsko modeliranje sistemske dinamike je sestavljeno iz več faz:

Oblikovanje ciljev in ciljev modeliranja;

Izdelava konceptualnega diagrama modela;

Formalizacija modela;

Implementacija programske opreme;

Identifikacija parametrov modela;

Preverjanje modela;

Napoved in odločanje.

Gradnja modela ima praviloma iterativno naravo, ki vključuje aktivno interakcijo med predmetnimi strokovnjaki (biologi, ekologi, geografi itd.) In matematiki (»modelarji«) na različnih stopnjah gradnje modela. Oglejmo si podrobneje faze ustvarjanja modela.

Oblikovanje ciljev in ciljev modeliranja

Vsako modeliranje se začne s formulacijo problema, ki določa splošni cilj študije. Nato od splošnega cilja študije preidejo na seznam vprašanj, na katera je treba odgovoriti med procesom modeliranja. Za opis naravnega pojava (predmeta) lahko uporabimo različne modele (več možnosti modeliranja). Ne smemo pozabiti, da je vsak model le približek, z različnimi stopnjami natančnosti ali podrobnosti, zadevnega naravnega objekta, in v tem pogledu so zmožnosti modeliranja omejene. Naloga raziskovalca je, da v vsakem posameznem primeru izbere najboljši model in zna interpretirati dobljene rezultate.

Ena od pomembnih točk te stopnje je smiselna analiza teoretičnih idej o modeliranem objektu, obstoječih izkušenj (vključno z negativnimi) pri konstruiranju analognih ali podobnih modelov.

Uspeh modeliranja poleg teoretičnih študij v veliki meri določajo zmožnosti informacijske podpore za simulacijske modele, saj lahko pomanjkanje potrebnih podatkov za izgradnjo modela izniči vsa prizadevanja za njegovo ustvarjanje. Geografsko modeliranje zahteva podrobne informacije, ki upoštevajo, kjer je to mogoče, raznolikost krajinske strukture ozemlja.

Gradnja diagrama konceptualnega modela

Gradnja diagrama konceptualnega modela vključuje:

a) opis strukture modela;

b) prepoznavanje glavnih spremenljivk modela;

c) določanje meja modeliranega sistema;

d) določitev intervala napovedovanja in koraka modeliranja;

e) ugotavljanje točnosti simulacije.

Opis strukture modela je sestavljen iz naštevanja vseh elementov (blokov) modeliranega sistema in povezav med njimi. Grafično je model predstavljen kot graf ali diagram poteka.

Identifikacija glavnih spremenljivk modela je neposredno povezana z določitvijo meja modeliranega sistema. Tako model loči notranje (endogene) in zunanje (ekogene) spremenljivke glede na izbrane meje sistema. Znotraj meja se sistem šteje za zaprtega. Zaprtost sistema je relativni koncept, ki je določen s specifično formulacijo problema, ki ga rešujemo. Med spremenljivkami modela se vzpostavijo povezave (materialne, energijske in informacijske).

Ta stopnja modeliranja je morda najbolj priljubljena med geografi in ekologi. Včasih se ta vrsta modeliranja imenuje konstruiranje modela konceptualne bilance.

Strukturiranje grafičnih modelov naj bi omogočalo izgradnjo znakovnega (algoritemskega) modela. Na tej stopnji postane interakcija med "predmetnim specialistom" in "oblikovalcem modela" še posebej pomembna.

Korak simulacije je določen z intervalom simulacije. Če je interval modeliranja več deset let, je korak nastavljen na 1 leto; če se gradi sezonska napoved, je korak modeliranja nastavljen na 1 dan. Domneva se, da znotraj koraka modelirani parameter ostaja konstanten.

Formalizacija modela

Formalizacija modela je sestavljena iz določanja analitičnih odvisnosti med spremenljivkami modela. Vsak model praviloma temelji na zakonu o ohranitvi snovi in ​​energije, ki je zapisan v obliki ravnotežnih enačb, ravnotežne enačbe pa so lahko predstavljene tako v algebrski obliki kot v obliki diferencialnih enačb, vključno s parcialnimi diferenciali. enačbe. Sistem ravnotežnih enačb je dopolnjen s številnimi empiričnimi odvisnostmi, običajno v algebraični obliki. Sistem enačb se rešuje z znanimi matematičnimi metodami.

Cilji lekcije:

• Poučna:
  • posodabljanje znanja o glavnih vrstah modelov;
  • preučiti faze modeliranja;
  • razvijati sposobnost prenosa znanja v novo situacijo.
  • utrditi pridobljeno znanje v praksi.
• Razvojni:
  • razvoj logičnega mišljenja, pa tudi sposobnost poudarjanja glavne stvari, primerjave, analize, posploševanja.
• Poučna:
  • gojiti voljo in vztrajnost za doseganje končnih rezultatov.

Vrsta lekcije: učenje nove snovi.

Učne metode: predavanje, razlagalno in ilustrativno (predstavitev), frontalno anketiranje, vaje, test

Oblike dela: skupinsko delo, individualno delo.

Sredstva izobraževanja: didaktično gradivo, demonstracijski zaslon, izročki.

MED POUKOM

I. Organizacijski trenutek

Priprava na lekcijo: pozdrav, preverjanje pripravljenosti učencev za delo.

II. Priprava na aktivne dejavnosti na glavni stopnji lekcije

Najava delovnega načrta za lekcijo.

Posodabljanje referenčnega znanja

Učenci odgovarjajo na testna vprašanja na temo "Vrste modelov"

1. Ugotovite, kateri od naštetih modelov so materialni in kateri informativni. Navedite samo številke materialnih modelov.

A) Model dekoracije gledališke produkcije.
B) Kostumske skice za gledališko predstavo.
B) Zemljepisni atlas.
D) Volumetrični model molekule vode.
E) Enačba kemijske reakcije, na primer: CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 2 3 + H 2 O.
E) Model človeškega okostja.
G) Formula za določanje površine kvadrata s stranico h: S = h 2.
H) Vozni red vlakov.
I) Igrača parna lokomotiva.
K) Zemljevid podzemne železnice.
K) Kazalo knjige.

2. Za vsak model v prvem stolpcu določite, kateri tip je (drugi stolpec):

3. Ugotovite, kateri vidik izvirnega predmeta je modeliran v navedenih primerih.

4. Kateri od naslednjih modelov so dinamični?

A) Zemljevid območja.
B) Prijazna risanka.
C) Program, ki simulira premikanje kazalcev na številčnici na zaslonu.
D) Načrt eseja.
D) Graf sprememb temperature zraka čez dan.

5. Kateri od naslednjih modelov so formalizirani?

A) Diagram poteka algoritma.
B) Kuharski recept.
C) Opis videza književne osebe.
D) Montažna risba izdelka.
D) Knjižni obrazec v knjižnici.

6. Kateri od naslednjih modelov so verjetnostni?

A) Vremenska napoved.
B) Poročilo o dejavnostih podjetja.
B) Shema delovanja naprave.
D) Znanstvena hipoteza.
D) Kazalo knjige.
E) Načrt dogodkov, posvečenih dnevu zmage.

7. Ali je pravilno opredeljena vrsta naslednjega modela: »Graf pričakovane spremembe dnevne temperature zraka je dinamičen formaliziran model obnašanja tega kazalca vremena, namenjen kratkoročnemu napovedovanju«?

A) Da.
B) Ne

8. Katere od trditev držijo?

A) Formula kemijske reakcije je informacijski model.
B) Kazalo knjige je zapisni verjetnostni neformalizirani model njene vsebine.
C) Idealni plin je v fiziki namišljeni model, ki simulira obnašanje realnega plina.
D) Zasnova hiše - grafični referenčni verjetnostni model, ki opisuje videz objekta.

9. Za vsak model določite njegov tip glede na njegovo vlogo pri upravljanju objekta modeliranja.

List z odgovori študentov za test "Vrste modelov".

Priimek, ime, razred_______________________________________

Vir:Bešenkov S.A., Rakitina E.A. Reševanje tipičnih problemov modeliranja. //Informatika v šoli: Priloga k reviji “Informatika in izobraževanje”, št. 1–2005. M.: Izobraževanje in informatika, 2005. – 96 str.: ilustr.

IV. Učenje nove snovi

Uvodni govor učitelja: »Nadaljujemo z delom na temi »Modeli in simulacija«. Danes si bomo ogledali glavne faze modeliranja.”
Preučevanje novega gradiva na temo: "Glavne faze modeliranja", z uporabo predstavitve ( Priloga 1 ).

stopnja I. Oblikovanje problema

Za fazo oblikovanja problema so značilne tri glavne točke: opis problema, določitev ciljev modeliranja.

Opis naloge

Pri opisovanju problema se ustvari opisni model z uporabo naravnih jezikov in slik. Z uporabo opisnega modela lahko oblikujete osnovne predpostavke z uporabo problemskih pogojev.
Glede na naravo formulacije lahko vse težave razdelimo v dve glavni skupini.
TO prva skupina lahko vključimo naloge, v katere je treba proučiti, kako se bodo lastnosti predmeta spremenile pod vplivom nanj: »kaj se bo zgodilo, če?..«. . Ali bo na primer sladek, če v čaj daš dve žlički sladkorja?
Druga skupina Problem ima naslednjo formulacijo: kakšen vpliv je treba narediti na objekt, da njegovi parametri izpolnjujejo določen pogoj? Ta formulacija problema se pogosto imenuje "kako narediti tako, da ...". Na primer, kakšna prostornina mora biti balon, napolnjen s helijem, da se dvigne navzgor z obremenitvijo 100 kg?
Tretja skupina To so kompleksne naloge. Primer takega integriranega pristopa je reševanje problema pridobivanja kemične raztopine dane koncentracije:

Dobro zastavljen problem je tisti, pri katerem:

• opisane so vse povezave med začetnimi podatki in rezultatom;
• vsi začetni podatki so znani;
• rešitev obstaja;
• problem ima samo eno rešitev.

Namen modeliranja

Opredelitev namena modeliranja vam omogoča, da jasno ugotovite, kateri vhodni podatki so pomembni, kateri nepomembni in kaj je potrebno pridobiti kot izhod.

Formalizacija naloge

Za rešitev katerega koli problema z uporabo računalnika ga je treba predstaviti v strogem, formaliziranem jeziku, na primer z uporabo matematičnega jezika algebraičnih formul, enačb ali neenakosti. Poleg tega je treba v skladu s ciljem izbrati parametre, ki so znani (začetni podatki) in jih je treba najti (rezultati), ob upoštevanju omejitev dovoljenih vrednosti teh lastnosti.
Vendar pa ni vedno mogoče najti formul, ki izražajo rezultat skozi začetne podatke. V takih primerih se uporabijo približne matematične metode za pridobitev rezultata z določeno natančnostjo.

Stopnja II. Razvoj modela

Informacijski model problema vam omogoča, da se odločite za izbiro programskega okolja in jasno predstavite algoritem za izdelavo računalniškega modela.

Informacijski model

1. Izberite vrsto informacijskega modela;
2. Določite bistvene lastnosti izvirnika, ki jih je treba vključiti v model, zavrzite
   nepomemben (za to nalogo);
3. Zgraditi formaliziran model je model, napisan v formalnem jeziku (matematika, logika itd.) in odraža samo bistvene lastnosti izvirnika;
4. Razvijte algoritem za model. Algoritem je jasno določen vrstni red dejanj, ki jih je treba izvesti za rešitev problema.

Računalniški model

Računalniški model je model, implementiran z uporabo programskega okolja.
Naslednji korak je transformacija informacijskega modela v računalniški model, tj. izraziti v računalniško berljivem jeziku. Obstaja več načinov za izdelavo računalniških modelov, vključno z:
– izdelava računalniškega modela v obliki projekta v enem od programskih jezikov;
– izdelava računalniškega modela z uporabo preglednic, računalniško podprtih sistemov za risanje ali drugih aplikacij. Izbira programskega okolja določa algoritem za izdelavo računalniškega modela, pa tudi obliko njegove predstavitve.

Stopnja III. Računalniški eksperiment

Eksperimentirajte je študija modela v pogojih, ki nas zanimajo.
Prva točka računalniškega eksperimenta je testiranje računalniškega modela.
Testiranje je preizkus modela na preprostih začetnih podatkih z znanim rezultatom.
Za preverjanje pravilnosti algoritma za gradnjo modela se uporablja testna množica začetnih podatkov, za katere je končni rezultat znan vnaprej.
Na primer, če pri modeliranju uporabljate formule za izračun, morate izbrati več možnosti za začetne podatke in jih izračunati "ročno". Ko je model izdelan, testirate z istimi vhodnimi podatki in primerjate rezultate simulacije z izračunanimi podatki. Če rezultati sovpadajo, je algoritem pravilen, če ne, je treba napake odpraviti.
Če je algoritem izdelanega modela pravilen, lahko preidete na drugo točko računalniškega eksperimenta - izvedbo študije računalniškega modela.
Če pri izvajanju raziskav obstaja računalniški model v obliki projekta v enem od programskih jezikov, ga je treba zagnati, vnesti začetne podatke in pridobiti rezultate.
Če se preuči računalniški model, na primer v preglednici, je mogoče sestaviti grafikon ali graf.

Faza IV. Analiza rezultatov simulacije

Končni cilj modeliranja je analiza dobljenih rezultatov. Ta stopnja je odločilna - ali nadaljujte z raziskavo ali jo dokončajte.
Osnova za razvoj rešitve so rezultati testiranj in poskusov. Če rezultati ne ustrezajo ciljem naloge, to pomeni, da so bile na prejšnjih stopnjah storjene napake ali netočnosti. To je lahko napačna formulacija problema ali napake v formulah ali neuspešna izbira okolja za modeliranje itd. Če so ugotovljene napake, je treba model prilagoditi, to je vrnitev na eno od prejšnjih stopenj. Postopek se ponavlja, dokler eksperimentalni rezultati ne dosežejo ciljev modeliranja.

V. Utrjevanje preučenega gradiva

1). Vprašanja za razpravo v razredu:

– Poimenujte dve glavni vrsti problemov modeliranja.
– Naštej najbolj znane namene modeliranja.
– Katere lastnosti mladostnika so pomembne za priporočila pri izbiri poklica?
– Zakaj se računalnik pogosto uporablja pri modeliranju?
– Poimenujte orodja za računalniško modeliranje, ki jih poznate.
– Kaj je računalniški eksperiment? Navedite primer.
– Kaj je testiranje modela?
– Katere napake se pojavijo med procesom modeliranja? Kaj storiti, ko se odkrije napaka?
– Kaj je analiza rezultatov modeliranja? Kakšni zaključki se običajno naredijo?

2) Naloga. Naredite največjo škatlo iz kvadratnega kosa kartona.

VI. Povzetek lekcije

Analizirati delo učencev in objaviti ocene za delo pri pouku.

VII. Naloga za samostojno učenje

Napišite kratek povzetek lekcije in jo preučite.

Koraki procesa modeliranja

Na splošno je postopek modeliranja sestavljen iz več stopenj:

1. Opis objekt modeliranja. Da bi to naredili, se preučuje struktura pojavov, ki sestavljajo resnični proces. Kot rezultat te študije se pojavi smiseln opis procesa, v katerem je treba čim bolj jasno predstaviti vse potrebne vzorce. Iz tega opisa sledi uprizoritev uporabni problem. Izjava problema določa cilje modeliranja, seznam zahtevanih količin in zahtevano natančnost. Poleg tega formulacija morda nima stroge matematične formulacije.

Smiseln opis služi kot osnova za konstrukcijo formalizirana shema– vmesni člen med smiselnim opisom in matematičnim modelom. Ne razvije se vedno, ko pa se zaradi kompleksnosti preučevanega procesa izkaže, da je neposreden prehod od smiselnega opisa do matematičnega modela nemogoč. Oblika predstavitve gradiva mora biti tudi besedna, vendar mora obstajati natančna matematična formulacija raziskovalnega problema, značilnosti procesa, sistem parametrov, odvisnosti med karakteristikami in parametri.

2. Izbira modela, ki dobro zajame bistvene lastnosti izvirnika in je enostaven za raziskovanje. Preoblikovanje formalizirane sheme v matematični model poteka z matematičnimi metodami brez dotoka dodatnih informacij. Na tej stopnji so vse relacije zapisane v analitični obliki, logični pogoji so zapisani v obliki neenačb, analitično obliko pa so podane vsem informacijam, če je le mogoče. Pri konstruiranju matematičnega opisa se uporabljajo enačbe različnih vrst: algebraične (stacionarni načini), navadne diferencialne enačbe (nestacionarni objekti), parcialne diferencialne enačbe se uporabljajo za matematični opis dinamike objektov s porazdeljenimi parametri. Če ima proces tako deterministične kot stohastične lastnosti, se uporabijo integro-diferencialne enačbe).

3. Študija modela. V tem primeru se vsa dejanja izvajajo na modelu in so usmerjena neposredno v pridobivanje znanja o tem predmetu, v ugotavljanje zakonov njegovega razvoja. Pomembna prednost modelnega raziskovanja je zmožnost ponavljanja številnih pojavov za različne začetne pogoje in z različnimi vzorci njihovega spreminjanja skozi čas.

4. Interpretacija rezultatov. Na tej stopnji se obravnava vprašanje prenosa vrednosti, pridobljenih iz matematičnega modela, na pravi predmet študije. Raziskovalca zanimajo lastnosti predmeta, ki ga nadomešča model. Možnost takšnega prevoda znanja obstaja zaradi prisotnosti določenega ujemanja med elementi in odnosi modela ter elementi in odnosi izvirnika. Te povezave se vzpostavijo med procesom modeliranja. Pri uporabi matematičnega modela je treba upoštevati vprašanje točnosti rezultatov - stopnjo ustreznosti opisa predmeta.

Uspešnost uporabe matematičnega modeliranja je odvisna od tega, kako dobro je model zgrajen, ustreznosti, stopnje poznavanja modela in enostavnosti upravljanja z njim. Uporaba računalnikov v matematičnem modeliranju omogoča preučevanje variacije parametrov in indikatorjev zunanjih dejavnikov pod kakršnimi koli pogoji, da se dosežejo kakršni koli pogoji, vklj. in se ne izvaja v poskusih polnega obsega. To pomeni možnost pridobitve odgovorov na številna vprašanja, ki se pojavijo na stopnji razvoja in oblikovanja objektov brez uporabe drugih, bolj zapletenih metod.

Faze procesa modeliranja - koncept in vrste. Razvrstitev in značilnosti kategorije "Stopnje procesa modeliranja" 2017, 2018.

Tema 2. Glavne faze modeliranja

načrt:

1. Formalizacija
2. Faze modeliranja
3. Cilji modeliranja.

1. Formalizacija

Pred izgradnjo modela predmeta (pojava, procesa) je treba identificirati sestavne elemente tega predmeta in povezave med njimi (izvesti sistemsko analizo) in nastalo strukturo "prevesti" (prikazati) v neko vnaprej določeno obliko. - formalizirati informacije.

Formalizacija - je proces prepoznavanja notranje strukture predmeta, pojava ali procesa in njenega prevajanja v določeno informacijsko strukturo.- oblika.

Modeliranje katerega koli sistema je nemogoče brez predhodne formalizacije. Pravzaprav je formalizacija prva in zelo pomembna stopnja procesa modeliranja. Modeli odražajo najbolj bistvene stvari v predmetih, procesih in pojavih, ki jih preučujemo, na podlagi navedenega namena modeliranja. To je glavna značilnost in glavni namen modelov.

Primer. Znano je, da moč tresljajev običajno merimo na desetstopenjski lestvici. Pravzaprav imamo opravka z najenostavnejšim modelom za ocenjevanje moči tega naravnega pojava. Dejansko je »močnejša« relacija, ki deluje v realnem svetu, tukaj formalno nadomeščena z relacijo »več«, ki ima pomen v nizu naravnih števil: najšibkejši potres ustreza številki 1, najmočnejši - 10. Nastali urejen niz 10 številk je model, ki daje predstavo o moči tresljajev.

2. Faze modeliranja

Preden se lotite kakršnega koli dela, si morate jasno predstavljati izhodišče in vsako točko dejavnosti ter njene približne faze. Enako lahko rečemo o modeliranju. Izhodišče tukaj je prototip. Lahko je obstoječ ali zasnovan objekt ali proces. Končna faza modeliranja je odločitev na podlagi znanja o objektu.

Veriga izgleda takole:

Primeri.

Modeliranje pri ustvarjanju novih tehničnih sredstev je mogoče obravnavati na primeru zgodovine razvoja vesoljske tehnologije.

Za izvedbo poleta v vesolje je bilo treba rešiti dva problema: premagati gravitacijo in zagotoviti napredovanje v brezzračnem prostoru. O možnosti premagovanja Zemljine gravitacije je govoril Isaac Newton v 17. stoletju. K. E. Tsiolkovsky je predlagal ustvariti reaktivni motor za gibanje v vesolju, ki uporablja gorivo iz mešanice tekočega kisika in vodika, ki med zgorevanjem sproščata znatno energijo. Sestavil je dokaj natančen opisni model bodočega medplanetarnega vesoljskega plovila z risbami, izračuni in utemeljitvami. Manj kot pol stoletja je minilo, preden je opisni model K. E. Tsiolkovskega postal osnova za pravo modeliranje v konstruktorskem biroju pod vodstvom S. P. Korolev. V naravnih poskusih so bile preizkušene različne vrste tekočega goriva, oblika rakete, sistem za nadzor letenja in vzdrževanje življenja astronavtov, instrumenti za znanstveno raziskovanje itd. Rezultat vsestranskega modeliranja so bile močne rakete, ki so izstrelile umetno Zemljo sateliti, ladje z astronavti na krovu in vesoljske postaje.

Poglejmo še en primer. Slavni kemik 18. stoletja. Antoine Lavoisier, ki je preučeval proces zgorevanja, je izvedel številne poskuse. Procese zgorevanja je simuliral z različnimi snovmi, ki jih je pred in po poskusu segreval in stehtal. Izkazalo se je, da nekatere snovi po segrevanju postanejo težje. Lavoisier je predlagal, da je bilo tem snovem nekaj dodano med procesom segrevanja. Tako je modeliranje in kasnejša analiza rezultatov pripeljala do definicije nove snovi - kisika, do posplošitve koncepta "gorenja", podala razlago za številne znane pojave in odprla nova obzorja za raziskave na drugih področjih znanosti, zlasti v biologiji, saj se je izkazalo, da je kisik ena glavnih sestavin dihanja in izmenjave energije živali in rastlin.

Modeliranje je ustvarjalni proces. To je zelo težko spraviti v formalni okvir. V najbolj splošni obliki ga je mogoče predstaviti po stopnjah, kot je prikazano na diagramu:

Faze modeliranja

Pri reševanju določenega problema se lahko ta shema spremeni: nekateri bloki bodo odstranjeni ali izboljšani, nekateri bodo dodani. Vsebina stopenj je določena z nalogo in cilji modeliranja.

Oglejmo si podrobneje glavne faze modeliranja.

StopnjaI. Postavitev problema

Naloga je problem, ki ga je treba rešiti. V fazi postavljanja naloge je potrebno:

1) opišite nalogo,

2) določiti cilje modeliranja,

3) analizirati predmet ali proces.

Opis naloge.

Problem je oblikovan v običajnem jeziku, opis pa mora biti jasen. Glavna stvar pri tem je določiti objekt modeliranja in razumeti, kakšen mora biti rezultat.