Моделювання

ЗМІСТ

Поняття моделі……………………………………………3

Презентація з теми………………………………………4

Відео………………………………………………………..5

Інформаційна модель. Типи моделей………………..6

Запитання з теми………………………………………..11

Етапи створення інформаційної моделі……………..12

Практична робота………………………………………..18

 Поняття моделі

 Людина завжди намагалася пізнати світ навколо себе та дослідити об’єкти, які її оточують. Але не завжди це дослідження є безпечним чи можливим. Розглянемо кілька прикладів: дослідження в області ядерної енергетики пов’язані з ризиком для здоров’я людей та забруднення навколишнього середовища; людство, ще не має таких космічних апаратів щоб дослідити космічні об’єкти, які знаходяться на великій відстані; існують дослідження, що дуже дорого коштують; об’єкт є дуже малим або великим за розміром (Марс, атом); об’єкт не існує в даний момент часу (динозаври); процес дуже повільний або швидкий (еволюція живого на Землі, швидкість звуку). Через такі причини реальні об’єкти замінюють на їх моделі. Перш ніж почати будувати споруди розробляють їх архітектурні моделі, так само розробляють моделі літаків, одягу, процесу руху електронів навколо ядра.

У школі ви бачили такі моделі об’єктів, як глобус, карта України, модель Сонячної системи та ін. Кожен об’єкт має багато властивостей і для створення його моделі обирають ті властивості,  які необхідні для конкретного дослідження. Тобто створюють новий об’єкт, який спрощено відображає потрібні для даного дослідження властивості.

Модель – спрощене подання реального об’єкта, явища або процесу, який має властивості, суттєві для даного дослідження.

Процес створення моделі називається моделюванням.

Презентація

Відео

Інформаційна модель, моделювання. Класифікація моделей

Часто модель об’єкта можна подати не за допомогою спрощеного матеріального об’єкта, а за допомогою описів, формул, зображень, схем, таблиць, креслень, графіки тощо. Таку модель називають інформаційною.

Інформаційна модель — це модель, яка описує інформаційні процеси або містить опис об’єкта, у якому вказано лише суттєві властивості, важливі для розв’язування конкретної задачі.

Моделювання — це процес дослідження властивостей об’єкта на основі створення відповідної моделі.

Усе розмаїття моделей, з якими має справу людина, можна класифікувати за різними ознаками: предметною галуззю, способом і формою подання, фактором часу та іншими.

Матеріальна модель — це модель, яка відтворює геометричні та фізичні властивості об’єкта-оригінала.

Знакова інформаційна модель — це модель, у якій властивості об’єкта описуються за допомогою певної системи знаків: математичних виразів і рівнянь, фізичних чи хімічних формул, нотних записів тощо.

За формою подання розрізняють вербальні та знакові інформаційні моделі

Типи моделей

Моделі можна класифікувати за способом подання, за галузями використання.

За способом подання моделі розподіляють на інформаційні та матеріальні.

Інформаційна модель – це модель, яка містить опис об’єкта або явища, в якому зазначені лише ті властивості, які важливі для розв’язування конкретної задачі.

Наприклад, фотографія веселки, розклад руху автобусів, портрет науковця, хімічна формула речовини.

Інформаційні моделі за формою подання розподіляють на:

Вербальні:

• словесні – усні та письмові описи;

Знакові:

• графічні – рисунки, креслення, карти тощо;

• структурні – таблиці, графіки, діаграми, схеми тощо;

• математичні – формули, рівняння, функції тощо;

• спеціальні – хімічні формули, записи шахових партій тощо.

Приклади інформаційних моделей для розробки холодильника наведено в таблиці. (Дивіться на слайді)

Матеріальна модель – це модель об’єкта або явища, яка відтворює його фізичні та геометричні властивості.

Наприклад, географічні карти, манекени, глобус, муляжі, макети споруд.

За галузями використання моделі розподіляють на:

• навчальні;

• дослідні;

• науково-технічні;

• ігрові;

• інші.

Інформаційна модель

Інформаційна модель — система сигналів, що свідчать про динаміку об’єкта управління, умови зовнішнього середовища та стан самої системи управління. Інформаційною моделлю можуть слугувати наочні зображення (фото, кіно, відео), знаки (текст, знакове табло), графічні моделі (графік, креслення, блок-схема) і комбіновані зображення (мнемосхема, карта).

Інформаційна модель — модель об’єкта, представлена у вигляді інформації, що описує істотні для даного розгляду параметри та змінні величини об’єкта, зв’язки між ними, входи і виходи об’єкта і дозволяє шляхом подачі на модель вхідних величин моделювати можливі стани об’єкта.

Інформаційна модель — сукупність інформації, що характеризує істотні властивості і стани об’єкта, процесу, явища, а також взаємозв’язок із зовнішнім світом.

Інформаційні моделі називають також уявними (тому що вони не мають матеріального втілення), іноді — логічними.

Всі знання людства про реальний світ — це безліч інформаційних моделей.

Запитання

1.  Чи можна людину вважати об`эктом дослыдження?

2.  Що називають предметною галуззю?

3.  Що розуміють під поняттям модель? Що таке інформаційна модель?

4.  Які особливості мають інформаційні моделі?

5.  Як можна класифікувати моделі?

6.  Чому для одного реального об`єкта можна створити декілька моделей?

Етапи створення інформаційної моделі

З яких етапів складається процес створення інформаційної моделі?

Матеріальний і нематеріальний об’єкт можна розглядати як модель, що дає змогу досліджувати властивості реального об’єкта.

Чітких правил створення моделі не існує. Однак завжди потрібно спочатку виконати постановку задачі: визначити мету створення мо­делі, початкові (вхідні) дані та передбачувані результати, а також ви­ділити основні етапи її створення Інформаційна модель є обов’язковою при створенні моделі будь-якого типу.

Постановка задачі завжди передує розробці інформаційної моделі. Спочатку задача формулюється звичайною мовою — здійснюється її опис. На цьому етапі важливо визначити об’єкт моделювання, детально описати його властивості, з’ясувати, які з них є суттєвими для даної задачі, та визначити очікуваний результат. У результаті створюється вербальна інформаційна модель.

На етапі розробки самої моделі спочатку проводиться формаліза­ція — етап переходу від словесного опису зв’язків між об’єктами та їх властивостями до побудови інформаційних моделей за допомогою деякої формальної мови кодування (мова схем, мова математики тощо). Як правило, результатом формалізації є знакова модель: математична, схема, графік, таблиця тощо.

Формалізація — процес створення інформаційної моделі за до­помогою формальних мов, при якому здійснюється перехід від словесного опису зв’язків між виділеними властивостями об’єкта до опису, який використовує деяку мову кодування (мова схем, мова математики тощо).

Часто використовують знакову форму подання моделі, наприклад, карти місцевості, креслення, електричні схеми, графіки зміни темпе­ратури повітря, об’ємів виробництва тощо.

Якщо між величинами, які характеризують об’єкт чи процес, вста­новлено співвідношення у вигляді математичних рівнянь та формул, то говорять про створену математичну модель.

Для чого використовується комп’ютерне моделювання?

У наш час комп’ютерне моделювання, як потужний засіб пізнання світу, стало провідною інформаційною технологією в ряді наук і галу­зей практичної діяльності для дослідження явищ і процесів у природі та суспільстві.

Моделі, що досліджуються за допомогою комп’ютера, можуть опису­вати досить різноманітні об’єкти, такі як мости, архітектурні споруди, літаки тощо, а також імітувати їх функціонування, протікання різно­манітних процесів, пов’язаних із ними. Дослідження таких моделей дає змогу вивчити властивості багатьох об’єктів, без безпосереднього доступу до них. Це дає можливість суттєво зменшити матеріальні та часові витрати для вивчення властивостей ще не споруджених будин­ків, мостів, літаків, двигунів тощо.

Крім виконання числових розрахунків, комп’ютерне моделюван­ня дає змогу відтворити явища, які в реальних земних умовах людині відтворити не під силу. Це, наприклад, рух материків, дія землетрусів, народження нової зірки, зміна напрямків морських підводних течій тощо. При вивченні цих явищ на допомогу приходять комп’ютери та програми, які складаються кваліфікованими програмістами разом із фахівцями: фізиками, географами, біологами тощо.

Практична робота

Завдання. Створіть інформаційні моделі ноутбука відповідно до вимог різних осіб.

Інструкція до виконання

1. Визначте та усвідомте мету моделювання (мета вказана в таблиці згідно варіанта).
2. Виділіть істотні властивості об’єктів моделі відповідно до мети. Вкажіть відповідні величини виділених властивостей та запишіть дані до таблиці.
3. Перелік властивостей до різних моделей ноутбука