Формы представления моделей. Формализация

Глава

«Моделирование и формализация»

Моделирование как метод познания

Формы представления моделей. Формализация

Системный подход в моделировании

Типы информационных моделей

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

Моделирование

Как метод познания

Вопросы (для зачёта)

1. Понятия метода моделирования. Может ли объект иметь несколько моделей? Приведите пример.

2. Понятие модели. Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Приведите пример.

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной) постоянно создает и использует модели окружающего мира. Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно, однако человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов.

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.). Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, \ зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовишь даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме. Р

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме |чертежей часто изготавливают макеты. В процессе разработке летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе.

Разработка электрической схемы обязательно предшествует созданию электрических цепей и так далее.

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет представление человечества об окружающем мире (гелиоцентрическая система мира Коперника, модель атома Резерфорда-Бора, модель расширяющейся Вселенной, модель генома человека и пр.). Адекватность теоретических моделей законам реального мира проверяется с помощью опытов и экспериментов.

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

Модель.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическое подобие оригинала, но не важен, например, ее цвет. При построении электрических схем — моделей электрических цепей — необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но не важно их геометрическое расположение друг относительно друга и так далее.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и так далее.

Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению, и так далее.

География, военное дело, судоходство и пр. невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт Различные типы географических карт (политические, физические и пр.) представляют информационные модели, отражающие различные особенности земной поверхности, то есть один и тот же объект отражают несколько моделей.

' С другой стороны, разные объекты могут описываться од-ной моделью. Так, в механике различные материальные 'тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как Материальные точки.

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при пении конкретной задачи, когда нас интересуют опреде-иые свойства изучаемого объекта, модель оказывается иезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

1. Может ли объект иметь несколько моделей? Приведите пример.

2. Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Если да, приведите пример.

Формы представления моделей. Формализация

Вопросы (для зачёта)

1. Какие бывают модели? Приведите примеры материальных и информационных моделей.

2. Что такое формализация? Приведите примеры формальных моделей.

3. Дать понятие о визуализированных формальных моделях из различных предметных областей