Название дисциплины: ПД.03 Информатика
Номер группы: ТЭО 20-1
Форма и дата занятия: комбинированное занятие
03.11.2020г.
ФИО преподавателя: Тимошина Татьяна Александровна
tattimoshina@yandex.ru
Срок выполнения (сдачи) занятия: 03.11.2020г.
Дата консультации: 03.11.2020г.
Тема: Компьютерные модели различных процессов.
Задания:
1. Ознакомиться с теоретическим материалом.
2. Составить краткий конспект в тетради.
3. Фото конспекта отправить на почту преподавателю.
Базовые определения.
Понятие модели
Модель – это условный или мыслимый образ объекта (предмета, явления, процесса), который используется в определенных условиях в качестве его представителя («заместителя») и отражает его свойства и взаимосвязи.
Моделирование – это процесс исследования объекта познания на его модели.
Между объектом и его моделью существует некоторое подобие, которое проявляется либо в сходстве физических характеристик, либо в сходстве реализуемых (осуществляемых) функций, либо в тождестве их поведения в конкретной среде.
Модель возникает из реальной ситуации, когда мы огрубляем ситуацию, отбрасывая менее значимые факты (естественно, с точки зрения решаемой задачи) и оставляя наиболее важные – этап формализации. После этого модель «живет» своей жизнью – этап имитации – до тех пор, пока мы снова не соотносим ее с реальной ситуацией – этап интерпретации.
Жизненный цикл модели представлен на схеме:
Важный вопрос – соответствие свойств модели свойствам исходного (натурного) объекта. По мере усиления степени формализации знание интерпретируется наиболее точно («махолет» - пример увлечения формализацией). Крайняя степень формализации – компьютер как субъект познания.
Типы и свойства моделей Системное моделирование рассматривает реальную ситуацию как взаимодействие множества объектов.
Примеры:
1) модель вселенной (Птолемей, Коперник);
2) религиозные модели (христианство, мусульманство);
3) модели общественного устройства (Древнерусское государство, Римская республика).
Модели социально-экономических систем характеризуют информационные связи в системе управления и мощность информационных потоков, а также алгоритмы получения показателей, необходимых руководителям всех рангов для выработки управленческих решений.
Примеры:
1) организационно-административные системы (автоматизированная система «Университет»);
2) организационно-экономические системы (автоматизированная система «Регион»);
3) производственно-экономические системы (автоматизированная система «Комбинат»);
4) робототехнические системы (автоматизированная система «Транспорт»).
Математическое моделирование устанавливает связи между объектами в виде математических соотношений.
Пример. Модель равноускоренного движения:
St = So + VoT + aT^2/2
Физическое моделирование позволяет изучать физико-химические и технологические процессы на моделях, имеющих ту же физическую природу, что и оригинал.
Примеры:
«силовая» модель (критерий Ньютона):
Ne = FT/mv
Это – соотношение силовых и скоростных полей.
Геометрическое моделирование (предметное) – это изучение свойств реальных объектов по их макетам (плоскостные, объемные).
Пример. Модель самолета для продувки в аэродинамической трубе:
Kl = Ln/Lm
Здесь Kl - коэффициент геометрического подобия натурного Ln и модельного Lm объектов.
Информационное моделирование предназначено для исследования процессов сбора, хранения, переработки и передачи информации в изучаемой системе.
Пример:
формальный язык как подмножество естественного языка.
Имитационно моделирование служит для получения (определения) исходных данных реального объекта (процесса) с помощью имитации реальной обстановки.
Пример:
электронное диагностирующее устройство.
Компьютерной моделью называют модель, построенную для исполнителя, ориентированного на вычислительное устройство. Это не особый вид модели, а способ изучения известных моделей с помощью компьютера.
Особенности информационного моделирования
Информационные модели подразделяются на классификационные (статические) и динамические.
Классификационные модели строятся для решения таких задач, как диагностика, распознавание образов, анализ схем.
Пример. Классификация органического мира:
<бактерии – грибы – водоросли – растения – животные – человек>.
Динамические модели служат для решения таких задач как прогнозирование и управление.
Пример:
автоматизированная система управления технологическими процессами.
Существуют следующие методы построения информационных моделей:
графический, сетевой, матричный, графо-аналитический, вероятностный, имитационный.
Графический метод включает графическую часть и описание.
Сетевой метод отражает логико-временную последовательность проведения работ.
Матричный метод сводится к сбору документации, пополнению их недокументированными сведениями и анализу построенной матрицы.
Графо-аналитический метод предполагает построение модели в виде ориентированного графа с последующим расчетом промежуточных и итоговых показателей.
Вероятностный метод применяется для анализа информационных систем, в которых потоки информации носят случайный характер (теория массового обслуживания).
Имитационный метод позволяет имитировать реальные процессы и вырабатывать исходные данные для формирования моделей (например, расчет процента ошибочных действий на имитаторе вождения).