Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Обща идея за моделиране

Да предположим, че сме изправени пред задачата да опишем поведението на тялото, падащо на земята. За неговото точно решение би било необходимо да се вземе под внимание съпротивлението на въздуха по време на падане, хетерогенността на плътността на земната повърхност, несферичността на Земята, привличането към Луната и другите планети, ежедневното въртене на Земята и др. Както и в горните примери, точното описание на процеса на падане изисква да се вземе предвид поведението на един сложен съюз от органи и да се вземат предвид различни фактори, които, общо взето, могат да бъдат толкова много, че просто е невъзможно да се изолират и вземат предвид всички тях и следователно задачата не е ще бъде разрешен. Ако отхвърлим някои фактори и по този начин опростим задачата, ще можем да я разрешим, но това няма да бъде първоначалната задача, която беше зададена първоначално, а друга. Полученото от нас решение само в по-голяма или по-малка степен ще бъде свързано с първоначалния проблем, но не и с точното му решение. С други думи, когато сме убедени в сложността на първоначалния проблем, ние сме изправени пред избор: или да признаем невъзможността на неговото точно решение и да го изоставим, или да преформулираме проблема в опростен вариант и да намерим решение, знаейки, че няма да даде точен резултат за първоначалната задача. Съвсем естествено е в преобладаващото мнозинство да се избере вторият път. Освен това, първоначалните данни, използвани при формулирането и решаването на проблема, по правило, не са абсолютно точни и съдържат грешки поради ограничената точност на измервателните устройства, ненадеждността на информацията и т.н. по принцип не може да осигури точно решение. И накрая, някои от факторите, влияещи върху резултата от решението, могат да бъдат неизвестни или техните модели са неизвестни. Всичко това води до факта, че има практически интерес и необходимостта да се намери дори неточен, приблизителен резултат.

От друга страна, винаги ли е необходимо да се постигне абсолютно точно решение? Разбира се, че не. Не се нуждаем от прогноза за времето с точност от, да кажем, 0.01 ° С - варирането на ± 2-5 ° С е напълно приемливо. Няма нужда от втора точност, за да се предвиди експлоатационния живот на автомобила или, с точност от един човек, да се предвиди населението на страната след 10 години. Т.е. Формулирането на самия проблем трябва да съдържа като един от параметрите точността, с която е необходимо или желателно да има решение.

Ние приемаме следните определения, които ще разглеждаме като предварителни (т.е. в бъдеще те ще бъдат изяснени):

Сложна комбинация от обекти и взаимоотношения между тях, чието описание трябва да бъде изградено, ще се нарича прототип.

Моделиране - изграждане на опростен вариант на прототипа, осигуряващ приемлива точност за описание на неговата структура или поведение.

Как е симулацията? Тя се основава на факта, че не всички от многото компоненти на прототипа, взаимовръзките между тях и влиянието на външните фактори са еднакво значими в рамките на задачата. Възможно е да се идентифицират (на нивото на оправдание или само догадки) съществените и несъществените компоненти на сложна комбинация за дадена задача и след това последните могат да бъдат отхвърлени или описани приблизително. По подобен начин, от вътрешните и външните взаимодействия (връзки) е възможно да се разграничат онези, които играят основна роля в задачата, и да се отхвърлят второстепенните, малките. Така получаваме нова асоциация, която няма да прехвърли напълно свойствата на прототипа, но ще бъде по-лесно - да го наречем модел.

Моделът е комбинация от съставни части (елементи) и връзки между тях, отразяващи свойствата на прототипа, които са от съществено значение за тази задача. Коментари относно определенията:

1. Моделирането винаги е опростяване. Това е смисълът на моделирането - замяна на нещо сложно с по-просто. В този случай, описанието става неточно, но самата възможност за описване и следователно предсказване на поведението на системата се появява - това е много важно от практическа гледна точка.

2. Терминът „модел“ означава не всяко обединение на части (елементи). Моделът е опростен вариант на определен оригинал и не може да бъде изграден без него. Не можете да създадете модел на нещо несъществуващо или непознато, например нов дизайн или появата на чуждоземни - подробни конструкции са проява на творческото въображение на автора, но не и на моделите. С други думи, моделът винаги има някакъв прототип.

3. Изграждане на модели е основният метод за изучаване на сложни асоциации във всички природни и социални науки. Когато се описват естествени или социални структури, явления и процеси, изучавани от науката, винаги е необходимо да се прибягва до някои опростявания, т.е. изграждане на модели *. Така се оказва, че науките не създават закони за реални системи, а за техните модели. Изучаването на науката не е нищо повече от развитието на неговите модели и правилата за тяхното изграждане. Моделирането е единственият начин да опишем реалния свят. Следователно, моделирането е една от основните методологически техники на научното познание.

* Изключение правят само тези науки (раздели на науките), предметът на изследването на които няма пряка връзка с материалния свят, например математиката.

4. Симулация, т.е. Опростяването се оказва задължителна и неизбежна стъпка в решаването на всеки научен или приложен проблем, тъй като решението трябва да бъде постигнато в определено време, което е възможно само с използването на ограничен брой данни, докато естествените системи генерират като цяло неограничено количество данни.

5. Ние непрекъснато се сблъскваме със строителни модели в ежедневието, веднага щом се опитаме да обясним нещо на някого, например това, което видяхме на улицата, какво е характера на вашия приятел или какво са разбрали от обясненията на учителя. Така хората живеят в света на моделите; непрекъснато се сблъскват с необходимостта да ги създават и използват.

6. Един прототип в общия случай може да има много модели, тъй като неговите съществени и несъществени аспекти могат да се различават по различен начин. Например, ако прототипът е човек, тогава неговият модел очевидно ще бъде снимка, фигура, характеристика, словесно описание и др. Друг пример са моделите, приети във физиката за описание на движението - механика на Нютон, механика на Лагранж, механика Хамилтън-Якоби, релативистична Механиката на Айнщайн, накрая, квантова механика.

7. Във връзка с множествеността на моделите възниква въпросът: кой е по-добър? Сравнението е валидно само за онези от тях, които могат да бъдат сравнени с реалния оригинал (под тези модели ще се нарича проверимо); Обикновено се счита, че от тези модели е по-добре от това, което е по-близо до оригинала, т.е. описва поведението му с по-малко грешки. На практика обаче не винаги е възможно най-точният модел да е най-добрият в тези условия. Например, често при решаване на контролни проблеми в реално време е много по-важно за модела да получи резултати бързо, макар и не много точно (тъй като по-точните изчисления обикновено отнемат повече време), за да се направят корекции в бъдеще. За модели на непроверени, задаването на въпроса кой е по-добър е просто неприложимо (виж § 10.1.2.).

8. За модели на сгради са необходими някои инструменти, наречени инструментални (или инструменти). Например при създаването на сграда се използват ножици, лепило, хартия; Камерата е инструмент за създаване на модел на външния вид на човека; човешкият език служи като средство за конструиране на словесни модели, които се използват в комуникацията и обяснението.

Преди да обсъдим апарата, чрез който даден модел може да бъде представен (описан), разгледайте основните класове модели.





Вижте също:

Пример 7.8

Компютърно кодиране и обработка на неподписани числа

Глава 9. Разбиране на държавната машина

Изявление на проблема

Алгоритмична машина на Тюринг

Връщане към съдържанието: Теоретични основи на компютърните науки

2019 @ ailback.ru