Слайд 1Информационное моделирование
Тема урока:
Слайд 2Что такое модель
что такое
моделирование?
Слайд 4Модель — это упрощенное подобие реального объекта. Модель отражает лишь
некоторые свойства объекта, существенные для достижения цели моделирования.
Слайд 6Природа моделей
материальные (физические, предметные) модели:
информационные модели представляют собой
информацию
о свойствах и состоянии объекта,
процесса, явления, и его
взаимосвязи с внешним миром:
вербальные – словесные или мысленные
знаковые – выраженные с помощью формального языка
графические (рисунки, схемы, карты, …)
табличные
математические (формулы)
логические (различные варианты выбора действий на
основе анализа условий)
специальные (ноты, химические формулы)
Слайд 7
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Математические
модели
Табличные
модели
Графические
модели
Вербальные
модели
Вербальная модель
– это письменное или устное представление информационной модели средствами естественного
языка.
Примеры вербальных моделей:
информация в учебниках
произведения художественной литературы
тексты, описывающие алгоритмы
текстовое описание объектов и процессов
Слайд 8
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Табличные
модели
Графические
модели
Математическая модель -
описание математическими формулами соотношений между количественными характеристиками объекта моделирования.
Примеры математических
моделей:
модель прямолинейного перемещения тела
математическая модель периода колебаний пружинного маятника
Математические
модели
Слайд 9
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Графические
модели
Табличная информационная модель –
это модель, в которой объекты или их свойства представлены в
виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной таблицы.
Типы табличных моделей:
таблицы типа «объект-свойство»
таблицы типа «объект-объект»
двоичные матрицы
Табличные
модели
Слайд 10
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Табличные
модели
Графическая информационная модель –
это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических
изображений.
Примеры графических информационных моделей:
Графические
модели
карта
чертеж
граф
диаграмма
график
схема
Слайд 11
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Табличные
модели
Графические
модели
карта
чертеж
граф
диаграмма
график
схема
Слайд 12
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Табличные
модели
Графические
модели
карта
чертеж
граф
диаграмма
график
схема
Слайд 13
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Табличные
модели
Графические
модели
карта
чертеж
граф
диаграмма
график
схема
Слайд 14
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Табличные
модели
Графические
модели
карта
чертеж
граф
диаграмма
график
схема
Слайд 15
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Вербальные
модели
Математические
модели
Табличные
модели
Графические
модели
карта
чертеж
граф
диаграмма
график
схема
Слайд 16Модели по области применения
учебные (в т.ч. тренажеры)
опытные – при создании
новых технических средств
научно-технические
аэродинамическая труба
испытания в опытовом бассейне
имитатор солнечного излучения
вакуумная камера
в Институте космических исследований
вибростенд
НПО «Энергия»
Слайд 17Модели по фактору времени
статические – описывают оригинал в заданный момент
времени
силы, действующие на тело в состоянии покоя
результаты осмотра врача
фотография
динамические
модель
движения тела
явления природы (молния, землетрясение, цунами)
история болезни
видеозапись события
Слайд 18Модели по характеру связей
детерминированные
связи между входными и выходными величинами
жестко заданы
при одинаковых входных данных каждый раз получаются одинаковые результаты
Примеры
движение тела без учета ветра
расчеты по известным формулам
вероятностные (стохастические)
учитывают случайность событий в реальном мире
при одинаковых входных данных каждый раз получаются немного разные результаты
Примеры
движение тела с учетом ветра
броуновское движение частиц
модель движения судна на волнении
модели поведения человека
Слайд 19Модели по структуре
табличные модели (реляционные - пары соответствия)
иерархические (многоуровневые) модели
сетевые
модели (графы)
Слайд 20Специальные виды моделей
имитационные
нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы,
но можно имитировать её реакцию на внешние воздействия;
максимальный учет всех
факторов;
только численные результаты;
Примеры:
испытания лекарств на мышах, обезьянах, …
математическое моделирование биологических систем
модели бизнеса и управления
модели процесса обучения
Слайд 21Специальные виды моделей
игровые – учитывающие действия противника
Примеры:
модели экономических ситуаций
модели
военных действий
спортивные игры
тренинги персонала
Слайд 22Любая модель воспроизводит только те свойства оригинала, которые понадобятся человеку
при ее использовании. Например, манекен и производственный робот можно назвать
моделями человека.
Слайд 23Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того
же: объекта будут разными, если они создаются для разных целей.
Слайд 24Зачем нужно много моделей?
изучение строения тела
примерка одежды
изучение наследственности
тренировка спасателей
учет граждан
страны
Слайд 25Цели моделирования
исследование оригинала
изучение сущности объекта или явления
«Наука есть удовлетворение собственного
любопытства за казенный счет» (Л.А. Арцимович)
анализ («что будет, если …»)
научиться прогнозировать
последствия различных воздействиях на оригинал
синтез («как сделать, чтобы …»)
научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия
оптимизация («как сделать лучше»)
выбор наилучшего решения в заданных условиях
Слайд 26Информационные модели
Если натурная модель объекта моделирования — это его физическое
подобие, то информационная модель — это его описание
Слайд 28Один оригинал – одна модель?
материальная точка
Слайд 29Моделирование — это деятельность человека по созданию модели (натурной или
информационной).
Слайд 30Моделирование
Моделирование – это создание и использование моделей для изучения оригиналов.
Когда
используют моделирование:
оригинал не существует
древний Египет
последствия ядерной войны (Н.Н. Моисеев, 1966)
исследование
оригинала опасно для жизни или дорого:
управление ядерным реактором (Чернобыль, 1986)
испытание нового скафандра для космонавтов
разработка нового самолета или корабля
оригинал сложно исследовать непосредственно:
Солнечная система, галактика (большие размеры)
атом, нейтрон (маленькие размеры)
процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые)
геологические явления (очень медленные)
интересуют только некоторые свойства оригинала
проверка краски для фюзеляжа самолета
Слайд 31Что можно моделировать?
Модели объектов:
уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов, …
модели ядра
атома, кристаллических решеток
чертежи
…
Модели процессов:
изменение экологической обстановки
экономические модели
исторические модели
…
Модели явлений:
землетрясение
солнечное
затмение
цунами
…
Слайд 32Так же как и натурные, информационные модели одного и того
же объекта, предназначенные для разных целей, могут существенно различаться.
Современным инструментом
для информационного моделирования является компьютер.
Слайд 33Что такое модель?
Модель – это объект, который обладает некоторыми свойствами
другого объекта (оригинала) и используется вместо него.
Оригиналы и модели
Первый линейный
русский корабль «Гото Предестинация»
Слайд 34Модель используется как заменитель реальной системы для воспроизведения отдельных ее
функций, для прогноза ее поведения в определенных условиях.
Слайд 35Формализация
Информационная модель описывает объект моделирования в форме каких-либо знаков: букв,
цифр, картографических элементов, математических или химических формул.
Слайд 36Формализация есть результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к
их формальному обозначению в определенной знаковой системе.