Технология построения модели при дедуктивном способе

Построение и использование компьютерных моделей

Понятие компьютерной и информационной модели. Задачи компьютерного моделирования. Дедуктивный и индуктивный принципы построения моделей, технология их построения. Этапы разработки и исследования моделей на компьютере. Метод имитационного моделирования.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	23.03.2010
Размер файла	29,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ

«Построение и использование компьютерных моделей»

студентка 1-го курса гр№119.

Построение и использование компьютерных моделей

Пути построения компьютерных моделей

Компьютерное моделирование начинается как обычно с объекта изучения, в качестве которого могут выступать: явления, процесс, предметная область, жизненные ситуации, задачи. После определения объекта изучения строится модель. При построении модели выделяют основные, доминирующие факторы, отбрасывая второстепенные. Выделенные факторы перекладывают на понятный машине язык. Строят алгоритм, программу.

Когда программа готова, проводят компьютерный эксперимент и анализ полученных результатов моделирования при вариации модельных параметров. И уже в зависимости от этих выводов делают нужные коррекции на одном из этапов моделирования: либо уточняют модель, либо алгоритм, либо точнее, более корректнее определяют объект изучения.

Компьютерные модели проходят очень много изменений и доработок прежде, чем принимают свой окончательный вид. Этапы компьютерного моделирования можно представить в виде схемы:

Объект — Модель — Компьютер — Анализ — Информац. модель

!______! !_____! !____________! !______!

В методе компьютерного моделирования присутствуют все важные элементы развивающего обучения и познания: конструирование, описание, экспериментирование и т.д. В результате добываются знания об исследуемом объекте-оригинале.

Однако важно не путать компьютерную модель (моделирующую программу) с самим явлением. Модель полезна, когда она хорошо согласуется с реальностью. Но модели могут предсказывать и те вещи, которые не произойдут, а некоторые свойства действительности модель может и не прогнозировать. Тем не менее, полезность модели очевидна, в частности, она помогает понять, почему происходят те или иные явления.

Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей (обмен информационными, компьютерными моделями и программами), осмысления и познания явлений окружающего мира (компьютерные модели солнечной системы, атома и т.п.), обучения и тренировки (тренажеры), оптимизации (подбор параметров).

Компьютерная модель — это модель реального процесса или явления, реализованная компьютерными средствами.

Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми или информационными. К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели, демонстрационные и имитационные программы.

Информационная модель — набор величин, содержащий необходимую информацию об объекте, процессе, явлении.

ь Главной задачей компьютерного моделирования выступает построение информационной модели объекта, явления.

ь Самое главное и сложное в компьютерном моделировании — это построение или выбор той или иной модели.

При построении компьютерной модели используют системный подход, который заключается в следующем. Рассмотрим объект — солнечную систему. Систему можно разбить на элементы — Солнце и планеты. Введем отношения между элементами, например, удаленность планет от Солнца. Теперь можно рассматривать независимо отношения между Солнцем и каждой из планет, затем обобщить эти отношения и составить общую картину солнечной системы (принципы декомпозиции и синтеза).

Некоторые характеристики моделей являются неизменными, не меняют своих значений, а некоторые изменяются по определенным законам. Если состояние системы меняется со временем, то модели называют динамическими, в противном случае — статическими.

Построение компьютерной модели. Моделирование

При построении моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему).

При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели. Здесь при заданных предположениях известная модель приспосабливается к условиям моделируемого объекта. Например, можно построить модель свободно падающего тела на основе известного закона Ньютона ma = mg-F_сопр и в качестве допустимого приближения принять модель равноускоренного движения для малого промежутка времени.

Второй способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, затем синтез. Здесь широко используется подобие, аналогичное моделирование, умозаключение с целью формирования каких-либо закономерностей в виде предположений о поведении системы. Например, подобным способом происходит моделирование строения атома. Вспомним модели Томсона, Резерфорда, Бора.

Технология построения модели при дедуктивном способе:

1. Теоретический этап:

2. Знания, информация об объекте (исходные данные об объекте).

3. Постановка задачи для целей моделирования.

4. Выбор модели (математические формулировки, компьютерный дизайн).

Технология построения модели при индуктивном способе:

1. Эмпирический этап:

2. Постановка задачи для моделирования.

3. Оценки.Количественное и качественное описание

4. Построение модели.

Этапы решения задачи с помощью компьютера (построение модели — формализация модели — построение компьютерной модели — проведение компьютерного эксперимента — интерпретация результата).

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

1. описательная информационная модель

2. формализованная модель

3. компьютерная модель

4. компьютерный эксперимент

5. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели

1 этап — описательная информационная модель : такая модель выделяет существенные (с точки зрения целей проводимого исследования ) параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает

2 этап — Описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.

3 этап — компьютерная модель

Описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка.

В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.

Пути построения компьютерной модели

o Построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

o Построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и пр.)

4 этап — компьютерный эксперимент

o Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, её нужно запустить на выполнение и получить результаты.

o Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график.

5 этап — анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели

o В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности.

o Провести корректировку модели.

Теоретическая основа метода была известна давно. Однако до появления ЭВМ этот метод не мог найти сколько-нибудь широкого применения, ибо моделировать случайные величины вручную — очень трудоемкая работа.

Само название “Монте-Карло” происходит от города Монте-Карло в княжестве Монако, знаменитого своим игорным домом. Дело в том, что одним из механических приборов для получения случайных величин является рулетка. Для вычисления площади круга единичного радиуса проведем эксперимент.

1). Васильков Ю.В. Компьютерные технологии моделирования М., «Финансы и статистика» 1999

3) Экштайн В. «Компьютерное моделирование» М. 1995г.

Подобные документы

Значение вербальных и знаковых информационных моделей для исследования объектов, процессов, явлений. Роль метода формализации в процессе создания компьютерной модели. Использование программы AutoCAD для трехмерного моделирования и визуализации объекта.

курсовая работа [866,5 K], добавлен 08.01.2015

Обзор средств компьютерного имитационного моделирования по созданию веб-приложения для визуализации имитационных моделей. Система имитационного моделирования AnyLogic, Arena, SimuLab. Серверная, клиентская часть. Модель работы отдела банка и участка цеха.

дипломная работа [3,3 M], добавлен 25.05.2015

Сущность принципов информационной достаточности, осуществимости, множественности моделей, параметризации и агрегирования. Построение концептуальной модели. Сравнение размеров программного кода. Особенности технологии компьютерного моделирования.

презентация [49,3 K], добавлен 16.10.2013

Понятие компьютерной модели и преимущества компьютерного моделирования. Процесс построения имитационной модели. История создания системы GPSS World. Анализ задачи по прохождению турникета на стадион посредством языка имитационного моделирования GPSS.

курсовая работа [291,3 K], добавлен 11.01.2012

Особенности метода создания экспериментальных моделей традиционного для классической и современной физиологии. Значение метода математического моделирования в физиологической кибернетике. Этапы разработки моделей эвристического типа за Н.М. Амосовым.

презентация [508,3 K], добавлен 02.04.2011

Формализация как важнейший этап моделирования. Методы описания и свойства моделей. Адекватность проекта целям моделирования. Основные принципы и значение формализации. Исследование на компьютере информационных моделей из различных предметных областей.

презентация [1,2 M], добавлен 24.01.2011

Использование библиотеки готовых компонентов как основы процесса построения моделей организационных систем. Характеристика качественных методов принятия решений. Применение порядковой классификации в процессе UFO-моделирования систем телемеханики.

магистерская работа [732,7 K], добавлен 26.04.2011

Источник

Ехнология компьютерного моделирования: системный подход, дедуктивный и индуктивный метод.

Компьютерная модель – модель реального объекта, процесса или явления, осуществленная компьют-ми средствами.

При построении модели выделяют основные факторы, отбрасывают второстепенные и перекладывают их на понятный машине язык, строят алгоритм, программу.

После построения модели, когда программа готова, проводят компьютерный эксперимент и анализ полученных результатов. Делаются нужные коррекции на одном из этапов: либо уточняют модель, либо алгоритм, либо объект исследования.

Основным методическим принципом компьют-го моделир-ия является системный подход, согласно кот-му всякий объект моделир-ия рассматр-ется как система. Из всего множ-ва эл-тов, свойств и связей выделяются лишь те, кот-ые являются существенными для целей моделир-ния.

Система – некоторое множ-во объектов, связанных между собой в единое целое.

Сущность системного подхода в профессиональной деятельности можно выразить так: необходимо учитывать все существенные системные связи того объекта, с кот-м работаешь.

При построении компьют-ной модели системный анализ включает в себя:

1. декомпозицию (система разбивается на различные эл-ты, они связываются друг с другом через какой-то параметр, н-р, солнечная система – расстояние);

2. синтез (все свойства эл-тов объединяются и переносятся на оригинал).

Этапы разработки компьют-ой модели (Семакин, учебник 10кл.):

Системный подход позволяет создавать полноценные модели. Изучаемый объект рассматривается как система, описание и исследование элементов которой не выступает как сама цель, а выполняется с учетом их места (наличие подзадач). В целом объект не отделяется от условий его существования и функционирования. Объект рассматривается как составная часть чего-то целого (сам является подзадачей). Один и тот же исследуемый элемент рассматривается как обладающий разными характеристиками, функциями и даже принципами построения. При системном подходе на первое место выступают не только причинные объяснения функционирования объекта, но и целесообразность включения его в состав других элементов. Допускается возможность наличия у объекта множества индивидуальных характеристик и степеней свободы. Альтернативы решения задач сравниваются в первую очередь по критерию стоимость-эффективность.

Создание универсальных моделей — это следствие использование системного подхода.
Построение информационной модели начинается с системного анализа объекта модел-ния. Объект моделирования анализируется как система. Далее полученное описание моделируемой системы переносится на комп-ные носители. Для этого используется либо готовое программное обеспечение, либо привлекаются программисты для его разработки. В конечном итоге получается компьютерная информационная модель, которая будет использоваться по своему назначению.

Дедуктивный метод построения компьют-ной модели: рассматриваются частные случаи общеизвестной фундаментальной модели, затем эта модель приспосабливается к условиям моделируемого объекта.

Построения моделей при дедуктивном способе:

1 этап. Теоретический:

a) оценка (текстовые расчеты, численные эксперименты);

b) аналогия (сходство различных объектов по некоторым признакам);

с) подобие (полная математич-кая аналогия при наличии пропорциональности).

2 этап. Получение знаний, информации об объекте, исходные данные.

3 этап. Постановка задачи и цели моделирования.

4 этап. Выбор модели (математическая, компьютерная).

Индуктивный метод построения компьют-ной модели: предлагается выдвижение гипотез, анализ выдвинутой гипотезы, синтез. Широко используется аналогия, подобие.

Построения моделей при индуктивном способе:

1 этап. Эмпирический этап:

a) умозаключение (предположение тождественности в различных объектах);

2этап. Постановка задачи моделирования.

3 этап. Оценки (текстовые расчеты, численные эксперименты).

4 этап. Построение модели.

Статьи к прочтению:

Вводная видеолекция к курсу \

Похожие статьи:

Обычно бывает трудно, а иногда и невозможно проследить за поведением реальных систем в разных условиях или изменить эти системы. Решить данную проблему…

Аналогия и отличие между реальным и компьютерным экспериментом в физике Реальный эксперимент предполагает наличие экспериментальной установки или…

Источник