Моделирование как метод научного познания

МОДЕЛЬ – в основе латинское слово moduius – мера, образец Модель, по сути, является представлением «реального мира» объектов и событий, а также существующих между ними связей с той или иной степенью достоверности или подробности, иначе модель является представлением объекта в некоторой форме, отличной от формы его реального существования

Модель – объект, который используется для представления другого объекта (оригинала) с определенной целью и отражает основные свойства и характеристики оригинала

В модели стараются отразить только самые важные, существенные свойства объекта: 1. Модель должна выполнять моделирующую роль (использоваться по назначению); 2. Не должна быть точной копией объекта (отражать основные свойства и особенности поведения оригинала); 3. Любая модель отражает только некоторые свойства объекта, значит можно создавать разные модели одного и то же объекта

Моделирование – это процесс создания и использования модели

Пути моделирования – Представление модели в виде некоторой копии объекта, выполненного из другого материала, в другом масштабе, с отсутствием деталей Представление модели, которая отображает реальность в более абстрактном виде (словесное описание, математическое описание, графическое представление в виде схем, диаграмм)

Виды абстрактных моделей – Вербальные – описывают на естественном языке (правила дорожного движения) Математические – с помощью математических средств Информационные описывают информационные процессы (возникновение, передача, преобразование, использование информации)

Цели моделирования Понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром (понимание) Научиться управлять объектом и определять наилучшие способы управления (управление) Прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм взаимодействия на объект (прогнозирование)

Модели нацеленные на понимание – дескриптивные, несут информационную нагрузку Примеры – географическая карта, схема строения планеты, анатомический атлас, коллекционные модели автомобилей, парусников, самолетов, манекены в магазине

Модели нацеленные на управление – оптимизационные, в них можно воздействовать на процессы, пытаясь добиться какой-то цели Оптимальное планирование, анализ сетевых графиков, транспортная задача, модели маркетинга, модель анализа ценных бумаг

Модели нацеленные на прогнозирование - прогностические Бывают игровые, имитационные и т.д.

Виды моделей Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью Все модели разбиваются на два класса: 1) модели предметные (материальные) и 2) модели информационные

Предметные модели воспроизводят свойства объектов в материальной форме: глобус, муляж, макет и пр. Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Знаковые информационные модели могут быть представлены в форме текста, формулы, таблицы и т.д.

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей Пример: Гелиоцентрическая модель мира по Копернику: -Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца; -Орбиты всех планет проходят вокруг Солнца

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.) Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией Пример: язык математики является совокупностью формальных языков – алгебра, геометрия, тригонометрия, теория множеств и пр.

В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация (блок- схемы, анимация, чертежи, схемы и пр.) Пример: Модель математического маятника

Информационная модель объекта

Выбрать мобильный телефон по внешнему виду Какие сведения об объекте имеют значение? Как называется набор сведений об объекте?

Сведения о внешнем виде телефона, имеющее значение при его покупке Параметр Значение параметра Форма Обтекаемая Цвет Металлическая Длина 8 см Толщина 1 см

Выбрать надежный мобильный телефон, обладающий широкими функциональными возможностями Какие сведения об объекте имеют значение? Какие свойства отражает предложенная информация?

Сведения о телефоне, имеющее значение при его покупке смартфон/коммуникатор на платформе Symbian сенсорный экран мультитач (емкостный) диагональ экрана 3.5", разрешение 360x640 камера 12 МП, ксеноновая вспышка, автофокус 16 Гб памяти, карты памяти microSD (TransFlash) поддержка Bluetooth, Wi-Fi, 3G, GPS вес: 135 г

Информационная модель - целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта

Значение цели при создании информационной модели

Примеры моделей объекта «город» Реальный объект - город Цель Модель Определение маршрута передвижения План города Обзор самых известных мест в городе Набор открыток Общие сведения о городе Содержание экскурсии Сведения о телефонах организаций Телефонный справочник Отражение личного восприятия города Художественные произведения (стихи, картины, фильмы)

Примеры моделей объекта «школа» Реальный объект - школа Цель Модель Аттестационная карта Сайт База данных по кадрам Сочинение на тему «Почему я люблю свою школу»

Формы представления информационной модели

Формы представления информации Словесная Жесты и сигналы Символьная Графическая Табличная

Графические информационные модели Карта как информационная модель Карта описывает определенную местность, которая является для нее объектом моделирования. Карта - это графическая информация. Карта создается с определенной целью (помогает добраться до нужного населенного пункта, позволяет вычислить расстояние между различными пунктами)

Слайд разделитель

Чертеж должен быть точным, на нем указываются необходимые размеры. (Пример: чертеж болта нужен токарю, чтобы сделать его на станке) Схема – это графическое отображение состава и структуры сложной системы. Структура – это определенный порядок объединения элементов системы в единое целое. (Примеры: схема метрополитена, схема электрической цепи, которая позволяет понять принцип работы цепи и рассчитать в ней токи и напряжения, правильно собрать цепь) Чертежи и схемы

Слайд разделитель

График График – модель процесса. (Пример: график изменения температуры в течение некоторого периода времени)

Табличные модели

В табличной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих строках (или столбцах) таблицы Табличные модели

Табличные информационные модели Статическая Цена отдельных устройств компьютера (1997 г) Наименование устройства Цена (в y.e.) Системная плата 100 Процессор Pentium II (300 МГц)200 Память 16 МБ30 Жесткий диск 4 Гб 150 Дисковод Видеоплата 4 Мб 30 Монитор Корпус 25 Клавиатура 10 Мышь 5

Табличные информационные модели Динамическая Изменение цены компьютера Годы Цена компьютера Pentium II

Граф – Граф – это средство наглядного представления состава и структуры схемы

Иерархическая модель – Иерархическая модель Иерархическая модель – система, элементы которой находятся друг с другом в отношении вложенности или подчиненности. Иерархическая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «один ко многим»

Иерархические информационные модели Статическая Классификация компьютеров Карманные Настольные Компьютеры Супер- компьютеры Рабочие станции Персональные компьютеры Портативные

Иерархические информационные модели Динамическая Генеалогическое дерево Рюриковичей (X-XI века) Изяслав Всеволод Святослав Ярослав Мудрый Борис Глеб Святослав Ярополк Владимир

Сетевая модель Сетевая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «многие ко многим»

Сетевые информационные модели

Семантическая модель Семантическая модель – граф, в основе которого лежит то, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов (понятий) и связей (отношений) между ними.

«Однажды в студеную зимнюю пору я из лесу вышел.» в студеную Однажды из лесу вышел Я зимнюю в пору Что сделал? Кто? Откуда? Когда? В какую?