Модель и цели моделирования

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГ ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА»
ИНСТИТУТ СЕРВИСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПОДОЛЬСК 2015

2.

Модель и цели моделирования
Модель –– это материальный или идеальный объект, замещающий
исследуемую систему и адекватным образом отображающий ее существенные
стороны.
При моделировании могут преследоваться различные цели:
1) познание сущности изучаемого объекта, причин его поведения, “устройства”
и механизма взаимодействия элементов;
2) объяснение уже известных результатов эмпирических исследований,
верификация параметров модели по экспериментальным данным;
3) прогнозирование поведения систем в новых условиях при различных
внешних воздействиях и способах управления;
4) оптимизация функционирования исследуемых систем, поиск правильного
управления объектом в соответствии с выбранным критерием оптимальности.

3.

Способы классификации моделей

4.

Абстрактные модели
Вербальные
(текстовые)
––
последовательности
утверждений
на
естественном или формализованном языке, описывающие объект познания.
Математические
––
знаковые
модели,
в
которых
используются
математические действия и операторы (система алгебраических или
дифференциальных уравнений)
Компьютерные –– алгоритм или компьютерная программа, решающая
систему логических, алгебраических или дифференциальных уравнений и
имитирующую поведение исследуемой системы.

5.

Классификация видов моделирования схем

6.

Компьютерная модель
Компьютерная модель – это программная реализация математической
модели, дополненная различными служебными программами (например,
рисующими и изменяющими графические образы во времени).
Компьютерная модель имеет две составляющие – программную и
аппаратную. Программная составляющая так же является абстрактной
знаковой моделью. Это лишь другая форма абстрактной модели, которая,
однако, может интерпретироваться не только математиками и
программистами, но и техническим устройством – процессором компьютера.

7.

Принципы компьютерного моделирования
1. Принцип адекватности: Модель должна учитывать наиболее существенные стороны
исследуемого объекта и отражать его свойства с приемлемой точностью. Только в этом случае
результаты моделирования
можно распространить на объект исследования.
2. Принцип простоты и экономичности: Модель должна быть достаточно простой для того чтобы ее
использование было эффективно и экономически выгодно. Она не должна быть более сложной, чем
это требуется для исследователя.
3. Принцип информационной достаточности: При полном отсутствии информации об объекте
построить модель невозможно. При наличии полной информации моделирование лишено смысла.
Существует уровень информационной достаточности, при достижении которого может быть
построена модель системы.
4. Принцип осуществимости: Создаваемая модель должна обеспечивать достижение поставленной
цели исследования за конечное время.
5. Принцип множественности и единства моделей: Любая конкретная модель отражает лишь
некоторые стороны реальной системы. Для полного исследования необходимо построить ряд
моделей, отражающих наиболее существенные стороны исследуемого процесса и имеющих что–то
общее. Каждая последующая модель должна дополнять и уточнять предыдущую.
6. Принцип системности. Исследуемая система представима в виде совокупности
взаимодействующих друг с другом подсистем, которые моделируются стандартными
математическими методами. При этом свойства системы не являются суммой свойств ее элементов.
7. Принцип параметризации. Некоторые подсистемы моделируемой системы могут быть
охарактеризованы единственным параметром (вектором, матрицей, графиком, формулой).

8.

Связь компьютерного моделирования с другими методами познания

9.

Классификация компьютерных моделей
1) дискриптивные модели – используются для понимания природы
исследуемого объекта, выявления наиболее существенных факторов,
влияющих на его поведение;
2) оптимизационные модели – позволяют выбрать оптимальный способ
управления технической, социально-экономической или иной системой
(например, космической станцией);
3) прогностические модели – помогают прогнозировать состояние объекта
в последующие моменты времени (модель земной атмосферы, позволяющая
предсказать погоду);
4) учебные модели – применяются для обучения, тренинга и тестирования
учащихся, студентов, будущих специалистов;
5) игровые модели – позволяют создать игровую ситуацию, имитирующую
управление армией, государством, предприятием, человеком, самолетом и
т.д., либо играющие в шахматы, шашки и другие логические игры.

10.

Схема математического и компьютерного моделирования реальных
процессов и явлений
.