Теория:
Моделирование — процесс создания и использования моделей для решения научных и практических задач, исследования объектов, процессов и явлений.
Модель — это новый упрощённый объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.
Примеры моделей встречаются повсюду. Например, скелет человека на уроках биологии, модель автобуса и так далее. Прототип или оригинал — это исходный объект. Модель не является точной копией объекта-оригинала: она отражает его существенные признаки с точки зрения цели моделирования.
К созданию моделей прибегают, если:
- исследуемый объект слишком велик (Солнечная система) или слишком мал (атом);
Рис. \(1\). Модель Солнечной системы
- процесс протекает очень быстро (переработка топлива в двигателе внутреннего сгорания) или очень медленно (геологические процессы);
Рис. \(2\). Геологическая модель планеты Земля
- исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (атомный взрыв), привести к разрушению его самого (проверка сейсмических свойств высотного здания) или создание реального объекта очень дорого (новое архитектурное решение) и т. д.
Рис. \(3\). Модель двухэтажного дома
От цели моделирования зависят требования к модели: какие именно признаки объекта-оригинала она должна включать в себя. Например, модель машины. Если она создаётся для коллекции, то в ней будет отображаться только общий вид, а если же для того, чтобы на основе этой модели создать реальный объект, то в ней будет отображено большее количество признаков.
Существует два способа отражения в модели признаков оригинала.
1. Копирование и воспроизведение признаков объекта-оригинала.
Натурная (материальная) модель — это уменьшенная или увеличенная копия, которая воспроизводит внешний вид объекта моделирования (например, манекен), его структуру (например, модель молекулы воды) или поведение (например, радиоуправляемая модель вертолёта).
2. Описание признаков оригинала с помощью одного из языков кодирования информации, то есть можно дать словесное описание, привести формулу, схему или чертёж. Такую модель называют информационной.
Информационная модель — это описание объекта-оригинала на одном из языков представления (кодирования) информации.
Этапы построения информационной модели
1. Анализ условия задачи для определения объекта и цели моделирования. Выделение основных (существенных) данных: что дано, что требуется найти и какова связь между исходными данными и результатами.
2. Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, то есть его информационной моделью. На данном этапе необходимо выразить связи и существенные признаки объекта в какой-либо форме. Например, словесное описание, таблица, формула и так далее.
Рис. \(4\). Этапы построения информационной модели
Признаки классификаций информационных моделей
1. По области использования: учебные модели (используются при обучении), игровые (репетиция поведения объекта в различных условиях), имитационные (отражение реальности в той или иной степени).
2. По фактору времени: по данному признаку выделяют статические и динамические модели.
Статические модели — это модели, которые описывают состояние системы в определённый момент времени.
Динамические модели — это модели, которые описывают процесс изменения и развития системы.
3. По отрасли знаний: классификация по отрасли деятельности человека: математические, биологические, химические и прочие.
4. По форме представлений.
Образные модели — это зрительные образы объектов, которые зафиксированы на каком-либо носителе.
Примерами образных моделей являются рисунки в учебниках, фотографии, чертежи и так далее.
Знаковые модели — это модели, которые представлены в виде текста, формул или программ на специальном языке программирования.
К знаковым моделям относятся словесные описания, формулы в учебниках математики, физики и прочие.
Смешанные модели — это модели, в которых одновременно используются образные и знаковые модели.
Источники:
Рис. 1. Модель Солнечной системы. Лицензия Shutterstock (дата обращения: 18.03.2025).
Рис. 2. Геологическая модель планеты Земля. Лицензия Shutterstock (дата обращения: 18.03.2025).
Рис. 3. Модель двухэтажного дома. Лицензия Shutterstock (дата обращения: 18.03.2025).
Рис. 4. Этапы построения информационной модели. © ЯКласс.