Компьютерные модели различных процессов

Август 1, 2022

Главная
Информатика
Компьютерные модели различных процессов

Содержание

2. Модель - это объект, который рассматривается вместо другого объекта с какой-то целью Моделирование - процесс создания
3. Цели создания моделей Для сохранения жизни и здоровья человека Уменьшение затрат материальных средств Для понимания сущности
4. ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙ имитация (повторение) реального объекта в уменьшенном масштабе: глобус (модель земного шара); плюшевый мишка (модель
5. При моделировании учитывается такое свойство модели как адекватность Адекватность - степень совпадения свойств модели и моделируемого
6. Модель также может быть НЕ АДЕКВАТНОЙ. Это значит, что модель не соответствует тому объекту, который она
8. 1. Модель называется предметной, если эта модель является объемным предметом. Примеры: глобус; скелет человека; детские игрушки.
10. Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель называется динамической, в противном случае
11. Модель называется масштабной, если она получена путем увеличения или уменьшения внешних размеров моделируемого объекта и немасштабной,
12. Если модель относится к какой-либо отрасли знаний, то её называют соответственно. Если модель не относится ни
13. Информационная модель объекта Информационная модель объекта – это его описание. Метод описания может разным: словесным, математическим,
14. Основные типы информационных моделей
15. Форма информационной модели зависит от цели ее создания. Если важным требованием к модели является ее наглядность,
16. Основным принципом информационного моделирования является системный подход. Система – любой объект, состоящий из множества взаимосвязанных частей
17. Важной характеристикой системы является ее структура. Структура – определенный порядок объединения элементов, составляющих систему. Наиболее удобным
19. Граф, в котором все связи изображены дугами, называются ориентированным графом. Граф, в котором нет петель, т.е.
20. Современным подходом к информационному моделированию является объектно-ориентированный подход. Объект – часть окружающей действительности. Информационная модель объекта
21. Компьютерная модель В настоящее время под компьютерной моделью понимают: условный образ объекта в виде компьютерных диаграмм,
22. Компьютерное моделирование – это моделирование, реализуемое с помощью компьютерной техники. Для компьютерного моделирования важно наличие определенного
23. Компьютерные модели используются людьми различных отраслей народного хозяйства: Это и метеорологи, это и дизайнеры (модельеры, архитекторы,
24. Этапы моделирования
25. I. Постановка задачи исследование оригинала изучение сущности объекта или явления анализ («что будет, если …») научиться
26. II. Разработка модели выбрать тип модели определить существенные свойства оригинала, которые нужно включить в модель, отбросить
27. III. Тестирование модели Тестирование – это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом. Примеры:
28. IV. Эксперимент c моделью Эксперимент – это исследование модели в интересующих нас условиях. Примеры: устройство для
29. V. Проверка практикой, анализ результатов Возможные выводы: задача решена, модель адекватна необходимо изменить алгоритм или условия
30. Пример. Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме. Как ей надо кинуть кокос, чтобы попасть им
31. I. Постановка задачи Допущения: кокос и банан считаем материальными точками расстояние до пальмы известно рост обезьяны
32. II. Разработка модели Графическая модель h Формальная (математическая) модель Задача: найти t, α, при которых
33. II. Разработка модели Графическая модель h Формальная (математическая) модель Задача: найти t, α, при которых
34. III. Тестирование модели при нулевой скорости кокос падает вертикально вниз при t=0 координаты равны (0,h) при
35. IV. Эксперимент Метод I. Меняем угол α. Для выбранного угла α строим траекторию полета ореха. Если
37. Скачать презентацию

Слайд 2

Модель - это объект, который рассматривается вместо другого объекта с какой-то

целью
Моделирование - процесс создания и использования моделей

Слайд 3

Цели создания моделей
Для сохранения жизни и здоровья человека
Уменьшение затрат материальных средств
Для

понимания сущности изучаемого объекта
Для того, чтобы научиться управлять объектом
Прогнозирование последствий
Для отдыха
Для решения прикладных задач

Слайд 4

ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙ
имитация (повторение) реального объекта в уменьшенном масштабе:
глобус (модель земного шара);
плюшевый

мишка (модель живого медведя);
кукла (модель живого человека);
игрушечные машинки (модели реальных автомобилей).
реальные объекты:
ладонь человека (модель самолета);
животные в медицинских исследованиях;
радиотехническая схема (модель сердца человека);
бассейн (модель космоса). https://www.youtube.com/watch?v=gJh8d3BBwDk

Слайд 5

При моделировании учитывается такое свойство модели как адекватность
Адекватность - степень совпадения

свойств модели и моделируемого объекта

Слайд 6

Модель также может быть НЕ АДЕКВАТНОЙ. Это значит, что модель не

соответствует тому объекту, который она заменяет

Слайд 7

Слайд 8

1. Модель называется предметной, если эта модель является объемным предметом.
Примеры: глобус;

скелет человека; детские игрушки.
2. Модель называется образно-знаковой, если эта модель является описанием моделируемого объекта в виде образов и знаков.
Примеры: фотография; учебник географии; картина; компьютерная игра; описание человека в художественном произведении.
3. Мысленная модель - это мысленный образ моделируемого объекта в памяти человека.
Примеры:образ любимого человека в памяти; образ комнаты в памяти человека, живущего в ней.
4. Документальная модель - это описание или изображение моделируемого объекта на бумаге, картоне или другом плоском носителе.
Примеры:фотография; картина; карта; описание главного героя в художественном произведении.
5. Компьютерная модель - это описание или изображение моделируемого объекта в памяти компьютера.
Примеры:компьютерные игры; компьютерный исполнитель «Чертежник», «Робот».

Слайд 9

Слайд 10

Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель

называется динамической, в противном случае статической.
Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы взаимодействующих элементов
Примеры:
динамические: заводные игрушки;
статические: глобус; мягкие игрушки; учебники.
имитационные: модель сердца

Слайд 11

Модель называется масштабной, если она получена путем увеличения или уменьшения внешних

размеров моделируемого объекта и немасштабной, если внешние размеры модели не отражают внешних размеров моделируемого объекта.
Примеры:
Масштабные: глобус; макет скелета; чертеж; карта.
Немасштабные: кукла; детский рисунок.

Слайд 12

Если модель относится к какой-либо отрасли знаний, то её называют соответственно.

Если модель не относится ни к какой отрасли знаний, то ее называют простейшей.
Примеры:
простейшие (игрушки);
математическая (уравнение нахождения скорости поезда, времени, пути);
географическая (глобус, карта, план);
химическая (модель атома кислорода, углерода, формула химической реакции);
и т.д.

Слайд 13

Информационная модель объекта
Информационная модель объекта – это его описание.
Метод описания может

разным: словесным, математическим, графическим.
Построению информационной модели предшествует системный анализ, задача которого: выделить существенные части и свойства объекта, связи между ними.
Информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут быть совершенно разными.

Слайд 14

Основные типы информационных моделей

Слайд 15

Форма информационной модели зависит от цели ее создания.
Если важным требованием

к модели является ее наглядность, то обычно выбирают графическую форму. Например, карта местности, чертеж, электрическая схема, график изменения температуры.
Табличная форма придает лаконичность и наглядность данным, структурным данным, позволяет увидеть закономерности в характере данных.

Слайд 16

Основным принципом информационного моделирования является системный подход.
Система – любой объект,

состоящий из множества взаимосвязанных частей и существующих как единое целое.. Совокупность взаимосвязанных данных, предназначенных для обработки на компьютере, - система данных. Совокупность взаимосвязанных программ определенного назначения – программная система.

Слайд 17

Важной характеристикой системы является ее структура.
Структура – определенный порядок объединения

элементов, составляющих систему. Наиболее удобным и наглядным способом представления структуры систем являются графы.
Граф – информация о составе и структуре системы, представленная в графической форме.
Элементы системы обозначаются овалами и называются вершинами графа; связи изображаются линиями, соединяющими вершины. Несимметричное отношение изображается направленной линией (дугой); симметричное – ненаправленной линией (ребром).

Слайд 18

Слайд 19

Граф, в котором все связи изображены дугами, называются ориентированным графом.
Граф,

в котором нет петель, т.е. связанных по замкнутой линии вершин, называется деревом. Дерево имеет единственную выделенную вершину, которая называется корнем. От корня идут ветки. Конечные вершины ветвей называются листьями.
Системы, информационные модели которых представлены в виде дерева, называются иерархическими системами.

Слайд 20

Современным подходом к информационному моделированию является объектно-ориентированный подход.
Объект – часть окружающей

действительности. Информационная модель объекта включает в себя описание его характерных свойств и поведения (действий).
Множество объектов с одинаковым набором свойств и действий образуют класс. В иерархиях классов действует отношение наследования между нижними и верхними классами.
Объектно-информационная модель включает в себя описание иерархии классов и отдельных объектов с конкретными значениями свойств.

Слайд 21

Компьютерная модель
В настоящее время под компьютерной моделью понимают:
условный образ

объекта в виде компьютерных диаграмм, таблиц, схем, изображений, анимационных фрагментов, или программу, отображающую структуру и взаимосвязи между элементами объекта.
Существует множество разных видов компьютерных моделей.

Слайд 22

Компьютерное моделирование – это моделирование, реализуемое с помощью компьютерной техники.

Для компьютерного моделирования важно наличие определенного программного обеспечения: например, обычные текстовые и графические процессоры, и весьма специализированные, предназначенные лишь для определенного вида моделирования.

Слайд 23

Компьютерные модели используются людьми различных отраслей народного хозяйства:
Это и метеорологи,

это и дизайнеры (модельеры, архитекторы, web-дизайнеры и т.д.),
это и инженеры-конструкторы,
это и нейрохирурги
и геологи
И т.д.

Слайд 24

Этапы моделирования

Слайд 25

I. Постановка задачи
исследование оригинала
изучение сущности объекта или явления
анализ («что будет, если

…»)
научиться прогнозировать последствий при 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 26

II. Разработка модели
выбрать тип модели
определить существенные свойства оригинала, которые нужно включить

в модель, отбросить несущественные (для данной задачи)
построить формальную модель это модель, записанная на формальном языке (математика, логика, …) и отражающая только существенные свойства оригинала
разработать алгоритм работы модели алгоритм – это четко определенный порядок действий, которые нужно выполнить для решения задачи

Слайд 27

III. Тестирование модели
Тестирование – это проверка модели на простых исходных данных

с известным результатом.
Примеры:
устройство для сложения многозначных чисел – проверка на однозначных числах
модель движения корабля – если руль стоит ровно, курс не должен меняться; если руль повернуть влево, корабль должен идти вправо
модель накопления денег в банке – при ставке 0% сумма не должна изменяться

Слайд 28

IV. Эксперимент c моделью
Эксперимент – это исследование модели в интересующих нас

условиях.
Примеры:
устройство для сложения чисел – работа с многозначными числами
модель движения корабля – исследование в условиях морского волнения
модель накопления денег в банке – расчеты при ненулевой ставке

Слайд 29

V. Проверка практикой, анализ результатов
Возможные выводы:
задача решена, модель адекватна
необходимо изменить алгоритм

или условия моделирования
необходимо изменить модель (например, учесть дополнительные свойства)
необходимо изменить постановку задачи

Слайд 30

Пример.
Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме. Как ей надо

кинуть кокос, чтобы попасть им в бананы.
Анализ задачи:
все ли исходные данные известны?
есть ли решение?
единственно ли решение?

Слайд 31

I. Постановка задачи
Допущения:
кокос и банан считаем материальными точками
расстояние до пальмы известно
рост

обезьяны известен
высота, на которой висит банан, известна
обезьяна бросает кокос с известной начальной скоростью
сопротивление воздуха не учитываем
При этих условиях требуется найти начальный угол, под которым надо бросить кокос.

Слайд 32

II. Разработка модели
Графическая модель
h
Формальная (математическая) модель
Задача: найти t, α, при которых

Слайд 33

II. Разработка модели
Графическая модель
h
Формальная (математическая) модель
Задача: найти t, α, при которых

Слайд 34

III. Тестирование модели
при нулевой скорости кокос падает вертикально вниз
при t=0 координаты

равны (0,h)
при броске вертикально вверх (α=90o) координата x не меняется
при некотором t координата y начинает уменьшаться (ветви параболы вниз)

Математическая модель

Слайд 35

IV. Эксперимент
Метод I.
Меняем угол α. Для выбранного угла α строим траекторию

полета ореха. Если она проходит выше банана, уменьшаем угол, если ниже – увеличиваем.
Метод II.
Из первого равенства выражаем время полета:
Меняем угол α. Для выбранного угла α считаем t, а затем – значение y при этом t. Если оно больше H, уменьшаем угол, если меньше – увеличиваем.

не надо строить всю траекторию для каждого α

Компьютерные модели различных процессов

Содержание

Модель - это объект, который рассматривается вместо другого объекта с какой-то

Цели создания моделей Для сохранения жизни и здоровья человекаУменьшение затрат материальных средствДля

ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙимитация (повторение) реального объекта в уменьшенном масштабе:глобус (модель земного шара);плюшевый

При моделировании учитывается такое свойство модели как адекватностьАдекватность - степень совпадения

Модель также может быть НЕ АДЕКВАТНОЙ. Это значит, что модель не

1. Модель называется предметной, если эта модель является объемным предметом.Примеры: глобус;

Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель

Модель называется масштабной, если она получена путем увеличения или уменьшения внешних

Если модель относится к какой-либо отрасли знаний, то её называют соответственно.

Информационная модель объектаИнформационная модель объекта – это его описание.Метод описания может

Основные типы информационных моделей

Форма информационной модели зависит от цели ее создания. Если важным требованием

Основным принципом информационного моделирования является системный подход. Система – любой объект,

Важной характеристикой системы является ее структура. Структура – определенный порядок объединения

Граф, в котором все связи изображены дугами, называются ориентированным графом. Граф,

Современным подходом к информационному моделированию является объектно-ориентированный подход.Объект – часть окружающей

Компьютерная модель В настоящее время под компьютерной моделью понимают: условный образ

Компьютерное моделирование – это моделирование, реализуемое с помощью компьютерной техники.

Компьютерные модели используются людьми различных отраслей народного хозяйства: Это и метеорологи,

Этапы моделирования

I. Постановка задачиисследование оригиналаизучение сущности объекта или явленияанализ («что будет, если

II. Разработка моделивыбрать тип моделиопределить существенные свойства оригинала, которые нужно включить

III. Тестирование моделиТестирование – это проверка модели на простых исходных данных

IV. Эксперимент c модельюЭксперимент – это исследование модели в интересующих нас

V. Проверка практикой, анализ результатовВозможные выводы:задача решена, модель адекватнанеобходимо изменить алгоритм

Пример. Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме. Как ей надо

I. Постановка задачиДопущения:кокос и банан считаем материальными точкамирасстояние до пальмы известнорост

II. Разработка моделиГрафическая модельhФормальная (математическая) модельЗадача: найти t, α, при которых

II. Разработка моделиГрафическая модельhФормальная (математическая) модельЗадача: найти t, α, при которых

III. Тестирование моделипри нулевой скорости кокос падает вертикально внизпри t=0 координаты

IV. ЭкспериментМетод I.Меняем угол α. Для выбранного угла α строим траекторию

Похожие презентации

Цели создания моделей
Для сохранения жизни и здоровья человека
Уменьшение затрат материальных средств
Для

ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙ
имитация (повторение) реального объекта в уменьшенном масштабе:
глобус (модель земного шара);
плюшевый

При моделировании учитывается такое свойство модели как адекватность
Адекватность - степень совпадения

1. Модель называется предметной, если эта модель является объемным предметом.
Примеры: глобус;

Информационная модель объекта
Информационная модель объекта – это его описание.
Метод описания может

Форма информационной модели зависит от цели ее создания.
Если важным требованием

Основным принципом информационного моделирования является системный подход.
Система – любой объект,

Важной характеристикой системы является ее структура.
Структура – определенный порядок объединения

Граф, в котором все связи изображены дугами, называются ориентированным графом.
Граф,

Современным подходом к информационному моделированию является объектно-ориентированный подход.
Объект – часть окружающей

Компьютерная модель
В настоящее время под компьютерной моделью понимают:
условный образ

Компьютерные модели используются людьми различных отраслей народного хозяйства:
Это и метеорологи,

I. Постановка задачи
исследование оригинала
изучение сущности объекта или явления
анализ («что будет, если

II. Разработка модели
выбрать тип модели
определить существенные свойства оригинала, которые нужно включить

III. Тестирование модели
Тестирование – это проверка модели на простых исходных данных

IV. Эксперимент c моделью
Эксперимент – это исследование модели в интересующих нас

V. Проверка практикой, анализ результатов
Возможные выводы:
задача решена, модель адекватна
необходимо изменить алгоритм

Пример.
Задача. Обезьяна хочет сбить бананы на пальме. Как ей надо

I. Постановка задачи
Допущения:
кокос и банан считаем материальными точками
расстояние до пальмы известно
рост

II. Разработка модели
Графическая модель
h
Формальная (математическая) модель
Задача: найти t, α, при которых

II. Разработка модели
Графическая модель
h
Формальная (математическая) модель
Задача: найти t, α, при которых

III. Тестирование модели
при нулевой скорости кокос падает вертикально вниз
при t=0 координаты

IV. Эксперимент
Метод I.
Меняем угол α. Для выбранного угла α строим траекторию