Модели и моделирование

ИНФОРМАТИКА

Лекция по теме: «Модели и моделирование Основные этапы подготовки и решения задач на компьютере»

 

Казань

 

Лекция составлена Хрущевой Л.Б. ст. преподавателем кафедры «инженерно-технических дисциплин и сервиса»

«Казанского кооперативного института в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного ___________________, и учебным планом от _______________ .

 

Рецензент: к.э.н., профессор З.Н. Мирзагалямова

Лекция

согласованас кафедрой «Инженерно-технических дисциплин и сервиса»

 

Зав. кафедрой Э.А.Гатина

«______»_________________ 20____г.

 

обсуждена и рекомендованак изданию решением кафедры «Инженерно-технических дисциплин и сервиса» от «21» сентября 2010г., протокол №1.

 

Зав. кафедрой Э.А.Гатина

 

одобренаМетодическим советом института от от «22» сентября 2010г.,протоколом№2

 

Председатель З.Н. Мирзагалямова

 

 

Казанский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации, 2010

Хрущева Л.Б.2010

Человек издавна использует моделирование для исследования объектов, процессов, явлений в различных областях. Результаты этих исследований служат

• для определения и улучшения характеристик реальных объектов и процессов;
• для понимания сути явлений и выработки умения приспосабливаться или управлять ими;
• для конструирования новых объектов или модернизация старых.
• моделирование помогает человеку принимать обоснованные и продуманные решения, предвидеть последствия своей деятельности.

 

Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека. Моделирование всегда в той или иной форме предшествует любому делу.

Моделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Оно позволяет обоснованно принимать решение: как совершенствовать существующие объекты, надо ли создавать новые, как изменять процессы управления и, в конечном итоге, — как менять окружающий нас мир в лучшую сторону. Прежде чем браться за какую-либо работу, нужно четко представить себе отправной и конечный пункты деятельности, а также примерные ее этапы. То же можно сказать и о моделировании.

Отправной пункт здесь — прототип. Им может быть существующий или проектируемый объект либо процесс.

Конечный этап моделирования — принятие решения. Во многих житейских ситуациях нам приходится принимать то или иное решение.

В моделировании это означает, что мы либо создаем новый объект, модель которого мы исследовали, либо улучшаем существующий, либо получаем о нем дополнительную информацию.

Поясним это на примерах. Примером моделирования при создании новых технических средств может служить история развития космической техники.

Для реализации космического полета надо было решить две проблемы: преодолеть земное притяжение и обеспечить продвижение в безвоздушном пространстве. О возможности преодоления притяжения Земли говорил еще Ньютон в XVII веке. К. Э. Циолковский предложил для передвижения в пространстве создать реактивный двигатель, где используется топливо из смеси жидкого кислорода и водорода, выделяющих при сгорании значительную энергию. Он составил довольно точную описательную модель будущего межпланетного корабля с чертежами, расчетами и обоснованиями.

Не прошло и полувека, как описательная модель К. Э. Циолковского стала основой для реального моделирования в конструкторском бюро под руководством С. П. Королева. В натурных экспериментах испытывались различные виды жидкого топлива, форма ракеты, система управления полетом и жизнеобеспечения космонавтов, приборы для научных исследований и т. п. Результатом разностороннего моделирования стали мощные ракеты, которые вывели на околоземное пространство искусственные спутники земли, корабли с космонавтами на борту и космические станции.

Рассмотрим другой пример. Известный химик XVIII века Антуан Лавуазье, изучая процесс горения, производил многочисленные опыты. Он моделировал процессы горения с различными веществами, которые нагревал и взвешивал до и после опыта. При этом выяснилось, что некоторые вещества после нагревания становятся тяжелее. Лавуазье предположил, что к этим веществам в процессе нагревания что-то добавляется. Так моделирование и последующий анализ результатов привели к определению нового вещества — кислорода, к обобщению понятия «горение», дали объяснение многим известным явлениям и открыли новые горизонты для исследований в других областях науки, в частности в биологии, т. к. кислород оказался одним из основных компонентов дыхания и энергообмена животных и растений.

В прошлом семестре, решая различные задачи на компьютере, мы разрабатывали соответствующие модели.

Понятие «компьютерное моделирование» введено для того, чтобы отразить использование в этом процессе мощного современного средства переработки информации — компьютера. Благодаря компьютерам не только существенно расширяются области применения моделирования, но и обеспечивается всесторонний анализ получаемых результатов.

Моделями являются:

· текстовый документ, выполненный в текстовом редакторе;

· задача, решенная в электронных таблицах;

· база данных;

· презентация.

Сегодня мы рассмотрим некоторые теоретические вопросы моделирования.

Рассмотрим, что такое модель и какие бывают виды моделей. Это необходимо для того, чтобы проводя исследование правильно выбрать и эффективно использовать подходящую для каждой модели программную среду и соответствующий инструментарий.