Видове моделиране и тяхната класификация

Статията ще говори за видовете моделиране. Има много от тях и всеки има много отличителни черти.

моделиране

Преди да разгледаме типовете моделиращи процеси и явления, нека да говорим за тяхната обща класификация. Тя е много сложна и объркваща поради факта, че самото понятие „модел” има много значения в различни области на науката и технологиите. Класирането е възможно с акцент на различни основания. Така че може да се случи:

• от естеството на обектите на моделиране;
• от естеството на самите модели;
• по области на използване (в физическите науки, инженерството, умственото моделиране и др.);
• чрез моделиране нива (микро ниво, макро ниво, мезо ниво).

Трябва да се разбере, че в този случай няма класификация, която да е достатъчно пълна. Необходимо е да се вземе предвид фактът, че няма специфични правила, съгласно които се извършва разпределението на групите за моделиране. Най-често това разчита на практически, научни или езикови традиции. Много по-често всичко се определя от определени задачи и условия в конкретен случай.

Класификация по характер на моделите

Видовете методи за моделиране са доста разнообразни, така че ще разгледаме не една, а няколко класификации. Най-важното от тях се отнася до разпределението на естеството на моделите:

1. Моделиране на знаци, при което обектът е чертеж, диаграма или формула. Такива модели са станали доста популярни след развитието на компютрите.
2. Психична симулация, която е, че мислите стават визуални. Например, можете да вземете известен модел атом, предложен от Нилс Бор.
3. Аналогово моделиране, при което оригиналът и самият модел са описани с помощта на същата математическа връзка. Например, можете да въвеждате електрически модели, които са просто незаменими при изучаването на механични явления.
4. Тематичното моделиране е най-популярно. Тя се състои във факта, че физическите, геометричните, функционалните или геометричните свойства на даден обект могат да действат като модел. Например, даваме модел на случая на шевна машина или модел на конструкция.
5. Модерен експеримент. Тази гледна точка стои отделно, тъй като в този случай самият обект не участва в експеримента, а неговия модел, надарен с всички необходими качества. Този метод в идеалния случай демонстрира колко произволно е границата между емпиричното и теоретичното познание.

предмет

В контекста на видовете моделиране ние разглеждаме всяка от тях поотделно. При решаването на практически задачи се използва техническо или предметно моделиране. Ето защо тя е толкова популярна и търсена. Тя се основава на анализ и теория на приликите. Важно условие за такава симулация е пропорционалността на величините, които характеризират реалния обект по отношение на стойностите на модела. Наличието на пропорционална връзка е много важно, тъй като позволява да се променят експерименталните резултати, получени за реалния обект чрез умножаване на стойностите, получени от един фактор.

Изразявайки коефициентите на подобие на определени величини чрез коефициентите на сходство на други величини, можем да получим безразмерни комбинации за модела и реалния обект. Тези комбинации са критериите за сходство.

Второто необходимо условие за тематично моделиране е пълното равенство на всички параметри на модела и реалния обект. Въпреки това не винаги е възможно да се постигне такова равенство. Ето защо на практика изследователите често използват приблизително обектно моделиране, при което равенството не е сред всички елементи. Трябва да се отбележи, че е изключително трудно и понякога невъзможно да се определят и установят всички критерии за сходство.

аналог

Видовете системи за моделиране са изключително различни. Аналоговите модели са тези, които имат физическа природа, която се различава напълно от оригинала, но в същото време общия и обединяващ елемент е функционирането на оригинала и модела. За този тип моделиране задължително се изисква математически компонент. Пример за аналогови модели са пневматични, механични, електрически или хидравлични системи. Описанието на елементите се извършва на логическо и системно ниво.

Използват се специални връзки, които ви позволяват да намерите зависимости между реален обект и неговото копие. В този случай само този метод може да използва не един, а няколко модела едновременно. Въпреки това, аналоговото моделиране има два съществени недостатъка. Първото е, че изграждането на правилния модел изисква много финансови и умствени разходи. Вторият недостатък е, че все пак точността на такова моделиране е доста ниска.

отличителни знаци

Видовете моделиращи обекти могат да бъдат представени под формата на символи или символи. В този случай моделът може да бъде представен под формата на различни диаграми, формули, чертежи и графики. Вариация от този тип е математическото моделиране. Това са символите на математиката, които позволяват много точно и подробно да опишат собствеността, отношенията и страните на различни обекти или обекти. С помощта на уравнения изследователят изразява взаимоотношенията, които възникват в резултат на функционирането на изучавания обект.

Цифровата симулация на компютър, основата на която е математиката, се използва в случаи на твърде големи размери, които се използват за изследване на модела. За да направите това, създайте специална програма. В този случай моделът е алгоритъм.

мисли

Мнозина могат да бъдат изненадани, но има мисловна симулация. Не само видовете математическо моделиране са най-трудни, както ще разберем по-долу.

По принцип не може да има такава симулация, ако няма условия за нейното физическо съществуване. Това е различно. Тя може да бъде визуална или символична. Нека поговорим малко за визуалното ментално моделиране. Това е един вид информационно моделиране, което е хипотетично. Тоест, то се използва в случай, че реалните и действителните знания за обекта не са достатъчни, за да се създаде формален модел.

Подобни елементи

Често тя е подобна на аналоговото моделиране при използване на аналогии на различни нива. Ако обектът е твърде сложен, използвайте различни аналогови модели, които отразяват няколко или една страна на обекта. Също така, това включва прототипиране, което е, че някои процеси, протичащи в реален обект, просто не могат да се поддават или предхождат физическото моделиране. Символичното моделиране е изкуствен процес за създаване на обект, който заменя реалното. Но това включва езиково моделиране, което се основава на тезауруса. Това е речник, в който няма неясноти, т.е. само една концепция съответства на всяка дума. Разбираме, че наборът от думи в тезауруса все още е ограничен. Други подвидове са знакови модели, когато изследователите използват конвенции и операции върху тях. Така че можете да направите конкретен описание на обекта.

Модерен експеримент

Моделен експеримент се провежда в случаите, когато пряк експеримент е невъзможен или прекалено труден поради различни причини. Например, може просто да не е икономически изгодно. Същността на моделния експеримент е, че не се изследва самият обект, а само неговият модел. Обикновено това е материал. Обикновено след въвеждане на модела в експеримент, изследването става по-сложно.

Метод за екстраполация

Учените се занимават с подробни теоретични изследвания на различни аспекти на даден обект, за да обосноват връзката между реалния обект и изкуствения обект и след това да екстраполират получените данни. Забележете, че методът на екстраполация е, че знанието се прехвърля от една тематична област в друга. Тоест, това, което познаваме и изучаваме, това, което все още не ни е известно. Основната функция на метода на екстраполация е да оптимизира процеса на самото познание. Освен това самата процедура за прехвърляне на знания само към някаква част е независима. Между другото, тя включва такива методи като аналогия, индукция, математика, моделиране, статистика.

Видове компютърна симулация

Имайте предвид, че много модели. При компютърното моделиране се използват предимно математически, имитационни и графични модели. Изучаването им се базира на три етапа. На първо място се създава модел, на втория етап той се изучава, а на третия в практиката се прилагат получените резултати от изследванията. Математическите модели са знакови модели, които могат да опишат някои обекти или процеси в числова връзка. Графичните модели са визуално представяне на обект или процес, който е толкова сложен, че е невъзможно да се опишат с различен метод за нормално разбиране. Симулационни модели ви позволяват да наблюдавате аналога на модела, да провеждате експерименти върху него, да променяте параметрите. Поради факта, че компютърните технологии се подобряват всяка година, а персоналните компютри се разпространяват с пълна сила, преди моделирането възникват огромни перспективи за развитие. С това метод на познание Можете не само да изследвате света и различните процеси, но и да изучавате човешкото общество.

Специални функции

Основната характеристика на компютърната симулация е, че определен софтуер е много важен за него. Самият процес се осъществява чрез неговите средства. Софтуерът може да бъде универсален или специализиран. Универсалният софтуер може да се използва от почти всичко, той е обществено достояние. Но понякога се създават специализирани програми за експеримента, които са уникални. Също така компютърната симулация е различна, тъй като тук различните типове могат да се допълват взаимно. Така че, ако една математическа формула е твърде сложна и дълга и не може да бъде представена за достатъчно разбиране, тогава се използват графични или симулационни модели. Имайте предвид, че понякога компютърната визуализация може да бъде много по-евтина от пресъздаването на реален прототип на обект. Ако моделите са твърде сложни и е необходимо да се изследва всеки елемент, използвайте имитация. Благодарение на компютъра е възможно да се възпроизведе определен цикъл от временни събития и с помощта на специални програми да се обработи огромен масив от информация. Тук е важно да се разбере, че компютърът е най-мощният инструмент за създаване и изучаване на модели, но все пак не може да ги измисли. Тази роля все още е собственост на човека. Абстрактният анализ винаги се извършва от човека.

Математическо моделиране

Разгледахме типовете модели в моделирането, за да разберем, че тази област е много разнообразна. Те могат да бъдат представени като сложни формули, както и картини. За да обобщим, нека поговорим за видовете математическо моделиране. Тя може да бъде аналитична, комбинирана или имитация. Вече разглеждахме втория вид, но в малко по-различен контекст, но няма да се замисляме върху него. Аналитичното моделиране се характеризира с факта, че различните процеси са описани под формата на функционални връзки, например интегрални, алгебрични, диференциални и т.н. Също така е много важно логическо условие. В този случай аналитичният модел може да се изучава не само чрез аналитични методи, но и чрез числени и качествени. Комбинираното моделиране включва елементи на аналитична и имитационна. Това е процес, когато се случва едновременно. анализ и синтез информация, за да я комбинирате в нещо сложно. Преди изграждането на комбиниран модел всички компоненти се разделят на подпроцеси. Много от тях се заменят с аналитични модели. В случаите, когато това не е възможно, се използва симулация.

Разгледахме всички възможни типове модели при моделирането. От това разбираме колко разнообразен и сложен е този процес. Като примери за типове моделиране се разглеждат най-често срещаните явления.