Урок 12
Модели и моделирование
(§6. Модели и моделирование)
Содержание урока
Введение
Введение
При слове «модель» у многих, наверное, появляется мысль о моделях самолётов, кораблей, танков и другой техники, которые стоят на полках магазинов. Однако слово «модель» имеет более широкое значение. Например, игрушки, в которые играют дети всех возрастов, — это модели реальных объектов, с которыми они встречаются в жизни (или встретятся в будущем).
Говоря о модели, мы всегда указываем на какой-то другой объект (процесс, явление), например: «Глобус — это модель Земли». Здесь «другой объект» — это Земля, он называется оригиналом. Объект становится моделью только тогда, когда есть оригинал, модели без оригинала не существует. Оригиналами могут быть:
• объекты (самолёт, здание, ядро атома, кристаллическая решётка металла, галактика);
• процессы (изменение климата и экологической обстановки, развитие экономики);
• явления (землетрясения, цунами, солнечные затмения).
Зачем нужны модели вообще? Они появляются тогда, когда мы хотим решить какую-то задачу, связанную с оригиналом, а изучать оригинал невозможно, потому что:
• оригинал не существует-, например, учебники истории — это модели общества, которого уже нет; возможные последствия ядерной войны учёные изучали на моделях, потому что ставить реальный эксперимент было бы безумием;
• исследование оригинала дорого или опасно для жизни, например, при управлении ядерным реактором, испытании скафандра для космонавтов, создании нового самолёта или корабля;
• сложно исследовать непосредственно оригинал, например Солнечную систему, молекулы и атомы, очень быстрые процессы в двигателях внутреннего сгорания, очень медленные движения материков;
• нас интересуют только некоторые свойства оригинала; например, чтобы испытать новую краску для самолёта, не нужно строить самолёт.
Итак, модель всегда связана не только с оригиналом, но и с конкретной задачей, которую мы хотим решить с её помощью.
Для любого оригинала можно построить множество разных моделей. Например, моделью человека может служить его фотография, паспорт, генетический код, манекен, рентгеновский снимок, биография. Зачем столько? Дело в том, что каждая из этих моделей отражает только те свойства, которые важны при решении конкретной задачи. Такие свойства в теории моделирования называют существенными.
Вместе с тем одна и та же модель может описывать множество самых разных оригиналов. Например, в различных задачах атом, муха, человек, автомобиль, высотное здание, даже планета Земля могут быть представлены как материальные точки (если размеры соседних объектов и расстояния между ними значительно больше).
Теперь можно дать определение модели и моделирования.
Модель — это объект, который обладает существенными свойствами другого объекта, процесса или явления (оригинала) и используется вместо него.
Моделирование — это создание и исследование моделей с целью изучения оригиналов.
Практически всё, что мы делаем с помощью компьютеров, — это моделирование. Например, база данных библиотеки — это модель реального хранилища книг, компьютерный чертёж — это модель детали и т. д.
С помощью моделирования можно решать задачи четырёх типов:
• исследование оригинала, изучение его строения (чаще всего в научных и учебных целях);
• анализ («что будет, если...») — прогнозирование влияния различных воздействий на оригинал;
• синтез («как сделать, чтобы...») — управление оригиналом;
• оптимизация («как сделать лучше всего...») — выбор наилучшего решения в данных условиях.
Следующая страница 
Виды моделей
Cкачать материалы урока
