Рис. 1. Иерархическая модель данных персонального компьютера

Примеры компьютерных моделей различных процессов

Sweet Home 3D – если нет этой программы у вас, переживать не надо. Ваша задача изучить теорию и иметь представление о компьютерном моделировании.

В настоящее время метод моделирования активно используется в различных сферах деятельности для решения широкого круга задач, что придает ему статус общенаучного метода познания. В широком смысле под моделированиемпринято понимать исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей.

Модель(от лат. modulus — мера, образец, норма) является способом организации практических действий, способом представления как бы образцово правильных действий и их результатов, т. е. является рабочим представлением, образом будущей системы.

Таким образом, модели носят нормативный характер для дальнейшей деятельности, играют роль стандарта, образца, под который «подгоняется» в дальнейшем, как сама деятельность, так и ее результаты.

Модель обладает четырьмя характерными чертами:

- объективным соответствием с моделируемым объектом;
- способностью замещать познаваемый объект на определенных этапах познания;
- способностью в ходе исследования давать некоторую информацию, допускающую опытную проверку;
- наличием некоторых достаточно четких правил перехода от модельной информации (т. е. информации, полученной при изучении модели) к информации о самом моделируемом объекте.

Для того чтобы создаваемая модель соответствовала своему назначению, недостаточно создать просто модель. Необходимо, чтобы она отвечала ряду требований, обеспечивающих ее функционирование. К таким требованиям относятся:

1. Ингерентность, т. е. достаточная степень согласованности создаваемой модели со средой. Один из аспектов ингерентности состоит в том, что в ней должны быть предусмотрены не только «стыковочные узлы» со средой (интерфейсы), но и в самой среде должны быть созданы предпосылки, обеспечивающие функционирование будущей системы.
2. Простота модели, так как в модели невозможно зафиксировать все многообразие реальной ситуации.
3. Адекватность модели, которая означает возможность с ее помощью достичь поставленной цели проекта в соответствии с формулированными критериями.

Процесс моделирования состоит из следующих этапов:

1. Постановка задачи на моделирование объекта.Содержит:

- ясное изложение цели предполагаемого исследования;
- перечень зависимостей, подлежащих оценке по результатам моделирования;
- факторы, которые должны учитываться при построении математической модели процесса, включая численные значения известных характеристик и параметров процесса.

2. Построение формализованной схемы.Основная цель этого этапа — дать точную математическую формулировку задачи исследования изучаемого объекта. К моменту ее постановки должна быть собрана вся необходимая информация о моделируемом объекте (процессе), для чего иногда необходимо провести дополнительные наблюдения и эксперименты, уточняющие исходные данные и оцениваемые зависимости.
3.Построение компьютерной модели.На данном этапе осуществляется выбор программного обеспечения, с помощью которого исследователю будет проще вводить данные и получать результат.
4. Проверка адекватности созданной моделипоставленной задаче. Здесь, в частности, уточняется: удовлетворяют ли требованиям объективности, полноты и всесторонности проводимого исследования те признаки, которые были выделены как существенные с точки зрения задач моделирования; как они реализованы в модели; каков характер закономерностей, которые определяют сходство признаков модели и оригинала.

При делении моделей по способу их реализациивыделяют материальные и идеальные модели.

Материальные моделифункционируют по естественным законам своего природного бытия и в силу этого являются независимыми от деятельности человека. Роль человека заключается в изменении условий существования объекта, а далее изменения происходят независимо от деятельности человека.

Идеальные моделисуществуют только в деятельности людей и функционируют по законам логики. Они объективны только по своему содержанию (как отражение закономерностей реальной действительности), но субъективны по своей форме и не могут существовать вне этой субъективной формы.

Рассмотрим разновидности этого типа моделей: модели представления и знаковые модели. Знаковые моделихотя и представляют собой материальные, физические объекты, но функционируют они не по законам физического бытия. Существование данной модели невозможно без человека, без его деятельности.

Характерная особенность модели-представленияпроявляется в научном представлении. Они (представления) являются результатом не только непосредственно чувственного отражения, но и деятельности абстрактного мышления. К представлениям такого рода предъявляется требование: соответствие чувственных элементов представления той системе понятий, в единстве с которой она функционирует.

Выделяют четыре подвида моделей-представлений:

- модель-представление воображаемых объектов;
- модель-представление реальных объектов;
- прогнозирующая модель-представление (о будущих событиях, процессах);
- описание (о настоящих процессах и явлениях).

Предварительным условием классификации модели по характеру воспроизведения сторон оригиналаявляется выяснение типов тождества в плане содержательных характеристик. Тождество между моделью и оригиналом должно обязательно устанавливаться по некоторому существенному признаку (или совокупности признаков). К числу наиболее существенных признаков относится материал, из которого изготовлен объект, структура и способ функционирования.

На основании этого выделяют субстанциональные, структурные, функциональные и структурно-функциональные модели.

Субстанциональная модельстроится так, чтобы ее субстрат (материал) по всем основным свойствам был идентичен субстрату оригинала, идентичен по физической природе. Способами создания субстанциональной модели являются:

- масштабная деформация системы-оригинала;
- включение некоторых элементов системы-оригинала в систему модели.

Структурная модельимитирует внутреннюю организацию оригинала и представляет собой одну из сторон любой вещи. Модель, не изменяющая свои свойства во времени, характеризуется статической структурой. Динамическая структурамодели отражает закономерные связи элементов системы как функционирующего и развивающегося целого. Динамическая структура как способ связи частей процесса сохраняет его во времени и пространстве, определяет его качественную специфику, делает его тем, что он есть. Различают три основных вида структурной моделиорганизации данных: иерархическая, сетевая и реляционная.

Вкачестве примера иерархической моделиданных можно привести файловую систему компьютера (рис. 20).

Рис. 1. Иерархическая модель данных персонального компьютера

Отличие сетевой моделиот иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом (рис. 21).

Реляционная модельданных представляет собой набор таблиц, называемых отношениями.Отношения включают атрибуты и кортежи, составляющие соответственно столбцы и строки таблицы. Реляционная модель лежит в основе теории построения баз данных (см. параграф 4.5).

12 3 4 Следующая ⇒