Доклад: Моделирование Доклад: Моделирование
Доклад: Моделирование РЕФЕРАТЫ РЕКОМЕНДУЕМ  
 
Тема
 • Главная
 • Авиация
 • Астрономия
 • Безопасность жизнедеятельности
 • Биографии
 • Бухгалтерия и аудит
 • География
 • Геология
 • Животные
 • Иностранный язык
 • Искусство
 • История
 • Кулинария
 • Культурология
 • Лингвистика
 • Литература
 • Логистика
 • Математика
 • Машиностроение
 • Медицина
 • Менеджмент
 • Металлургия
 • Музыка
 • Педагогика
 • Политология
 • Право
 • Программирование
 • Психология
 • Реклама
 • Социология
 • Страноведение
 • Транспорт
 • Физика
 • Философия
 • Химия
 • Ценные бумаги
 • Экономика
 • Естествознание




Доклад: Моделирование

Моделирование

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ – в узком значении специальные научные исследования конкретных

перспектив развития какого-либо явления. Как одна из форм конкретизации

научного предвидения в социальной сфере находится во взаимосвязи с

планированием, программированием, проектированием, управлением. Выделяют три

класса методов прогнозирования: экстраполяция, моделирование, опрос

экспертов.

Существует множество определений модели, в зависимости от той сферы, в

которой она строится. Вот лишь некоторые примеры,

1) Устройство, воспроизводящее, имитирующее строение и действие какого-

либо другого («моделируемого») устройства в научных, производственных (при

испытаниях) или спортивных целях.

2) В широком смысле любой образ, аналог (мысленный или условный:

изображение, описание, схема, чертеж, график, план, карта и т.п.) какого-либо

объекта, процесса или явления («оригинала» данной модели), используемый в

качестве его «заместителя», «представителя».

3) В математике и логике моделью какой-либо системы аксиом называют любую

совокупность (абстрактных) объектов, свойства которых и отношения между

которыми удовлетворяют данным аксиомам, служащим тем самым совместным

(неявным) определением такой совокупности.

4) Модель в языкознании, абстрактное понятие эталона или образца какой-

либо системы (фонологической, грамматической и т.п.), представление самых

общих характеристик какого-либо языкового явления; общая схема описания

системы языка или какой-либо его подсистемы.

Но, несмотря на такое разнообразие формулировок, все же попытаемся дать

моделированию надлежащее определение.

Итак, моделирование – это исследование каких-либо явлений, процессов или

систем объектов путем построения и изучения их моделей; использование моделей

для определения или уточнения характеристик и рационализации способов

построения вновь конструируемых объектов. Моделирование одна из основных

категорий теории познания: на идее моделирования по существу базируется любой

метод научного исследования как теоретической (при котором используются

различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный

(использующий предметные модели).

Построение моделей как одна из сторон диалектической пары противоположностей

анализ-синтез имеет много аспектов, из которых некоторый выдвигается на

первый план.

Особенно существенным при построении моделей является аспект отражения,

понимаемого в смысле теории познания.

Каждая модель хранит знания в надлежащей форме; при этом запоминание знаний,

как правило, связано с уменьшением избыточности. Поэтому каждая модель имеет

также языковую функцию. Содержание знаний является семантической стороной;

способы, с помощью которых знания вводятся в модель, кодируются в ней,

являются синтаксической стороной. Последний языковой компонент имеет большое

значение при активизации модели при каждом приведении ее в действие.

Но в то же время модель в своей функции как структура для хранения знаний

является связующим звеном между теоретическим и эмпирическим познанием. Фразу

«нет ничего проще хорошей теории» следует воспринимать дословно.

Формализованная теория позволяет описать большое число частных фактов с

помощью наибольшего числа основных результатов. Следовательно, главное

назначение теории – в уменьшении избыточности, обусловленной изобилием

частных фактов, и связанных с этим более глубоким познанием закономерных

связей.

В основе каждой модели лежит более или менее развитая теория отображаемого

объекта; эта теория укладывается в синтаксически установленные рамки, в

концепцию системы, положенную в основу конкретного построения модели.

Системная концепция фиксирует общие рамки модели, иначе говоря, определяет

структуру памяти модели. Конкретная форма модели, в которой она может

действовать в качестве замены только одного конкретного объекта, получается

благодаря тому, что экспериментальные, то есть эмпирические, данные

приводятся в соответствии с этими рамками, то есть для параметров модели, ее

степеней свободы шаг за шагом устанавливаются все более достоверные значения.

В этом смысле каждая разработанная модель выражает компромисс между теорией и

практикой, между теоретическими познаниями и эмпирическими данными.

Следует отметить некоторые вещи и процессы, используемые в процессе

моделирования.

Например, гибридная вычислительная система – комплекс из нескольких ЭВМ

или вычислительных устройств (аналоговых и цифровых), объединенных единой

системой управления. Ее применяют при моделировании сложных систем, для

оптимизации систем автоматического управления, решения нелинейных уравнений в

частных производных и т.д.

Следует также упомянуть идеализацию – процесс идеализации, мыслительное

конструирование понятий об объектах, процессах и явлениях, не существующих в

действительности, но таких, для которых имеются прообразы в реальном мире

(например, «точка», «абсолютно твердое тело», «идеальный газ»). Идеализация

позволяет формулировать законы, строить абстрактные схемы реальных процессов.

Наконец, вероятностный автомат – устройство (система), автоматически

изменяющее свое состояние в зависимости от последовательности предыдущих

состояний и случайных входных сигналов. Вероятностный автомат используют при

моделировании сложных процессов, например систем автоматического управления

движением транспорта на перекрестке двух улиц.

Языки программирования также тесно связаны с моделированием. Это

формальные языки для описания данных (информации) и алгоритма (программы) их

обработки на ЭВМ. Основу языков программирования составляют алгоритмические

языки. Первыми языками программирования были машинные языки, представляющие

собой системы команд для конкретных ЭВМ. С развитием вычислительной техники

появились более сложные языки программирования, ориентированные на решение

различных задач: обработка экономической информации (КОБОЛ), инженерные и

научные расчеты (Фортран), обучение программированию (алгол-60, Паскаль),

моделирование (сленг, стимула) и другие.

Важный аспект построения моделей заключается в том, что модель должна быть в

приблизительном смысле заменителем реального положения вещей, реальной

системы. Следовательно, речь идет не только об уменьшении избыточности

запоминания информации, но и о такой семантике и о таком синтаксисе модели,

при котором ее поведение оказывается сравнимым с поведением реального

объекта. Так представляется роль модели как замены объекта, по крайней мере,

при моделировании реальных типов поведения. При постановке других целей

моделирования роль модели, заключающаяся в том, чтобы быть в какой-то степени

адекватной исходному объекту, должна пониматься аналогично.

Оптимизация описывает аспект управления или аспект синтеза. Поскольку речь

идет о том, чтобы «не объяснить мир, но изменить его», то едва ли можно,

теоретико-познавательную сторону моделирования отделить от функции

управления, присущей модели, поэтому в духе компромисса на практике иногда

приходится отказываться от возможного выигрыша в знаниях в пользу большей

целенаправленности модели. Модель, построенная на основе системного анализа,

должна быть существенным вспомогательным средством для отыскания решений.

При практических применениях мы, как правило, ограничены в средствах, которые

можно затратить на моделирование и оптимизацию; следовательно, автоматически

сталкиваемся с требованиями построения моделей при минимальных затратах.

Для теории характерно, что ее положения получаются в результате обобщения

частных фактов, а достоверность проверяется путем применения теории к

случаям, которые хотя и охватываются теорией, однако не принадлежат области

источников ее начальных положений. Факты, которые по области своей значимости

не связаны с этими источниками, являются чисто эмпирическими и не могут

рассматриваться как относящиеся к теории.

Издревле люди занимались моделированием. Возьмем к примеру, Леонардо да

Винчи. Как ученый и инженер Леонардо да Винчи обогатил проницательными

наблюдениями и догадками почти все области знания того времени, рассматривая

свои заметки и рисунки как наброски к гигантской натурфилософской

энциклопедии. Он был ярким представителем нового, основанного на эксперименте

естествознания. Особое внимание Леонардо уделял механике, называя ее «раем

математических наук» и видя в ней ключ к тайнам мироздания; он попытался

определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов,

увлеченно занимался гидравликой. Страсть к моделированию приводила Леонардо к

поразительным техническим предвидениям, намного опережавших эпоху: таковы

наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков,

печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а

также разработанные после тщательного изучения полета птиц конструкции

летальных аппаратов и парашюта.

Следующим примером моделирования может служить разработка модели Земли.В

первой половине 20 века норвежские, бельгийские, французские и русские

путешественники обследовали приполярные области, составили их описания и

карты. В 1909 А. Мохорович выделил планетарную грницу раздела, являющуюся

подошвой земной коры. В 1916 сейсмолог Б.Б. Голицын зафиксировал границу

верхней мантии, а в 1926 Б. Гутенберг установил в ней наличие сейсмического

волновода. Этот же ученый определил положение и глубину границы между мантией

Земли и ядром. В 1935 Ч. Рихтер ввел понятие магнитуды землетрясения,

разработал совместно с Гутенбергом в 1941-45 шкалу Рихтера. Позднее на основе

этих сейсмологических и гравиметрических данных была разработана модель

внутреннего строения Земли, которая остается практически неизменной до наших

дней. С 1980-90-х гг. развивается геофизическая томография, с помощью которой

построены сейсмические разрезы нижней и верхней мантии, что в совокупности с

геотермическими и другими геофизическими данными позволило осуществить

качественное и количественное моделирование мантийной конвекции

циркуляционного перемещения вещества мантии.

Запуски межпланетных космических аппаратов к Меркурию, Марсу, Венере, а также

к более отдаленным планетам позволили также углубить знания о стоении и

эволюции Земли на основе сравнительного изучения планет. Полученные данные

вместе со сведениями о структуре земной коры и глубинных недр планеты

послужили основой для разработки моделей развития Земли, начиная с момента ее

образования из протопланетного облака.

После второй мировой войны интенсивное развитие получила техническая

кибернетика. Одним из важнейших ее направлений стало построение моделей, что

в особенности проявилось благодаря разносторонней научной деятельности ИФАК.

Вследствие этого возникло ширко распространенное убеждение, будто построение

моделей по существу равнозначно индентификации параметров в характеристиках

определенных типов. Это представление неверно.

Развитие кибернетики в последние годы, давшее, в частности, системный подход

к так называемым большим системам, который сильнее всего проявился в

многообразных попытках глобального моделирования, привело к существенно более

широкому пониманию моделирования.

При этом дело дошло до переосмысления источников модельных конструкций,

которые собственно существовали еще задолго до периода бурного развития науки

и техники. Оказалось, что с давних пор наиболее значительными науками,

занимающимися построением моделей, была физика, в частности механика. Уже из

традиционных подходов к описанию физических объектов можно получить

существенные представления о построении моделей. Конечно, методология такого

построения развилась далеко за пределы известного и обычного для физики.

В общем и целом, построение моделей и их оптимизация – главные направления

междисциплинарных работ, дающие возможность надежного описания систем и

процессов. Они являются предпосылками для целенаправленного использования их

свойств в интересах общества.

Модели способствуют плодотворному производству во всех сферах жизни так как:

- сокращают издержки;

- показывают несостоятельность некоторых идей;

- экономят время ( модели доводятся до совершенства и лишь затем на

их основе начинается производство, строительство и т.д.)

Моделирование – одна из основных категорий научного познания, на идее

моделирования базируется любой, в частности теоретический или практический,

метод научного познания.

Список использованной литературы:

  1. Вернадский В.И.

    Избранные трактаты по истории науки. М., 1981

  2. Энциклопедии

    «Кирилл и Мефодий» 1998-2000:

- Универсальная

- Энциклопедия персонального компьютера

3. Заворотов В.А. От идеи до модели. М., 1990



      ©2010