Моделирование и формализация

Окружающий мир можно представить в виде иерархического ряда объектов: элементарных частиц, атомов, молекул, макротел, звезд и галактик. В живой природе так же существует иерархия: одноклеточные - растения и животные – популяции животных. Система и элементы. Каждый объект состоит из других объектов, т.е. представляет собой систему. Система состоит из объектов, которые называются элементами системы.

Целостность системы. В неживой природе взаимосвязь элементов осуществляется с помощью физических взаимодействий: 1. в системах мегамира взаимодействие элементов осуществляется посредством всемирного тяготения; 2. в макротелах происходит электромагнитное взаимодействие между атомами; 3. в атомах элементарные частицы связаны ядерными и электромагнитными взаимодействиями. Свойства систем. Каждая система обладает определенными св-вами, которые, в первую очередь, зависят от набора составляющих ее элементов. Так же зависят от структуры системы, т.е. от типа отношений и связей элементов системы между собой.

Моделирование, формализация, визуализация
Моделирование. Это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Модель создается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Для описания и исследования одного и того же объекта может использоваться несколько моделей. Для описания и исследования разных объектов может использоваться одна и та же модель.

Материальные и информационные модели
Материальные модели. Предметные модели позволяют представить в материальной наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного исследования. Информационные модели. Представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме, а так же в форме таблиц, блок-схем, графов и т.д.

Образные модели. Представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации. Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языком. Может быть представлена в форме текста или формулы.

Формализация и визуализация моделей
Формализация информационных моделей. Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией. Визуализация формальных моделей. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы, пространственных соотношений между объектами – чертежи, моделей электрических цепей – электрические схемы.

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
В виртуальных компьютерных лабораториях можно проводить эксперименты с реальными объектами. Для этого к компьютеру присоединяются датчики измерения физических параметров, данные измерений передаются в компьютер и обрабатываются специальной программой.

Приближенное решений уравнений
На языке алгебры формальные модели записываются с помощью уравнений. Точные решения существуют только для некоторых уравнений определенного вида: линейные, квадратные, тригонометрические и др.

Приближенное решение уравнений в электронных таблицах
Установить точность определения корней уравнения можно путем установки в ячейках таблицы необходимой точности представления чисел. Возможности электронных таблиц не ограничиваются вычислениями по формулам и построением диаграмм и графиков.

Построение геометрических моделей
Для визуализации геометрических моделей используются идеализированные геометрические объекты которые, в отличие от реальных объектов, обладают набором только наиболее существенных свойств. Для ввода на чертеже обозначения необходимо выбрать на панели управления кнопку обозначения и на появившейся панели щелкнуть по кнопке ввод текста.

Построение и исследование физических моделей
Качественная описательная модель. Сначала построим качественную описательную модель процесса движения тела с использованием объектов, понятий и законов физики.

Компьютерная модель движения тела на языке Visual Basic 2005
В языке программирования Visual Basic аргументы тригонометрических функций Sin (), Cos () и Tan () задаются в радианах, а угол бросания мячика мы будем вводить в градусах. Поэтому необходимо преобразовать значения углов из градусов в радианы с использованием константы Pi.

Компьютерная модель движения тела в электронных таблицах
В электронных таблицах аргументы функций COS () и SIN () задаются в радианах, поэтому необходимо преобразовать значения углов из градусов в радианы с помощью функции РАДИАНЫ ().

Экспертные системы распознавания химических веществ
Профессиональные экспертные системы достаточно широко используются в различных областях науки и техники. Основная задача экспертных систем – распознавание объектов или состояний объекта. Обычно такие задачи выполняются методом проб и ошибок, без осознания и фиксации стратегии поиска.

Модель экспертной системы на языке Visual Basic
При разработке сложного алгоритма целесообразно стараться выделить в нем последовательности действий, которые реализуют решение каких-либо подзадач и могут вызываться из основного алгоритма.

В объектно – ориентированном языке программирования Visual Basic вспомогательные алгоритмы реализуются с помощью общих процедур. Каждой общей процедуре дается уникальное название – имя процедуры. Запуск общих процедур не связывается с какими-либо событиями, а реализуется путем вызова по имени из других процедур.

Информационные модели управления объектами
В процессе функционирования сложных систем важную роль играют информационные процессы управления. В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов – управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи.