Моделирование. Модели и моделирование. Лекция 7. Часть 1

Что такое модель?
модели чего?
автомобиль
Земля
кристаллическая решётка
корабль
дом
оригиналы
объекты (самолет, дом, ядро атома, галактика) процессы (изменение климата, развитие экономики)
явления природы (землетрясения, цунами)
Оригиналы:

Зачем нужны модели?
оригинал не существует
древний Египет
последствия ядерной войны (Н.Н. Моисеев, 1966) исследование оригинала дорого или опасно
управление ядерным реактором (Чернобыль, 1986)
испытание нового скафандра для космонавтов
разработка нового самолета или корабля
оригинал сложно исследовать
Солнечная система, галактика (большие размеры)
атом, нейтрон (маленькие размеры)
процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые)
геологические явления (очень медленные)
интересуют только отдельные свойства
проверка краски для фюзеляжа самолета
Нужно решить задачу, связанную с оригиналом, но:

Модели и оригиналы
оригинал
задача
модель
материальная точка
модели человека

Модели и моделирование
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.
Задачи моделирования:
исследование оригинала
анализ («что будет, если …»)
синтез («как сделать, чтобы …»)
оптимизация («как сделать лучше всего …»)

Виды моделей (по природе)
материальные
вербальные
модели
знаковые
информационные

Виды моделей (по фактору времени)
статические – описывают оригинал в заданный момент времени
силы, действующие на тело в состоянии покоя
результаты осмотра врача
фотография
…
динамические
модель движения тела
явления природы (молния, землетрясение, цунами)
история болезни
видеозапись события
…

Виды моделей (по характеру связей)
детерминированные – при одинаковых исходных данных всегда получается тот же результат
расчёт по формулам
движение корабля на спокойной воде
…
вероятностные – учитывают случайность событий
броуновское движение частиц
полета самолёта с учетом ветра
движения корабля на волнении
поведение человека
…

Имитационные модели
нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы, но можно имитировать её реакцию на внешние воздействия
максимальный учет всех факторов
только численные результаты
Примеры:
испытания лекарств на мышах, обезьянах, …
математическое моделирование биологических систем
модели систем массового обслуживания
модели процесса обучения
кросс-программирование
…

Игровые модели
экономические ситуации
военные действия
спортивные игры
тренинги персонала
Игровые модели учитывают действия противников.