Что такое моделирование? Назовите его этапы

Моделирование — это:

• · построение моделей реально существующих объектов (предметов, явлений, процессов);
• · замена реального объекта его подходящей копией;
• · исследование объектов познания на их моделях.

I этап. Постановка задачи Этап постановки задачи характеризуется тремя основными моментами: описание задачи, определение целей моделирования.

Описание задачи. При описании задачи создается описательная модель с использованием естественных языков и рисунков. С помощью описательной модели можно сформулировать основные предположения, пользуясь условием задачи.

Цель моделирования. Определение цели моделирования позволяет четко установить, какие исходные данные являются важными, какие — несущественны и что требуется получить на выходе.

Формализация задачи. Для решения любой задачи с использованием компьютера надо изложить ее на строгом, формализованном языке, например, с помощью математического языка алгебраических формул, уравнений или неравенств. Кроме того, в соответствии с поставленной целью необходимо выделить параметры, которые известны (исходные данные) и которые следует найти (результаты), с учетом ограничений на допустимые значения этих свойств.

II этап. Разработка модели. Информационная модель задачи позволяет принять решение о выборе программной среды и четко представить алгоритм построения компьютерной модели.

Информационная модель.

• 1. Выбрать тип информационной модели;
• 2. Определить существенные свойства оригинала, которые нужно включить в модель, отбросить несущественные (для данной задачи);
• 3. Построить формализованную модель — это модель, записанная на формальном языке (математика, логика и т. д.) и отражающая только существенные свойства оригинала;
• 4. Разработать алгоритм работы модели. Алгоритм — это четко определенный порядок действий, которые нужно выполнить для решения задачи.

Компьютерная модель.

Компьютерная модель — это модель, реализованная средствами программной среды.

Следующий шаг — это преобразование информационной модели в компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют различные пути построения компьютерных моделей, в том числе:

• — создание компьютерной модели в форме проекта на одном из языков программирования;
• — построения компьютерной модели с использованием электронных таблиц, систем компьютерного черчения или других приложений. От выбора программной среды зависит алгоритм построения компьютерной модели, а также форма его представления.

III этап. Компьютерный эксперимент.

Эксперимент — это исследование модели в интересующих нас условиях.

Первым пунктом компьютерного эксперимента является тестирование компьютерной модели.

Тестирование — это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом.

Для проверки правильности алгоритма построения модели используется тестовый набор исходных данных, для которых конечный результат заранее известен.

Например, если вы используете при моделировании расчетные формулы, то надо подобрать несколько вариантов исходных данных и просчитать их «вручную». Когда модель построена, вы проводите тестирование с теми же исходными данными и сравниваете результаты моделирования с расчетными данными. Если результаты совпадают, то алгоритм верный, если нет — надо устранять ошибки.

Если алгоритм построенной модели верный, то можно перейти ко второму пункту компьютерного эксперимента — проведение исследования компьютерной модели.

При проведении исследования, если компьютерная модель существует в виде проекта на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение, ввести исходные данные и получить результаты.

Если компьютерная модель исследуется, например, в электронных таблицах, то можно построить диаграмму или график.

IV этап. Анализ результатов моделирования Конечная цель моделирования — это анализ полученных результатов. Этот этап решающий-либо продолжать исследование, либо заканчивать.

Основой выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки или неточности. Это может быть либо неправильная постановка задачи, либо допущены ошибки в формулах, либо неудачный выбор среды моделирования и т. д. Если ошибки выявлены, то требуется корректировка модели, то есть возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.