Typy modelování a jejich klasifikace

Článek bude hovořit o typech modelování. Existuje mnoho z nich a každý má mnoho charakteristických rysů.

Modelování

Než uvažujeme o typech modelovacích procesů a jevů, promluvme si o jejich obecné klasifikaci. Je to velmi složité a matoucí vzhledem k tomu, že samotný pojem "model" má mnoho významů v různých oblastech vědy a techniky. Klasifikace je možná s důrazem na různé důvody. Takže může nastat:

• povahou objektů modelování;
• povahou samotných modelů;
• oblasti použití (ve fyzikálních vědách, strojírenství, mentálním modelování atd.);
• pomocí modelovacích úrovní (mikroúrovni, makroúrovni, meso úrovni).

Mělo by být zřejmé, že v této věci nebude klasifikace dostatečně úplná. Je třeba vzít v úvahu skutečnost, že neexistují žádná konkrétní pravidla, podle nichž by se distribuce modelovacích skupin odehrávala. Nejčastěji se to opírá o praktické, vědecké nebo jazykové tradice. Mnohem častěji se vše rozhoduje o určitých úkolech a podmínkách v konkrétním případě.

Klasifikace podle charakteru modelů

Typy modelovacích metod jsou poměrně různorodé, takže nebudeme zvažovat ani jednu, ale několik klasifikací. Nejdůležitější z nich se týká rozdělení povahy modelů:

1. Modelování podepsání, ve kterém je objekt výkres, diagram nebo vzorec. Takové modely se staly poměrně populární po vývoji počítačů.
2. Duševní simulace, která vede k tomu, že myšlenky jsou vizuální. Můžete například vzít známého modelu atom navrhl Niels Bohr.
3. Analogové modelování, ve kterém je popsán originál a model sám za použití stejného matematického vztahu. Můžete například přinést elektrické modely, které jsou prostě nepostradatelné při studiu mechanických jevů.
4. Předmětové modelování je nejoblíbenější. Spočívá v tom, že fyzikální, geometrické, funkční nebo geometrické vlastnosti objektu mohou fungovat jako model. Například dáváme model případu šicího stroje nebo model struktury.
5. Modelový experiment. Tento názor se od sebe liší, protože v tomto případě samotný objekt není zapojen do experimentu, ale jeho model, který je obdařen všemi potřebnými vlastnostmi. Tato metoda ideálně demonstruje, jak libovolná je linie mezi empirickými a teoretickými znalostmi.

Předmět

V kontextu typů modelování je každý zvlášť zvažujeme. Technická nebo subjektivní modelování se používá při řešení praktických problémů. To je důvod, proč je tak populární a poptávka. Vychází z analýzy a teorie podobností. Důležitou podmínkou pro takovou simulaci je proporcionálnost veličin, které charakterizují skutečný objekt ve vztahu k hodnotám modelu. Přítomnost poměrného vztahu je velmi důležitá, protože umožňuje měnit experimentální výsledky získané pro skutečný objekt vynásobením hodnot získaných jedním faktorem.

Vyjádřením podobnostních koeficientů určitých veličin pomocí koeficientů podobnosti jiných veličin lze získat bezrozměrné kombinace pro model a skutečný objekt. Tyto kombinace jsou kritérii podobnosti.

Druhou nezbytnou podmínkou modelování předmětů je úplná rovnost všech parametrů modelu a skutečného objektu. Není však vždy možné dosáhnout takové rovnosti. Proto v praxi výzkumníci často používají přibližné modelování objektů, ve kterém není rovnost mezi všemi prvky. Je třeba poznamenat, že je velmi obtížné a někdy nemožné stanovit a stanovit všechna kritéria podobnosti.

Analog

Typy modelovacích systémů jsou velmi odlišné. Analogové modely jsou ty, které mají fyzickou povahu, která se úplně liší od původního, ale současně společným a sjednocujícím prvkem je fungování originálu a modelu. Pro tento typ modelování je nezbytně nutná matematická součást. Příkladem analogových modelů jsou pneumatické, mechanické, elektrické nebo hydraulické systémy. Popis prvků se objevuje na logické a systémové úrovni.

Používají se speciální vztahy, které umožňují najít závislosti mezi skutečným objektem a jeho kopií. V tomto případě může tato metoda používat pouze jednu, ale několik modelů najednou. Analogové modelování má však dva významné nedostatky. Prvním je, že budování správného modelu vyžaduje spoustu finančních a duševních nákladů. Druhou nevýhodou je, že přesnost tohoto modelování je spíše nízká.

Známky

Typy modelovacích objektů mohou být reprezentovány ve formě znaků nebo symbolů. V tomto případě může být model zastoupen ve formě různých diagramů, vzorců, výkresů a grafů. Variant tohoto typu je matematické modelování. Symboly matematiky umožňují velmi přesně a podrobně popsat vlastnost, vztahy a strany různých objektů nebo objektů. S pomocí rovnic vyjadřuje badatel vztahy, které vznikají v důsledku fungování studovaného předmětu.

Numerická simulace na počítači, jehož základem je matematika, se používá v případech příliš velkých výpočtů, které se používají ke studiu modelu. Chcete-li to provést, vytvořte speciální program. V tomto případě je model algoritmem.

Myšlenky

Mnozí mohou být překvapeni, ale existuje psychická simulace. Nejtěžší jsou nejen typy matematického modelování, jak budeme chápat níže.

V principu neexistuje žádná taková simulace, pokud neexistují podmínky pro její fyzickou existenci. Je to jiné. Může být vizuální nebo symbolický. Mluvme trochu o vizuálním modelování. Jedná se o informační modelování, které je hypotetické. To znamená, že je použito v případě, že skutečné a skutečné znalosti o předmětu nestačí k vytvoření formálního modelu.

Podobné prvky

Často se podobá analogovému modelování při použití analogií na různých úrovních. Pokud je objekt příliš složitý, použijte různé analogové modely, které odrážejí několik nebo jednu stranu objektu. Také to zahrnuje prototypování, což znamená, že některé procesy, které se vyskytují v reálném objektu, prostě nemohou být fyzicky modelovány. Symbolické modelování je umělý proces k vytvoření objektu, který nahradí skutečný. To ale zahrnuje i modelování jazyka, které je založeno na tezauru. Jedná se o slovník, ve kterém neexistují žádné nejednoznačnosti, tj. Pouze jedno pojetí odpovídá každému slovu. Chápeme, že soubor slov v tezauru je stále omezen. Další poddruhy jsou znaky, kdy výzkumníci používají konvence a operace na nich. Takže můžete určit popis objektu.

Modelový experiment

Modelový experiment se provádí v případě, že přímý experiment je z různých důvodů nemožný nebo příliš složitý. Například to může být prostě ne ekonomicky životaschopné. Podstatou modelového experimentu je, že není zkoumán samotný objekt, ale pouze jeho model. Obvykle je to materiál. Obvykle po zavedení modelu do experimentu se studie stává složitějším.

Metoda extrapolace

Vědci se zabývají podrobnými teoretickými studiemi o různých aspektech objektu, aby dokázali vztah mezi skutečným objektem a umělým objektem a pak extrapolaci získaných dat. Mějte na paměti, že metodou extrapolace je, že znalosti jsou přenášeny z jedné oblasti do druhé. To je ten, který známe a studujeme, ten, který je pro nás stále neznámý. Hlavní funkcí metody extrapolace je optimalizace samotného procesu znalostí. Navíc samotný postup přenosu znalostí do určité části je nezávislý. Mimochodem, zahrnuje takové metody jako analogie, indukce, matematika, modelování, statistiky.

Typy počítačové simulace

Všimněte si, že mnoho modelů. V modelování počítačů se používají především matematické, imitační a grafické modely. Studium je založeno na třech etapách. V první fázi je vytvořen model, ve druhém stupni je studován a ve třetím v praxi jsou uplatněny získané výsledky výzkumu. Matematické modely jsou modely značek, které mohou popisovat některé objekty nebo procesy v číselném vztahu. Grafické modely jsou vizuální reprezentací objektu nebo procesu, který je tak složitý, že není možné je popsat jinou metodou pro normální porozumění. Simulační modely umožňují sledovat analogový model, provádět experimenty na něm, měnit parametry. Vzhledem k tomu, že se výpočetní technika každým rokem zlepšuje a počítačové počítače se šíří silou a hlavou, před modelováním vznikají obrovské vyhlídky vývoje. S tímhle způsob znalostí Můžete nejen prozkoumat svět a různé procesy, ale také studovat lidskou společnost.

Zvláštní funkce

Hlavním rysem počítačové simulace je, že určitý software je pro něj velmi důležitý. Samotný proces se provádí svými prostředky. Software může být univerzální nebo specializovaný. Univerzální software může být používán téměř vším, je ve veřejném vlastnictví. Někdy jsou však pro experiment vytvořeny specializované programy, které jsou jedinečné. Počítačová simulace se liší tím, že se zde mohou vzájemně doplňovat různé typy. Takže pokud matematický vzorec je příliš složitý a dlouhý a nelze jej dostatečně pochopit, použijí se grafické nebo simulační modely. Všimněte si, že někdy počítačová vizualizace může být mnohem levnější než vytvoření skutečného prototypu objektu. Pokud jsou modely příliš složité a je nutné prozkoumat každý prvek, použijte imitace. Díky počítači lze reprodukovat určitý cyklus dočasných událostí a pomocí speciálních programů zpracovávat obrovské množství informací. Zde je důležité pochopit, že počítač je nejsilnějším nástrojem pro vytváření a studium modelů, ale přesto je nemůže vymýšlet. Tuto roli stále vlastní člověk. Abstraktní analýza vždy provádí člověk.

Matematické modelování

Podívali jsme se na typy modelů v modelování, abychom pochopili, že tato oblast je velmi různorodá. Mohou být prezentovány jako složité vzorce, stejně jako obrázky. Shrneme, mluvme o typech matematického modelování. To může být analytické, kombinované nebo imitace. Už jsme uvažovali o druhých druhů, ale v poněkud odlišném kontextu, ale nebudeme se na něm zabývat. Analytické modelování je charakterizováno skutečností, že různé procesy jsou popsány ve formě funkčních vztahů, například integrální, algebraické, diferenciální a tak dále. Je také velmi důležitý logický stav. V tomto případě může být analytický model studován nejen metodami analýzy, ale také numerickými a kvalitativními. Kombinované modelování zahrnuje prvky analytické a imitace. Toto je proces, kdy se vyskytuje současně. analýza a syntéza informace, které je spojují do něčeho složitého. Před sestavením kombinovaného modelu jsou všechny komponenty rozděleny na podprocesy. Mnoho z nich je nahrazeno analytickými modely. V případech, kdy to není možné, se používá simulace.

Uvažovali jsme o všech možných modelech modelování. Z toho chápeme, jak je tento proces rozmanitý a složitý. Jako příklady typů modelování byly zvažovány nejčastější jevy.