Лекция №1 Тема : «Модель и моделирование»
| Вид материала | Лекция |
- Лекция 5 Методы построения математических моделей асу, 53.76kb.
- Лекция 1 Тема: Введение в экономико-математическое моделирование, 121.17kb.
- Тема урока Основные понятия, 1555.36kb.
- Моделирование фартука Цель урока, 68.15kb.
- Лекции по дисциплине «Социальное моделирование и программирование», 44.69kb.
- Лекция Моделирование физических процессов, 111.71kb.
- Термины и понятия (лекция), 51.44kb.
- Лекция равновесие на товарном рынке. Простая кейнсианская модель или модель «кейнсианского, 1285.07kb.
- 1 11 Тема 2 12 тема 3 13 Тема 4 14 Тема 5 15 Тема 6 17 Тема 7 20 Тема 8 22 Тема, 284.17kb.
- Моделирование и формализация Моделирование как метод познания Моделирование, 143.04kb.
Лекция №1
Тема: «Модель и моделирование»
УЭ-0 Интегрирующая цель: усвоив понятие о моделях и моделировании попробуем сформулировать основной тезис формализации и закрепить его на примерах.
УЭ-1 Цель: выясним, что мы знаем о моделях и моделировании вообще, попробуем дать определение модели и моделированию
| Познакомься с примером и выдели главное | Главный термин |
| 1. Маленькие дети больше всего любят играть в машинки, куклы, плюшевых мишек и т.д. Общим свойством этих игрушек является то, что они | Похожи на людей, технику или животных, которых они представляют в детских играх |
| 2. Возможные конструкторы позволяют построить макеты зданий, космических станций, интерьера комнат, причем часто «выдуманных», не существующих в действительности | Макеты |
| 3.А ещё дети любят играть в строителей, в школу, в магазин. В этом случае в игре они | Воспроизводят отношения, которые складываются в процессе совместной деятельности людей. |
| 4.Конструкторы разрабатывают новый самолетный двигатель. Как он поведет себя в сложных погодных условиях, будет ли достаточно надежен?. Осуществлять проверку в реальных условиях невозможно по нескольким причинам (каким?). Но ведь можно | …….представить все возможные полетные условия на специальных испытательных стендах. Это и безопасно и диапазон условий можно выбрать достаточно широкий. |
Вывод:
- Во всех примерах есть объект, который мы хотим как-то описать или представить (объект моделирования)
- Любая создаваемая модель, каким-то образом соответствует объекту, подобна ему. Причем соответствие может быть по внешнему виду (похожесть), по структуре (выделены составляющие элементы объекта и указаны их взаимосвязи), по поведению (модель реагирует на внешние взаимодействия так же как это делает объект, либо находится в подобных отношениях с другими объектами)
- любая модель строится в соответствии с некоторой целью, которая заранее определяется тем, кто занимается моделированием, т.е. субъектом моделирования (человеком).
- Модель является либо представлением ( реальным, воображаемым или изобразительным), либо описанием некоторых свойств объекта. Выбираются те или иные свойства в зависимости от того, с какой целью строится модель, для чего она предназначена. Такие свойства называются существенными для данной модели с точки зрения целей моделирования (существенность является понятием относительным в зависимости от решаемой задачи)
- Модель создается для получения информации об объекте, необходимой для решения поставленной задачи. Следовательно, в зависимости от решаемой задачи один и тот же объект может иметь много моделей
С какой целью создаются модели ?
(любое познание, а научное в особенности, не мыслиться без построения и исследования моделей, их уточнения в процессе дальнейшей экспериментальной работы или признания их противоречивости и перехода к другим моделям изучаемого объекта, менее противоречивым или более прогностичным. Любое распространение знаний также основано на «передаче» моделей.
Модели Солнечной системы Птолемея, Н. Коперника и Г Галилея, модели рассуждений в логике Аристотеля, геометрические модели , построенные Евклидом, Н. Лобачевским, Б.Риманом — все они составляют основу нашего представления о мире, являются системобразующими элементами нашего знания)
Следовательно, модель — новый объект ,который отражает некоторые стороны изучаемого объекта, процесса или явления, существенные с точки зрения целей моделирования.
Все модели делятся на три класса:
- Материальные (натурные) модели — уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта, его структуру (глобус, модель кристаллической решетки), или поведение ( модель самолета, велотренажер), макеты, муляжи, эталоны
- Воображаемые модели (геометрическая точка, математический маятник, идеальный газ, бесконечность)
- Информационные модели — описание моделируемого объекта на одном из языков кодирования информации (словесное описание, схемы, чертежи, карты, рисунки, научные формулы, программы и т.д)
Моделирование — это:
- построение моделей реально существующих объектов
- замена реального объекта его подходящей копией
- исследование объектов познания на их моделях
Моделирование является неотъемлемым элементом любой целенаправленной деятельности
Моделирование представляет собой один из основных методов познания
УЭ-2 Цель: уметь, используя понятия модель и моделирование, сформулировать этапы построения моделей
Предположим, что есть объект моделирования и определена цель построения данной модели объекта. С чего начать? Что дальше?
Этапы моделирования:
- Постановка цели моделирования. Цель моделирования возникает, когда субъект моделирования решает стоящую перед ним задачу, и зависит как от решаемой задачи, так и от субъекта моделирования. (То есть цель моделирования имеет двойственную природу: с одной стороны, она объективна, т.к. вытекает из задачи исследования, с другой — субъективна, поскольку исследователь всегда корректирует её в зависимости от опыта, интересов, мотивов деятельности)
- Анализ объекта и выделение всех его известных свойств
- Анализ выделенных свойств с точки зрения цели моделирования и определение, какие из них следует считать существенными
- Выбор формы представления модели
- Формализация, т.е приведение существенных свойств и признаков объекта моделирования к выбранной форме. Формами представления информационной модели могут быть: словесное описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т.п
- Анализ полученной модели на непротиворечивость. Если модель не противоречит реальному объекту то перейти к следующему этапу, в противном случае переходим ко второму этапу
- Анализ адекватности полученной модели объекту и цели моделирования. Модель адекватна реальному объекту, следовательно, моделирование прошло успешно, в противном случае перейти ко второму этапу.
УЭ-3 Цель: проверим наши знания:
Определить в чем заключается противоречивость следующих моделей (если таковая есть)
- Модель — словесное описание образа.
«Я живу в высотном доме на последнем – втором – этаж. Наша квартира большая и светлая, её единственное окно выходит на северную сторону. Моя домашняя библиотека маленькая, в ней всего 5000 томов»
- Модели — математическая формула
- Модель — описания поведения
Смотрит, а не видит. Слушает, а не слышит
- Модель — описания ситуации
« Я потерял себя. Меня объял испуг.
Но вот себя в тебе я обнаружил вдруг…
Сколь омрачен мой дух, вселившийся в тебя!..
…Но от себя меня не отдавай мне более…
И нет меня во мне, когда я не с тобою».
Поэт XVII века П. Флеминг
УЭ-3. Цель: Как понять основной тезис формализации. Попробуем его сформулировать, опираясь на известные понятия и определения.
В процессе познания и общения мы сталкиваемся с формализацией на каждом шагу: формулируем мысли, оформляем отчеты, заполняем всевозможные формуляры, преобразуем формулы.
В общем виде формализация понимается как сведение некоторого содержания (содержания некоторого текста, смысла научной теории, воспринимаемых сигналов) к выбранной форме.
Возможность формализации опирается на фундаментальное положение, которое мы будем называть основным тезисом формализации. Суть его состоит в принципиальной возможности разделения объекта и его обозначения (имени объекта)
Из основного тезиса формализации следует сама идея моделирования. Поскольку объект нужно как-то обозначать, то необходимо ввести некоторый набор знаков для обозначения. Знак – это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.
Свобода выбора обозначений и многозначность соответствия знак – обозначение, создают проблему понимания, какой объект обозначается данным знаком в конкретной ситуации. Причем это понимание должно быть более или менее одинаковым для разных людей. В противном случае общение невозможно. Следовательно, чтобы обеспечить нормальное общение, нужно договориться о правилах использования знаков, т.е. выработать язык – знаковую систему, используемую для целей коммуникации и познания.
Все языки можно разделить на искусственные и естественные. Естественными языками называют обычные, «разговорные» языки, которые складываются в течение долгого времени.
Искусственные языки создаются людьми для специальных целей или для определенных групп людей. Примеры искусственных языков: язык математики, язык программирования. Характерной особенностью искусственных языков является однозначная определенность их словаря, правил образования выражений и правил придания им значений.
Естественный и искусственный языки обладают набором правил. Они могут быть явно и строго сформулированными (формализованными), а могут допускать различные варианты их использования.
Язык выступает инструментом, с помощью которого можно создавать различные конструкции для описания объектов, их внешнего вида, свойств, структуры, поведения, отношений между ними и пр. Такие конструкции являются информационными моделями.
Вывод.
Любой язык является одним из способов формализации. Разница в том, что специальные языки — это строго формализованные системы, а естественные языки — частично формализованные системы
Язык характеризуется:
- Набором используемых знаков,
- Правилами образования из этих знаков — слов, фраз и текстов
- Набором синтаксических (структура слов и предложений), семантических (смысловой, т.е. правила интерпретации знаков и составленных из них выражений) и прагматических (отношение между знаковыми системами и теми, кто ими пользуется) правил использования этих языковых конструкций
Упорядоченный набор знаков, используемый в языке, называется — алфавитом
УЭ-5 Цель: уметь применять основной принцип формализации
Задание 1
Предложите несколько различных знаков — словесных и графических — для обозначения или выражения следующих объектов:
- сигнала, смысл которого в правилах дорожного движения — запрещение движения в данном направлении
- манипулятора типа мышь
- чувства радости
- вашего учебного заведения
- набора компьютерных программ для обработки текстовых документов
Задание 2
Поставьте в соответствие каждому знаку из левой колонки таблицы его возможный денотат
| Знак | Денотат (обозначаемый объект) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выполните задание, проверьте себя.