Информационное математическое моделирование: понятие, цели и этапы

Компьютерное моделирование - метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели. Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризирующих систему.

Часто компьютерные модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемых объектов, исследовать отклик физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.

Компьютерное моделирование требует абстрагирования от конкретной природы явлений, построения сначала качественной, а затем и количественной модели. За этим следует проведение серии вычислительных экспериментов на компьютере, интерпретация результатов, сопоставление результатов моделирования с поведением исследуемого объекта, последующее уточнение модели и т.д.

К основным этапам компьютерного моделирования относятся: постановка задачи, определение объекта моделирования; разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия; формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы; планирование и проведение компьютерных экспериментов; анализ и интерпретация результатов.

Различают аналитическое и имитационное моделирование. Аналитическими называются модели реального объекта, использующие алгебраические, дифференциальные и другие уравнения, а также предусматривающие осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. Имитационными называются математические модели, воспроизводящие алгоритм функционирования исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций.

А. Гультяев отмечает, что принципы моделирования состоят в следующем:

1. Принцип информационной достаточности. При полном отсутствии

информации об объекте построить модель невозможно. При наличии полной

информации моделирование лишено смысла. Существует уровень информационной достаточности, при достижении которого может быть построена модель системы.

2. Принцип осуществимости. Создаваемая модель должна обеспечивать достижение поставленной цели исследования за конечное время.

3. Принцип множественности моделей. Любая конкретная модель отражает лишь

некоторые стороны реальной системы. Для полного исследования необходимо построить ряд моделей исследуемого процесса, причем каждая последующая модель должна уточнять предыдущую.

4. Принцип системности. Исследуемая система представима в виде совокупности взаимодействующих друг с другом подсистем, которые моделируются стандартными математическими методами. При этом свойства системы не являются суммой свойств ее элементов.

5. Принцип параметризации. Некоторые подсистемы моделируемой системы могут быть охарактеризованы единственным параметром: вектором, матрицей, графиком, формулой.

Прочее о педагогике:

Типичные проблемы детей из неполных семей
Рассматривая виды неполных семей, их особенности, можно выделить несколько типичных проблем детей из неполных семей. Выявление этих проблем помогает осознать необходимость психолого-педагогической поддержки детей из неполных семей. Рассмотрим эти проблемы: Материальная проблема – одна из типичных п ...

Целевая программа развития профессиональной квалификации педагогических работников как выражение заказа на перспективу развития учреждения
№ Мероприятия Сроки проведения Ответственные исполнители Ожидаемый результат или форма представления планируемых рез-тов Источник финансир-я 1. Изучение потребностей в повышении квалификации педагогических работников. 2002 Старший воспитатель Аналитический материал Бюджетные средства 2. Выявление т ...

Основные рекомендации по развитию звукослогового анализа и синтеза для специалистов, работающих в сфере начального образования
Для преодоление недостатков звукослогового анализа и синтеза у младших школьников с ФФНР была разработана и апробирована система логопедической работы, которая показала свою эффективность. Реализация такой системы предусматривала проведение коррекционной работы по следующим основным направлениям: 1 ...