Vrste modeliranja i njihova klasifikacija

Članak će govoriti o vrstama modeliranja. Ima ih mnogo, a svaki od njih ima mnoge osobine.

manekenstvo

Prije razmatranja tipova procesa i fenomena modeliranja, govorimo o njihovoj općoj klasifikaciji. To je vrlo složeno i zbunjujuće zbog činjenice da sam pojam “modela” ima mnogo značenja u različitim područjima znanosti i tehnologije. Razvrstavanje je moguće s naglaskom na različitim osnovama. Može se dogoditi:

• po prirodi objekata modeliranja;
• po prirodi samih modela;
• po područjima uporabe (u fizičkim znanostima, inženjerstvu, mentalnom modeliranju, itd.);
• razinama modeliranja (mikro razini, makro razini, mezo razini).

Treba razumjeti da u ovom slučaju nijedna klasifikacija neće biti dovoljno potpuna. Potrebno je uzeti u obzir činjenicu da ne postoje posebna pravila prema kojima se odvija distribucija grupa za modeliranje. To se najčešće oslanja na praktičnu, znanstvenu ili jezičnu tradiciju. Mnogo češće, sve se određuje određenim zadacima i uvjetima u konkretnom slučaju.

Klasifikacija prema prirodi modela

Vrste metoda modeliranja su prilično raznolike, pa ćemo razmotriti ne jednu, nego nekoliko klasifikacija. Najvažnije od njih odnosi se na distribuciju prirode modela:

1. Modeliranje znakova u kojem je objekt crtež, dijagram ili formula. Takvi modeli postali su vrlo popularni nakon razvoja računala.
2. Mentalna simulacija, a to je da misli postaju vizualne. Na primjer, možete uzeti poznati model atom kojeg je predložio Niels Bohr.
3. Analogno modeliranje u kojem se opisuju izvornik i sam model koristeći isti matematički odnos. Na primjer, možete donijeti električne modele koji su jednostavno nezamjenjivi u proučavanju mehaničkih pojava.
4. Modeliranje predmeta je najpopularnije. Leži u činjenici da fizička, geometrijska, funkcionalna ili geometrijska svojstva objekta mogu djelovati kao model. Primjerice, daje se model slučaja šivaćeg stroja ili modela konstrukcije.
5. Modelni eksperiment. Taj se pogled izdvaja, jer u ovom slučaju sam objekt nije uključen u eksperiment, već njegov model, obdaren svim potrebnim kvalitetama. Ta metoda idealno pokazuje koliko je arbitrarna granica između empirijskog i teorijskog znanja.

predmet

U kontekstu tipova modeliranja svaki od njih razmatramo zasebno. Tehničko, odnosno predmetno modeliranje koristi se u rješavanju praktičnih problema. Zato je toliko popularan i tražen. Temelji se na analizi i teoriji sličnosti. Važan uvjet za takvu simulaciju je proporcionalnost veličina koje karakteriziraju stvarni objekt u odnosu na vrijednosti modela. Prisutnost proporcionalnog odnosa je vrlo važna, jer omogućuje variranje eksperimentalnih rezultata dobivenih za stvarni objekt množenjem vrijednosti dobivenih jednim čimbenikom.

Izražavajući koeficijente sličnosti određenih veličina kroz koeficijente sličnosti ostalih veličina, možemo dobiti bezdimenzijske kombinacije za model i stvarni objekt. Ove kombinacije su kriteriji sličnosti.

Drugi neophodni uvjet za modeliranje predmeta je potpuna jednakost svih parametara modela i stvarnog objekta. Međutim, nije uvijek moguće postići takvu ravnopravnost. Zato u praksi istraživači često koriste aproksimativno objektno modeliranje, u kojem jednakost nije među svim elementima. Treba napomenuti da je iznimno teško, a ponekad i nemoguće, utvrditi i utvrditi sve kriterije sličnosti.

analoga

Vrste sustava modeliranja vrlo su različite. Analogni modeli su oni koji imaju fizičku prirodu, koja se u potpunosti razlikuje od izvornog, ali u isto vrijeme zajednički i objedinjujući element je funkcioniranje izvornika i modela. Za ovu vrstu modeliranja nužno je potrebna matematička komponenta. Primjer analognih modela su pneumatski, mehanički, električni ili hidraulički sustavi. Opis elemenata se odvija na logičkim i sistemskim razinama.

Koriste se posebni odnosi koji omogućuju pronalaženje zavisnosti između stvarnog objekta i njegove kopije. U ovom slučaju, samo ova metoda može koristiti ne jedan, nego nekoliko modela odjednom. Međutim, analogno modeliranje ima dva značajna nedostatka. Prvi je da izgradnja pravog modela zahtijeva mnogo financijskih i mentalnih troškova. Drugi nedostatak je da je, ipak, točnost takvog modeliranja prilično niska.

oznake

Vrste objekata za modeliranje mogu se prikazati u obliku znakova ili simbola. U ovom slučaju, model se može prikazati u obliku različitih dijagrama, formula, crteža i grafova. Varijacija ovog tipa je matematičko modeliranje. To su simboli matematike koji omogućuju vrlo precizno i ​​detaljno opisivanje svojstava, odnosa i strana različitih objekata ili objekata. Pomoću jednadžbi istraživač izražava odnose koji nastaju kao rezultat funkcioniranja ispitivanog subjekta.

Numerička simulacija na računalu, na kojoj se temelji matematika, koristi se u slučajevima prevelikih količina računanja, koje se koriste za proučavanje modela. Da biste to učinili, napravite poseban program. U ovom slučaju, model je algoritam.

misli

Mnogi mogu biti iznenađeni, ali postoji mentalna simulacija. Ne samo da su tipovi matematičkog modeliranja najteži, kao što ćemo razumjeti u nastavku.

Takva simulacija ne može biti načelno ako ne postoje uvjeti za njezino fizičko postojanje. Drugačije je. Može biti vizualno ili simbolično. Razgovarajmo malo o vizualnom mentalnom modeliranju. To je vrsta informacijskog modeliranja, koje je hipotetično. To jest, koristi se u slučaju da stvarno i stvarno znanje o objektu nije dovoljno za stvaranje formalnog modela.

Slični elementi

Često je slično analognom modeliranju kada se koriste analogije na različitim razinama. Ako je objekt previše složen, onda koristite različite analogne modele koji odražavaju nekoliko ili jednu stranu objekta. Također, to uključuje i izradu prototipova, a to je da neki procesi koji se zbivaju u stvarnom objektu jednostavno ne mogu biti podložni ili prethode fizičkom modeliranju. Simboličko modeliranje je umjetni proces stvaranja objekta koji zamjenjuje stvarni. Ali to uključuje i modeliranje jezika, koje se temelji na tezaurusu. Riječ je o rječniku u kojem nema dvosmislenosti, tj. Samo jedan pojam odgovara svakoj riječi. Shvaćamo da je skup riječi u tezaurusu još uvijek ograničen. Druge su podvrste znakovni modeli, kada istraživači koriste konvencije i operacije na njima. Tako možete napraviti određenu opis objekta.

Modelni eksperiment

Modelski eksperiment se provodi u slučaju kada je izravni eksperiment nemoguć ili pretežak iz različitih razloga. Na primjer, to jednostavno ne može biti ekonomski održivo. Suština modelnog eksperimenta je u tome što se ne istražuje sam objekt, već samo njegov model. Obično je to materijalno. Obično, nakon uvođenja modela u eksperiment, studija postaje složenija.

Metoda ekstrapolacije

Znanstvenici se bave detaljnim teorijskim istraživanjima različitih aspekata nekog objekta kako bi potkrijepili odnos između stvarnog objekta i umjetnog, a zatim ekstrapolirali dobivene podatke. Imajte na umu da je metoda ekstrapolacije taj da se znanje prenosi iz jednog predmeta u drugo. To jest, onu koju poznajemo i proučavamo, onu koja nam još nije poznata. Glavna funkcija metode ekstrapolacije je optimizacija samog znanja. Osim toga, sama procedura prijenosa znanja samo na neki dio je neovisna. Uzgred, uključuje metode kao što su analogija, indukcija, matematika, modeliranje, statistika.

Vrste računalne simulacije

Imajte na umu da je mnogo modela. U računalnom modeliranju koriste se uglavnom matematički, imitacijski i grafički modeli. Proučavanje se temelji na tri faze. Prvo se stvara model, u drugoj fazi se proučava, a na trećem u praksi primjenjuju se dobiveni rezultati istraživanja. Matematički modeli su znakovni modeli koji mogu opisati neke objekte ili procese u numeričkom odnosu. Grafički modeli vizualni su prikaz objekta ili procesa koji je toliko složen da ih je nemoguće opisati drugačijom metodom za normalno razumijevanje. Simulacijski modeli omogućuju promatranje analognog modela, provođenje pokusa na njemu, promjenu parametara. Zbog činjenice da se računalna tehnologija iz godine u godinu poboljšava i da se osobna računala šire, mogu se pojaviti ogromni razvojni izgledi prije modeliranja. S ovim metoda znanja Ne možete samo istraživati ​​svijet i različite procese, nego i proučavati ljudsko društvo.

Posebne značajke

Glavna značajka računalne simulacije je da je određeni softver za njega vrlo važan. Sam proces se provodi svojim sredstvima. Softver može biti univerzalan ili specijaliziran. Univerzalni softver može koristiti gotovo sve, on je u javnoj domeni. No, ponekad se stvaraju specijalizirani programi za eksperiment koji su jedinstveni. Također, računalna simulacija se razlikuje u tome što se ovdje različite vrste mogu međusobno nadopunjavati. Dakle, ako je matematička formula previše složena i duga i ne može se predstaviti za dovoljno razumijevanje, onda se koriste grafički ili simulacijski modeli. Imajte na umu da ponekad računalna vizualizacija može biti mnogo jeftinija od stvaranja stvarnog prototipa objekta. Ako su modeli suviše složeni i potrebno je istražiti svaki element, upotrijebite imitaciju. Zahvaljujući računalu, moguće je reproducirati određeni ciklus privremenih događaja i uz pomoć posebnih programa obraditi ogroman niz informacija. Ovdje je važno razumjeti da je računalo najmoćnije sredstvo za stvaranje i proučavanje modela, ali ipak ne može ih izmisliti. Tu ulogu još uvijek ima čovjek. Sažetak se uvijek izvodi od strane čovjeka.

Matematičko modeliranje

Razmotrili smo vrste modela u modeliranju kako bismo shvatili da je ovo područje vrlo raznoliko. Mogu se prikazati kao složene formule, kao i slike. Ukratko, govorimo o vrstama matematičkog modeliranja. Može biti analitička, kombinirana ili imitacija. Već smo razmotrili potonju vrstu, ali u malo drugačijem kontekstu, ali se na nju nećemo zadržavati. Analitičko modeliranje karakterizira činjenica da se različiti procesi opisuju u obliku funkcionalnih odnosa, primjerice integralnog, algebarskog, diferencijalnog i tako dalje. To je također vrlo važno logično stanje. U ovom slučaju, analitički se model može proučavati ne samo analitičkim metodama, već i numeričkim i kvalitativnim. Kombinirano modeliranje uključuje elemente analitike i imitacije. To je proces kada se događa istovremeno. analiza i sinteza informacije kako bi se spojio u nešto složeno. Prije izgradnje kombiniranog modela sve su komponente podijeljene u potprocese. Mnogi od njih zamijenjeni su analitičkim modelima. U slučajevima kada to nije moguće, koristi se simulacija.

U modeliranju smo razmatrali sve moguće tipove modela. Iz ovoga razumijemo kako je ovaj proces raznolik i složen. Kao primjeri tipova modeliranja razmatrani su najčešći fenomeni.