Vrste modeliranja in njihova klasifikacija

Članek bo govoril o vrstah modeliranja. Veliko jih je in vsaka ima veliko značilnih lastnosti.

Modeliranje

Preden razmislimo o vrstah procesov in pojavov modeliranja, govorimo o njihovi splošni klasifikaciji. To je zelo zapleteno in zmedeno zaradi dejstva, da ima sam koncept »modela« veliko pomenov na različnih področjih znanosti in tehnologije. Razvrstitev je možna s poudarkom na različnih razlogih. Torej se lahko zgodi:

• po naravi objektov modeliranja;
• naravo samih modelov;
• po področjih uporabe (v fiziki, inženirstvu, mentalnem modeliranju itd.);
• s stopnjami modeliranja (mikro ravni, makro ravni, mezo ravni).

Razumeti je treba, da v tej zadevi nobena razvrstitev ne bo dovolj popolna. Upoštevati je treba dejstvo, da ni posebnih pravil, po katerih bi potekala porazdelitev skupin za modeliranje. Najpogosteje se to opira na praktične, znanstvene ali jezikovne tradicije. Veliko pogosteje se vse odloča o določenih nalogah in pogojih v posameznem primeru.

Razvrstitev po naravi modelov

Vrste metod modeliranja so precej raznolike, zato bomo upoštevali ne eno, ampak več klasifikacij. Najpomembnejša izmed njih se nanaša na porazdelitev narave modelov:

1. Modeliranje znakov, pri katerem je predmet risba, diagram ali formula. Takšni modeli so postali zelo priljubljeni po razvoju računalnikov.
2. Mentalna simulacija, ki pomeni, da misli postanejo vizualne. Na primer, lahko vzamete znan model atom, ki ga je predlagal Niels Bohr.
3. Analogno modeliranje, v katerem sta opisana izvirnik in model z uporabo istega matematičnega razmerja. Na primer, lahko prinesete električne modele, ki so preprosto nepogrešljivi pri preučevanju mehanskih pojavov.
4. Najbolj priljubljeno je modeliranje predmetov. Leži v tem, da lahko fizične, geometrijske, funkcionalne ali geometrijske lastnosti objekta delujejo kot model. Na primer, podajamo model primeru šivalnega stroja ali modela konstrukcije.
5. Modelni poskus. Ta pogled stoji ločeno, saj v tem primeru sam predmet ni vključen v eksperiment, ampak njegov model, ki ima vse potrebne lastnosti. Ta metoda idealno kaže, kako je arbitrarna meja med empiričnim in teoretičnim znanjem.

Predmet

V kontekstu tipov modeliranja jih obravnavamo ločeno. Tehnično ali predmetno modeliranje se uporablja pri reševanju praktičnih problemov. Zato je tako priljubljena in povpraševanja. Temelji na analizi in teoriji podobnosti. Pomemben pogoj za takšno simulacijo je sorazmernost količin, ki označujejo realni objekt glede na vrednosti modela. Prisotnost sorazmernega razmerja je zelo pomembna, saj vam omogoča, da spreminjate eksperimentalne rezultate, dobljene za realni objekt, tako da pomnožite dobljene vrednosti z enim samim dejavnikom.

Če izrazimo koeficiente podobnosti določenih količin skozi koeficiente podobnosti drugih količin, lahko dobimo brezrazsežne kombinacije za model in realni objekt. Te kombinacije so merila za podobnost.

Drugi nujni pogoj za predmetno modeliranje je popolna enakost vseh parametrov modela in realnega objekta. Vendar takšne enakosti ni vedno mogoče doseči. Zato v praksi raziskovalci pogosto uporabljajo približen objektni model, pri katerem enakost ni med vsemi elementi. Opozoriti je treba, da je zelo težko in včasih nemogoče določiti in določiti vsa merila podobnosti.

Analog

Vrste sistemov modeliranja so zelo različne. Analogni modeli so tisti, ki imajo fizično naravo, ki se popolnoma razlikuje od izvirnega, hkrati pa je skupen in poenoten element delovanje izvirnika in modela. Za to vrsto modeliranja je nujno potrebna matematična komponenta. Primer analognih modelov so pnevmatski, mehanski, električni ali hidravlični sistemi. Opis elementov poteka na logični in sistemski ravni.

Uporabljajo se posebni odnosi, ki omogočajo iskanje odvisnosti med realnim predmetom in njegovo kopijo. V tem primeru lahko samo ta metoda uporablja ne enega, ampak več modelov hkrati. Vendar pa ima analogno modeliranje dve pomembni pomanjkljivosti. Prvi je, da gradnja pravega modela zahteva veliko finančnih in duševnih stroškov. Druga pomanjkljivost je, da je natančnost takšnega modeliranja dokaj nizka.

Znaki

Vrste predmetov modeliranja lahko predstavimo v obliki znakov ali simbolov. V tem primeru lahko model predstavimo v obliki različnih diagramov, formul, risb in grafov. Različica te vrste je matematično modeliranje. To so simboli matematike, ki omogočajo zelo natančno in podrobno opisovanje lastnosti, odnosov in strani različnih predmetov ali predmetov. S pomočjo enačb raziskovalec izrazi odnose, ki nastanejo kot posledica delovanja obravnavanega subjekta.

Numerična simulacija na računalniku, katere osnova je matematika, se uporablja v primerih prevelikih količin računanja, ki se uporabljajo za proučevanje modela. Če želite to narediti, ustvarite poseben program. V tem primeru je model algoritem.

Misli

Mnogi so lahko presenečeni, vendar obstaja miselna simulacija. Ne samo vrste matematičnega modeliranja so najtežje, kot bomo razumeli v nadaljevanju.

Takšne simulacije načeloma ni, če ni pogojev za njen fizični obstoj. Drugače je. Lahko je vizualno ali simbolno. Govorimo o vizualnem mentalnem modeliranju. To je neke vrste informacijsko modeliranje, ki je hipotetično. To pomeni, da se uporablja v primeru, da dejansko in dejansko znanje o predmetu ni dovolj za oblikovanje formalnega modela.

Podobni elementi

Pogosto je podoben analognemu modeliranju pri uporabi analogij na različnih ravneh. Če je predmet preveč zapleten, uporabite različne analogne modele, ki odražajo več ali eno stran objekta. To vključuje tudi izdelavo prototipov, kar pomeni, da nekateri procesi, ki se pojavljajo v realnem predmetu, preprosto ne morejo biti predmet fizičnega modeliranja. Simbolno modeliranje je umeten proces, ki ustvarja objekt, ki nadomešča realno. Toda to vključuje jezikovno modeliranje, ki temelji na tezaverju. To je slovar, v katerem ni dvoumnosti, kar pomeni, da se vsaki pojmi ujema samo en koncept. Razumemo, da je niz besed v tezaverju še vedno omejen. Druge podvrste so znakovni modeli, ko raziskovalci na njih uporabljajo konvencije in operacije. Tako lahko naredite določeno opis predmeta.

Modelni poskus

V primeru, da je neposreden poskus nemogoč ali pretežek iz različnih razlogov, se izvede modelni poskus. Na primer, morda preprosto ni ekonomsko upravičena. Bistvo modelnega eksperimenta je, da se ne preiskuje predmet, ampak samo njegov model. Ponavadi je material. Običajno, po uvedbi modela v poskus, postane študija bolj zapletena.

Metoda ekstrapolacije

Znanstveniki se ukvarjajo s podrobnimi teoretičnimi študijami o različnih vidikih objekta, da bi utemeljili odnos med stvarnim in umetnim predmetom, nato pa pridobljene podatke ekstrapolirali. Upoštevajte, da je metoda ekstrapolacije ta, da se znanje prenaša z enega področja na drugo. To je tisti, ki ga poznamo in proučujemo, tisti, ki nam je še vedno neznan. Glavna naloga metode ekstrapolacije je optimizacija procesa samega znanja. Poleg tega je sam postopek prenosa znanja le na določen del neodvisen. Mimogrede, vključuje metode, kot so analogija, indukcija, matematika, modeliranje, statistika.

Vrste računalniške simulacije

Upoštevajte, da je veliko modelov. Pri računalniškem modeliranju se uporabljajo predvsem matematični, imitacijski in grafični modeli. Študij temelji na treh stopnjah. Na prvem mestu se oblikuje model, na drugi stopnji se preučuje, na tretji v praksi pa se uporabijo pridobljeni rezultati raziskav. Matematični modeli so znakovni modeli, ki lahko opisujejo nekatere objekte ali procese v numeričnem razmerju. Grafični modeli so vizualna predstavitev objekta ali procesa, ki je tako kompleksen, da jih ni mogoče opisati z drugačno metodo za normalno razumevanje. Simulacijski modeli vam omogočajo opazovanje analognega modela, izvedbo poskusov na njem, spreminjanje parametrov. Zaradi dejstva, da se računalniška tehnologija vsako leto izboljšuje in da se osebni računalniki širijo z močjo in glavnostjo, se pred modeliranjem pojavijo ogromni razvojni obeti. S tem metoda znanja Lahko ne samo raziskujete svet in različne procese, temveč tudi proučujete človeško družbo.

Posebne lastnosti

Glavna značilnost računalniške simulacije je, da je določena programska oprema zanj zelo pomembna. Sam proces se izvaja s svojimi sredstvi. Programska oprema je lahko univerzalna ali specializirana. Univerzalno programsko opremo lahko uporablja skoraj vse, je v javni domeni. Včasih pa se za eksperiment, ki je edinstven, ustvarijo specializirani programi. Tudi računalniška simulacija je drugačna, saj se lahko tu med seboj dopolnjujejo različne vrste. Torej, če je matematična formula preveč zapletena in dolga in ne more biti predstavljena za zadostno razumevanje, se uporabijo grafični ali simulacijski modeli. Upoštevajte, da je lahko včasih računalniška vizualizacija veliko cenejša od ponovne izdelave pravega prototipa objekta. Če so modeli preveč zapleteni in je potrebno raziskati vsak element, uporabite imitacijo. Zahvaljujoč računalniku je mogoče reproducirati določen cikel začasnih dogodkov in s pomočjo posebnih programov obdelati ogromno paleto informacij. Pri tem je pomembno razumeti, da je računalnik najmočnejše orodje za ustvarjanje in preučevanje modelov, vendar jih še vedno ne more izumiti. Ta vloga je še vedno v lasti človeka. Abstraktno analizo vedno opravi človek.

Matematično modeliranje

Pogledali smo vrste modelov v modeliranju, da bi razumeli, da je to področje zelo raznoliko. Lahko jih predstavimo kot kompleksne formule in slike. Če povzamemo, govorimo o vrstah matematičnega modeliranja. Lahko je analitična, kombinirana ali posnemana. Slednjo vrsto smo že obravnavali, vendar v nekoliko drugačnem kontekstu, vendar se o njem ne bomo zadrževali. Za analitično modeliranje je značilno dejstvo, da so opisani različni procesi v obliki funkcionalnih odnosov, npr. Integral, algebra, diferencial in tako dalje. To je tudi zelo pomemben logični pogoj. V tem primeru je mogoče analitični model preučevati ne le z analitičnimi metodami, ampak tudi z numeričnimi in kvalitativnimi. Kombinirano modeliranje vključuje elemente analitike in imitacije. To je proces, ko se pojavlja hkrati. analize in sinteze informacije, da jih združimo v nekaj zapletenega. Pred izgradnjo kombiniranega modela so vse komponente razdeljene v podprocese. Veliko jih je zamenjanih z analitičnimi modeli. Kadar to ni mogoče, se uporabi simulacija.

Pri modeliranju smo upoštevali vse možne tipe modelov. Iz tega razumemo, kako raznolik in kompleksen je ta proces. Kot primeri modeliranja smo upoštevali najpogostejše pojave.