2. По каким признакам можно классифицировать модели?
3. Приведите примеры учебных моделей.
4. Чем отличаются статические модели от динамических?
5. Приведите примеры статических и динамических моделей.
6. Что такое материальные модели?
7. Что такое информационная модель?
8. Что такое вербальные модели?
9. Что такое знаковые модели?
10. Какие вы знаете виды информационных моделей по форме представления?
11. Чертеж на бумаге, это какая модель?
12. Что необходимо для построения модели на компьютере?
13. Что вы понимаете под компьютерной моделью?
Изучив эту тему, вы будете знать:
• какое место занимает моделирование в деятельности человека;
• основные этапы моделирования;
• что такое компьютерный эксперимент;
• какое значение имеет тестирование модели.
В предыдущих темах мы сформулировали, что такое модель, и определили новое понятие — моделирование. Важно понимать, что моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека. Моделирование всегда в той или иной форме предшествует любому делу.
Схема, представленная на рис. 2.4, показывает, что моделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Оно позволяет обоснованно принимать решение: как совершенствовать привычные объекты, надо ли создавать новые, как изменять процессы управления и, в конечном итоге, — как менять окружающий нас мир в лучшую сторону.
Прежде чем браться за какую-либо работу , нужно четко представить себе отправной и конечный пункты деятельности, а также примерные ее этапы. То же можно сказать и о моделировании.
Отправной пункт здесь — прототип (рис. 2.4). Им может быть существующий или проектируемый объект либо процесс.
Конечный этап моделирования — принятие решения. Во многих житейских ситуациях нам приходится принимать то или иное решение. В моделировании это означает, что мы либо создаем новый объект, модель которого мы исследовали, либо улучшаем существующий, либо получаем о нем дополнительную информацию.
Рис.2.4. От прототипа - к принятию решения
Поясним это на примерах. Примером моделирования при создании новых технических средств может служить история развития космической техники. Для реализации космического полета надо было решить две проблемы: преодолеть земное притяжениe и обеспечить продвижение в безвоздушном пространстве. О возможности преодоления притяжения Земли говорил еще Ньютон в XVII веке. К. Э. Циолковский предложил для передвижения в пространстве создать реактивный двигатель, где используется топливо из смеси жидкого кислорода и водорода, выделяющих при сгорании значительную энергию. Он составил довольно точную описательную модель будущего межпланетного корабля с чертежами, расчетами и обоснованиями.
Не прошло и полувека, как описательная модель К. Э. Циолковского стала основой для реального моделирования в конструкторском бюро под руководством С. П. Королева. В натурных экспериментах испытывались различные виды жидкого топлива, форма ракеты, система управления полетом и жизнеобеспечения космонавтов, приборы для научных исследований и т. п. Результатом разностороннего моделирования стали мощные ракеты, которые вывели на околоземное пространство искусственные спутники земли, корабли с космонавтами на борту и космические станции.
Рассмотрим другой пример. Известный химик XVIII века Антуан Лавуазье, изучая процесс горения, производил многочисленные опыты. Он моделировал процессы горения с различными веществами, которые нагревал и взвешивал до и после опыта. При этом выяснилось, что некоторые вещества после нагревания становятся тяжелее. Лавуазье предположил, что к этим веществам в процессе нагревания что-то добавляется. Так моделирование и последующий анализ результатов привели к определению нового вещества — кислорода, к обобщению понятия «горение», дали объяснение многим известным явлениям и открыли новые горизонты для исследований в других областях науки, в частности в биологии, т. к. кислород оказался одним из основных компонентов дыхания и энергообмена животных и растений.
Моделирование — творческий процесс. Заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить поэтапно, как изображено на рис. 2.5. Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема может подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок будет убран или усовершенствован, какой-то — добавлен. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования. Рассмотрим основные этапы моделирования подробнее.
