Рассмотрим этапы моделирования на примере.

Такое же пограничное состояние занимает имитационное моделирование. В этой науке создаются и используются специальные приемы воспроизведения процессов, протекающих в реальных объектах, в тех моделях этих объектов, которые реализуются в вычислительных машинах.

Переход от реальных объектов к моделям требует развития особых приемов, изучением которых занимается системный анализ. Т.о. системный анализ изучает структуру реальных объектов и дает способы их формализованного описания. Частью системного анализа является общая теория систем, изучающая самые разнообразные по характеру системы с единых позиций. Системный анализ занимает пограничное состояние между теоретической информатикой и кибернетикой.

Информатика имеет дело с реальными и абстрактными объектами. Информация, циркулируя в реальном виде, овеществляется в различных физических процессах, но в информатике она выступает как некоторая абстракция. Вместо реальных объектов в компьютерах используют их модели.

Существуют различные классификации моделей.

1) по области использования:

· Учебные модели – используются при обучении; (глобус, периодическая система элементов Менделеева, скелет, атлас)

· Опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик (модель корабля, здания, автомобиля)

· Научно - технические - создаются для исследования процессов и явлений (модель движения планет Солнечной системы, прибор имитирующий молнию)

· Игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях (военные игры, экономические игры)

· Имитационные – отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок) (проверка действия лекарства на мышах, эксперименты в школе(12 летняя система обучения))

· Функциональные – заменяют объекты при выполнении каких-либо функций (протезы, манипуляторы, аппарат искусственной почки)

2) по фактору времени:

· Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Примеры моделей: классификация животных…., строение молекул, список посаженных деревьев, отчет об обследовании состояния зубов в школе и тд.

· Динамические (дискретные и непрерывные) – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций (карточка в стоматологической клинике).

3) по отрасли знаний- это классификация по отрасли деятельности человека:

· математические,

· биологические,

· химические (перегонка нефти),

· социальные,

· экономические,

· исторические (карта сражений)

· физические (второй закон Ньютона)и тд

4) по форме представления, возможности реализации:

· Материальные– это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты

· Абстрактные (нематериальные) – не имеют реального воплощения. Их основу составляет информация. это теоретический метод познания окружающей среды. По признаку реализации они бывают: мысленные и вербальные; информационные

o Мысленныемодели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Это модель сопутствует сознательной деятельности человека.

o Вербальные– мысленные модели, выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей

o Информационные модели – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойств этого объекта.(схема здания, чертеж корабля, правила поведения на дорогах)

Типы информационных моделей:

o Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) (расписание уроков, таблицы) (В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы, Построим табличную информационную модель "Цены устройств компьютера".) (Периодическая система Менделеева)

o Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня (родословное дерево)( В процессе классификации объектов часто строятся информационные модели, которые имеют иерархическую структуру. В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система и так далее.) (Граф является удобным способом наглядного представления структуры информационных моделей) (Классификация современных компьютеров)

o Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру (Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская).) (структура сети Интернет)

По степени формализацииинформационные модели бывают образно-знаковые и знаковые.

Образно-знаковые модели:

· Геометрические (рисунок, пиктограмма, чертеж, карта, план, объемное изображение)

· Структурные (таблица, граф, схема, диаграмма)

· Словесные (описание естественными языками) (Так в романе Л. Н. Толстого «Война и мир» можно найти словесное описание Бородинского сражения.)

· Алгоритмические (нумерованный список, пошаговое перечисление, блок-схема)

Знаковые модели:

· Математические – представлены математическими формулами, отображающими связь параметров (Например, модель равноускоренного прямолинейного движения:)

· Специальные – представлены на спец. языках (ноты, хим. формулы)

· Алгоритмические – программы

В информатике рассматриваются модели, которые можно создавать и исследовать с помощью компьютера. В этом случае модели делят на компьютерные и некомпьютерные.

В настоящее время выделяют два вида компьютерных моделей:

· структурно-функциональные, которые представляют собой условный образ объекта, описанный с помощью компьютерных технологий;

· имитационные, представляющие собой программу или комплекс программ, позволяющий воспроизводить процессы функционирования объекта в разных условиях.

Значение компьютерного моделирования сложно переоценить. К нему прибегают при исследовании сложных систем в различных областях науки, при создании образов исчезнувших животных, растений, зданий и т. п. Редкий кинорежиссер сегодня обходится без компьютерных эффектов.

Физика – наука, в которой математическое моделирование является чрезвычайно важным методом исследования. Часто численное моделирование в физике называют вычислительным экспериментом, поскольку оно имеет много общего с лабораторным экспериментом.

Явление: полет тела, брошенного под углом к горизонту.

Цель моделирования: определить дальность полета тела, брошенного под углом к горизонту.

1 этап – построение описательной модели.