инфр. пр 5. Примеры компьютерных моделей различных процессов
 Скачать 20.83 Kb.
|
|
Практическая работа № 5 Тема: Примеры компьютерных моделей различных процессов. Цель: изучить программный принцип работы компьютера, рассмотреть примеры моделей различных процессов. Содержание теоретического материала Компьютерные модели Моделирование – это модель познания, состоящая в создании и исследовании моделей. Модель. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяют главные наиболее существенные для проводимого исследования (с точки зрения цели моделирования) свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств модели имела геометрическое подобие оригиналу, но не важен, например, её цвет. При построении электрических схем – необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но не важно их геометрическое расположение друг относительно друга и т. д. Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии – их химический состав, в биологии- строение и поведение живых организмов и т. д. Возьмём в качестве примера человека, в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии – как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии – как систему, стремящуюся к самосохранению и т. д. Модель – это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели проводимого исследования (цели моделирования) свойства изучаемого объекта, явления или процесса. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и процессов позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов. На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования (целей моделирования), свойства объекта, а несущественными свойствами пренебрегает. На втором этапе создаётся формализованная модель, т.е. описательная информационная модель записывается с помощью какого- либо формального языка. В таком модели с помощью формул, уравнений, неравенств и т.д. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. Однако далеко не всегда удаётся найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближённые математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью. На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т.н. выразить её на понятном для компьютера языке. Компьютерные модели разрабатывают преимущественно программисты, а пользователи могут проводить компьютерные эксперименты. В настоящее время широкое распространение получили компьютерные интерактивные визуальные модели. В таких моделях исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели. Модель – это некий новый упрощенный объект, который отражае существенныособенности реального объекта, процесса или явления. Анализ модели наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом. Теоретические модели (теории, законы; гипотезы и пр.) – отражают строение, свойства и поведение реальных объектов. Художественное творчество, фактически процесс создания моделей (басня – модель человеческих отношений, скульптуры, картины и пр.) Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Образные модели – представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото и кинопленке и др.) учебные плакаты, рисунки, фотографии. Знаковые информационные модели – строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Текст (программы на языке программирования); Формулы; Таблицы (таблица Д.И.Менделеева) Иногда при построении информационных моделей используются несколько различных языков. (Географические карты, графики, диаграммы). Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений. Моделировать можно: 1. Объекты Примеры моделей объектов: копии архитектурных сооружений; копии художественные произведения; наглядные пособия; модель атома водорода или солнечной системы; глобус; модель, демонстрирующая одежду; и т. д. 2. Явления Примеры моделей явлений: модели физических явлений: грозового разряда, магнитных и электрических сил...; геофизические модели: модель селевого потока, модель землетрясения, модель оползней... 3. Процессы Примеры моделей процессов: модель развития вселенной; модели экономических процессов; модели экологических процессов... 4. Поведение При выполнении человеком какого-либо действия ему обычно предшествует возникновение в его сознании модели будущего поведения. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или отправляется в поход – он непременно сначала представляет себе все это в уме. Это главное отличие человека мыслящего от всех других живых существ на земле. Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями. Например, рассмотрим объект “человек” с точки зрения различных наук: в механике человек – это материальная точка; в химии – это объект, состоящий из различных химических веществ; в биологии – это система, стремящаяся к самосохранению; и т. д. Ход работы Задание 1. Рассмотрите интерактивные модели в сети Интернет (математическая, астрономическая и физическая модели) и дайте им краткую характеристику. Задание 2. Создайте различные модели одного объекта из приведённых примеров модели одного и того же объекта – водяной мельницы и заполните ими таблицу. Поле «природа объекта – модели» отвечает на вопрос: что собою представляет моделирующий объект – мысленный образ, материальный предмет, рисунок, текст или что-нибудь ещё. примеры модели одного и того же объекта – водяной мельницы: в магазине игрушек продаётся действующая модель водяной мельницы; досуг; познание; внешний вид; действие; игрушка; материальный предмет; перед постройкой водяной мельницы средневековый строитель рисует чертёж; изобретатель представляет, как погруженное в воду колесо начинает вращаться и вращать ось; проектирование; мысленный образ; путешественник записывает в записную книжку точное описание водяной мельницы и фотографирует её, чтобы построить похожую у себя на дачи; мастер-виртуоз по водяным мельницам по одной магнитофонной записи скрипа колеса определяет характер неисправности; диагностика; магнитофонная запись скрипа; звуковая информация.
Задание 3. Постройте родословное древо потомков Владимира Мономаха. Потомки Владимира Мономаха. Владимир Мономах умер в 1125г. Он оставил 4 сыновей: Мстислава (год смерти – 1132), Ярополка (1139), Вячеслава Туровского (1154) и Юрия Долгорукого (1157). После Мстислава осталось 3 сына: Изяслав Волынский (1154), Всеволод Новгородский (1138) и Ростислав Смоленский (1168). У Изяслава Волынского был сын Роман (1205), у Романа – Даниил Галицкий (1264). Ростислав Смоленский имел 4 сыновей: Романа (1180), Рюрика (1215), Давида (1197) и Мстислава Храброго (1180). После Романа Ростиславовича остался один сын Мстислав Киевский (1224), после Мстислава Храброго – сын Мстислав Удалой(1228), Юрий Долгорукий имел 3 сыновей: Андрея Боголюбского (1175), Михаила (1177) и Всеволода (1212). Сыновьями Всеволода были Константин (1217), Юрий (1238) и Ярослав (1246). У Ярослава Всеволодовича было 3 сына: Александр Невский (1263), Андрей Суздальский (1264) и Ярослав Тверской (1272). Сыновья Александра Невского: Димитрий Переяславский (1294), Андрей Городецкий (1304) и Даниил Московский (1303). У Андрея Суздальского был сын Василий (годы его жизни неизвестны), у Ярослава Тверского – сын Михаил (1318). Глядя на полученное древо, ответьте на вопрос: сколько поколений князей оно отражает? Сформулируйте выводы по работе Ответьте на контрольные вопросы: Что такое формализация? Какую вы знаете классификацию моделей, назовите её? Приведите пример создания моделей в процессе обучения. |