Этапы построения моделей

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель...
А.C.Пушкин

###
Основные этапы построения моделей

Итак, предположим, что есть объект исследования и определена цель построения модели этого объекта. Что же дальше? С чего начать пострение модели?
Под задачей понимается некая проблема, которую надо решить.

### 1 этап. Постановка задачи

Описание задачи
Задача формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным. Главное – определить объект моделирования и понять, что собой будет представлять результат.

1. группа задач: требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него – «что будет, если?…»
2. группа задач: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? «как сделать, чтобы?…»

Цели моделирования

1. познание окружающего мира
2. создание объектов с заданными свойствами
3. определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения
4. эффективность управления объектом (или процессом)

Анализ объекта
«Анализ» (греч.) – разложение, расчленение объекта с целью выявления составляющих, называемых элементарными объектами. В результате появляется совокупность более простых объектов. Они могут находиться между собой либо в равноправной связи, либо в подчинении.

### 2 этап. Разработка модели

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, процессов, явлений в любой форме: устно, в виде схем, таблиц и т.д. Все входные параметры объектов, выделенные при анализе, располагают в порядке убывания значимости и проводят упрощение модели в соответствии с целью моделирования.
Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.
Математическая модель - математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса.

### 3 этап. Компьютерный эксперимент

План моделирования должен четко отражать последовательность работы с моделью.
1. Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат.
2. Тестирование – процесс правильности модели.
После тестирования, когда у вас появилась уверенность в правильности функционирования модели, вы переходите непосредственно к технологии моделирования.
Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над компьютерной моделью
Конечная цель моделирования – принятие решения, которое должно быть выбрано на основе встроенного анализа полученных результатов. Этот этап решающий – либо вы продолжаете исследование, либо заканчивает. Возможно, вам известен ожидаемый результат, тогда необходимо сравнить полученный и ожидаемый результаты. В случае совпадения вы сможете принять решение. Полученные выводы часто способствуют проведению дополнительной серии экспериментов, а подчас и изменению модели. Основой для выработки решений служат результаты тестирования и экспериментов.

### 4 этап. Анализ результатов моделирования

Конечная цель моделирования — принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результатов моделирования. Этот этап решающий — либо вы продолжаете исследо¬вание, либо заканчиваете. На рисунке видно, что этап анализа результатов не может существовать автономно. Полученные выводы часто способствуют проведению дополнительной серии экспериментов, а подчас и изменению задачи. Основой выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. Это может быть либо неправильная постановка задачи, либо слишком упрощенное построение информационной модели, либо неудачный выбор метода или среды моделирования, либо нарушение технологических приемов при построении модели. Если такие ошибки выяв¬лены, то требуется корректировка модели, то есть возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования. Главное, надо всегда помнить: выявленная ошибка — тоже результат. Как гласит народная мудрость, на ошибках учатся.

В каких случаях могут быть опущены отдельные этапы построения и исследования модели? Приведите примеры создания моделей в процессе обучения.
Задание1. Заполните пустые ячейки таблицы

Жизненная ситуация | Моделируемый объект | Цель моделирования | Моделируемые характеристики | Модель
Чтобы объяснить сестренке движение Земли вокруг своей оси, девочка принесла глобус | планета Земля |  | движение, направление движения,... |
Мальчик рисует своему приятелю дорогу к его дому |  | объяснить, показать |  | рисунок

Контрольные вопросы

1. Назовите два основных типа постановки задач моделирования.
2. В известном «Задачнике» Г. Остера есть следущая задача:
   Злая колдунья, работая не покладая рук, превращает в гусениц по 30 принцесс в день. Сколько дней ей понадобится, чтобы превратить в гусениц 810 принцесс? Сколько принцесс в день придется превращать в гусениц, чтобы управиться с работой за 15 дней? Какой вопрос можно отнести к типу «что будет, если...», а какой — к типу «как сделать, чтобы...»?
3. Какие характеристики подростка существенны для рекомендации по выбору профессии?
4. По каким причинам компьютер широко используется в моделировании?
5. Назовите известные вам инструменты компьютерного моделирования.
6. Что такое компьютерный эксперимент? Приведите пример.
7. Что такое тестирование модели?
8. Какие ошибки встречаются в процессе моделирования? Что надо делать, когда ошибка обнаружена?
9. В чем заключается анализ результатов моделирования? Какие выводы обычно делаются?

Домашнее задание. Скачать