билет 14. Экзаменационный билет 14 Моделирование
 Скачать 24.38 Kb.
|
|
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №_14 Модели́рование — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя. Математико-картографическое моделирование Математико-картографическое моделирование (МКМ) сформировалось из многочисленных отдельных экспериментов по применению математических методов в тематической картографии вначале 70-х годов. Под математико-картографическим моделированием понимается органическое комплексирование математических и картографических моделей в системе «создание — использование карт» для конструирования или анализа тематического содержания карт. Математико-картографические модели могут быть элементарными, выражающимися следующим образом: исходные данные + математическая модель = результат моделирования. Под словом «данные» могут пониматься сведения, считанные с карты, или результатом моделирования будет тематическое содержание карты. Иными словами, либо на начальном этапе моделирования, либо на конечном, или сразу на этих двух этапах должна присутствовать картографическая модель, в противном случае такое моделирование уже нельзя будет назвать математико-картографическим (231 стр. Тикунов). Математическая модель - это модель объекта, процесса или явления, представляющая собой математические закономерности, с помощью которых описаны основные характеристики моделируемого объекта, процесса или явления. Математико-картографическое моделирование - это «построение и анализ математических моделей по данным, снятым с карты (карт), создание новых производных карт на основе математических моделей. Для МКМ характерно системное сочетание математических и картографических моделей, при котором образуются цепочки и циклы: карта - математическая модель - новая карта - новая математическая модель и т.д.». Процесс моделирования включает три элемента: - субъект (исследователь), - объект исследования, - модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта Виды моделирования В силу многозначности понятия «модель» в науке и технике не существует единой классификации видов моделирования: классификацию можно проводить по характеру моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам приложения моделирования (в технике, физических науках, кибернетике и т. д.). Например, можно выделить следующие виды моделирования: Информационное моделирование Компьютерное моделирование Математическое моделирование Математико-картографическое моделирование Молекулярное моделирование Цифровое моделирование Логическое моделирование Педагогическое моделирование Психологическое моделирование Статистическое моделирование Структурное моделирование Физическое моделирование Экономико-математическое моделирование Имитационное моделирование Эволюционное моделирование ИНФОРМАЦИОННОЕ В своей деятельности человек повсеместно использует модели, то есть создает образ, копию того объекта, с которым ему приходится иметь дело. Продумывая план действий, представляя результат своих действий, человек строит модель на уровне мысли. Модель - это искусственно созданный объект, дающий упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении, отражающий существенные стороны изучаемого объекта с точки зрения цели моделирования. Моделирование - это построение моделей, предназначенных для изучения и исследования объектов, процессов или явлений. Объект, для которого создается модель, называют оригиналом или прототипом. Любая модель не является абсолютной копией своего оригинала, она лишь отражает некоторые его качества и свойства, наиболее существенные для выбранной цели исследования. При создании модели всегда присутствуют определенные допущения и гипотезы. Системный подход позволяет создавать полноценные модели. Особенности системного подхода заключаются в следующем. Изучаемый объект рассматривается как система, описание и исследование элементов которой не выступает как сама цель, а выполняется с учетом их места (наличие подзадач). В целом объект не отделяется от условий его существования и функционирования. Объект рассматривается как составная часть чего-то целого (сам является подзадачей). Один и тот же исследуемый элемент рассматривается как обладающий разными характеристиками, функциями и даже принципами построения. При системном подходе на первое место выступают не только причинные объяснения функционирования объекта, но и целесообразность включения его в состав других элементов. Допускается возможность наличия у объекта множества индивидуальных характеристик и степеней свободы. Альтернативы решения задач сравниваются в первую очередь по критерию "стоимость-эффективность". КОМПЬЮТЕРНОЕ Создание универсальных моделей - это следствие использование системного подхода. Моделирование (эксперимент) может быть незаменимо. Мы не можем, например, устроить ядерную катастрофу, чтобы выяснить масштабы возможного заражения, а с помощью компьютера возможен расчет (и достаточно точный) интересующих исследователей параметров. Моделирование - исследование явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей - это основной способ научного познания. В информатике данный способ называется вычислительный эксперимент и основывается он на трех основных понятиях: модель - алгоритм - программа. Использование компьютера при моделировании возможно по трем направлениям: 1. Вычислительное - прямые расчеты по программе. 2. Инструментальное - построение базы знаний, для преобразования ее в алгоритм и программу. 3. Диалоговое - поддержание интерфейса между исследователем и компьютером. ФИЗИЧЕСКОЕ Метод экспериментального изучения различных физических явлений, основанный на их физическом подобии. Метод применяется при следующих условиях: Исчерпывающе точного математического описания явления на данном уровне развития науки не существует, или такое описание слишком громоздко и требует для расчётов большого объёма исходных данных, получение которых затруднительно. Воспроизведение исследуемого физического явления в целях эксперимента в реальных масштабах невозможно, нежелательно, или слишком дорогостояще. (Например, цунами) Некоторые примеры применения метода физического моделирования: Исследование течений газов и обтекания летательных аппаратов, автомобилей, и т.п. в аэродинамических трубах. Гидродинамические исследования на уменьшенных моделях кораблей, гидротехнических сооружений и т.п. Исследование сейсмоустойчивости зданий и сооружений на этапе проектирования. Изучение устойчивости сложных конструкций, под воздействием сложных силовых нагрузок. Измерение тепловых потоков и рассеивания тепла в устройствах и системах, работающих в условиях больших тепловых нагрузок. Изучение стихийных явлений и их последствий. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ Это модель, созданная с помощью математических понятий. Математическое моделирование — процесс построения и изучения математических моделей. Все естественные и общественные науки, использующие математический аппарат, по сути занимаются математическим моделированием: заменяют реальный объект его моделью и затем изучают последнюю. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ Разработка и создание формальной модели педагогического процесса или его составляющих, отражающей основные идеи, методы, формы, средства, приемы и технологические решения, которые подлежат в дальнейшем экспериментальному изучению в условиях реального педагогического процесса. ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ Создание формальной модели психического или социально-психологического процесса, т.е. формализованной абстракции данного процесса, воспроизводящей его некоторые основные, ключевые, по мнению данного исследователя, моменты с целью его экспериментального изучения либо с целью экстраполяции сведений о нём на то, что исследователь считает частными случаями данного процесса. В настоящее время в психологии всё чаще используются модели, основанные на вероятностно-статистической оценке явлений и алгоритмическом подходе. ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ (один из разделов математических методов в экономике, наравне с эконометрикой) — сфера научной и практической деятельности, целью которой является математически формализованное описание экономических объектов, процессов и явлений. Математика как основа теории принятия решений широко применяется для управления (планирования, прогнозирования, контроля) экономическими объектами и процессами. Например, прогнозы социально-экономического развития РФ, разрабатываемые МЭРТ, основаны на математическом анализе ретроспективных показателей (динамики инфляции, ВВП и т. д.) и строятся с применением таких разделов эконометрики и прикладной статистики, как корреляционный анализ, регрессионный анализ, метод главных компонент, факторный анализ и т. д. Новым направлением в современной экономической науке является реализация так называемого экономического эксперимента, суть которого заключается в математическом моделировании экономических ситуаций с учётом психологического фактора (ожиданий участников рынка). ГИС – это система, состоящая из трех компонентов, каждый из которых необходим и важен для успеха. Этими компонентами являются: пространственные данные, аппаратно-программные инструменты и проблема, как объект решения. Области применения Местные администрации Задачи управления муниципальным хозяйством являются одной из крупнейших областей приложений ГИС. Любая область деятельности местной администрации может получить выгоды от ГИС, которая может использоваться для обследования земель, и управления землепользованием, для замены существующих бумажных записей и т.п. Местные власти могут использовать ГИС для управления ресурсами, учёта состояния собственности (недвижимости) и дорожных магистралей. ГИС могут использоваться на командных пунктах управления центров по мониторингу и в службах быстрого реагирования. Коммунальное хозяйство Организации, обеспечивающие коммунальные услуги, являются наиболее активными пользователями ГИС. ГИС используется для построения базы данных об основных средствах (трубопроводы, кабели, насосы, распределительные станции и т.п.), которая является центральной частью в их стратегии информационной технологии. Обычно в этом секторе доминируют ГИС, обеспечивающие моделирование поведения сетей в ответ на различные отклонения от нормы. Наибольшее применение находят системы автоматизации картографирования и управления основными средствами – для поддержки "внешнего планирования" в организации: прокладка кабелей, расположение задвижек, щитов обслуживания и др. Охрана окружающей среды Наиболее ранними пользователями ГИС были организации, заинтересованные в охране окружающей среды. На простейшем уровне ГИС используется для исследования состояния окружающей среды. Например, расположение и состояние лесов, рек. Более сложные приложения используют аналитические возможности ГИС для моделирования процессов в окружающей среде, таких как эрозия почв или разлив рек в случае большого количества осадков, распространение выбросов загрязняющих веществ промышленных предприятий в атмосфере. После сбора исходных данных производится их аналитическая обработка. Здравоохранение В дополнение к обычно используемым задачам управления основными средствами аналитические возможности ГИС могут использоваться в приложениях охраны здоровья. Так, например, для определения кратчайшего пути от станции скорой помощи до пациента с учетом текущей ситуации на дорогах. ГИС могут использоваться при анализе эпидемиологических ситуаций: характера распространения различных заболеваний и причин их возникновения. Транспорт ГИС имеют огромный потенциал для приложений на транспорте. Планирование и поддержка транспортной инфраструктуры – это очевидная область применения. В настоящее время увеличивается интерес к использованию новых технологий, например, навигационных, для контроля за движением большегрузных автомобилей. Отображение их места нахождения на цифровой карте на дисплее в кабине водителя и в центре управления перевозками требует поддержки со стороны ГИС. Розничная торговля Крупные западные коммерческие фирмы используют ГИС для целей выбора расположение большинства новых супермаркетов за пределами центра города выбирается. ГИС используется для хранения социально-экономических деталей обстановки и потенциальных заказчиков в заданной области. Расположение склада и зона обслуживания может быть разработана с помощью вычислений времени доставки и моделирования влияния конкурирующих складов. ГИС используется также и для управления поставками. Финансовые услуги ГИС используются в секторе финансовыми услуг так же, как и в приложениях для розничной торговли. Они применяются для определения расположения филиалов банков и зданий обществ. Расширяется возможность применения ГИС в качестве инструмента для оценки риска вложений средств в недвижимость и для целей страхования, для определения областей высшего/низшего риска. Это требует баз данных о криминальной обстановке, ресурсах территории, также как о характеристиках недвижимости. |