Выделение свойств, подлежащих исследованию.
Имеется некоторый объект изучения во всей полноте его свойств и закономерностей. В нём выделяют те свойства и отношения, которые подлежат дальнейшему исследованию.
Основными методами при этом являются:
· наблюдение,которое точно отслеживает и регистрирует свойства и связи объекта в том виде, в каком они проявляются в природе;
· эксперимент, в которомисследователь активно вмешивается в течение процессов с целью выделения свойств и связей объекта.
Если наблюдение и эксперимент не позволяют раскрыть нужные свойства и связи объекта, тогда на помощь приходит опосредованное его изучение с помощью моделей. Причем рассматривают не весь объект в целом, а только определенную совокупность его свойств, при этом другие отношения физического объекта абстрагируют.
Предметом моделирования является не сам объект, а интересующие исследователя свойства, связи и процессы, протекающие в нем.
Построение модели.Выбирают новый объект-модель, изучение которого дало бы новую информацию об интересующем нас объекте. Причем исследование объекта-модели должно быть более доступно, чем изучение оригинала.
В модели актуализируют только те свойства, которые аналогичны свойствам объекта изучения.
Исследование модели.Построенную модель подвергают тщательному теоретическому или экспериментальному исследованию.
Цельего - получение новых знаний о предмете моделирования.
Особенность экспериментированиянамодели заключается в неограниченности во времени и повторяемости протекающих процессов.
Перенос знаний с модели на оригинал.Знания, полученные в результате исследования модели, являются абсолютно достоверными только для объекта, выступающего в роли модели. Перенос информации с модели на оригинал возможен только при наличии определенного соответствия между их элементами. Таким образом, в процессе моделирования на основе наличия некоторых общих свойств модели и изучаемого объекта последнему приписывают новое свойство, обнаруженное на модели.
Проверка переноса знаний с модели на оригинал.Знания, полученные таким способом об оригинале, являются не вполне достоверными. Необходимо осуществить практическую проверку переноса информации, полученной при исследовании модели, на объект изучения. Здесь снова необходимо проводить экспериментирование с оригиналом, правда, более целенаправленное, чем ранее. Это заключительный этаппроцесса моделирования.
Рассмотрим подробнее этап построения модели.
Все модели делятся по способу реализации и средствам моделирования. Мы не будем подробно рассматривать все типы моделей, а остановимся подробнее лишь на расчётных моделях, так как они обычно предполагают использование ЭВМ.
Построение расчётной моделивключает следующие этапы:
· Выбор математического аппаратадля описания свойства реального объекта или процесса, которые будут учтены в модели.
· Разработка алгоритма решения задачина основе численных методов аппарата вычислительной математики.
Разработанный алгоритм решения задачидолжен с нужной точностью получать приближенное решение сложных задач за конечное число арифметических действий.
На следующем этаперазрабатывается и отлаживается программа для ЭВМ, реализующая выбранный алгоритм.
Для ускорения процесса разработки программы следует свести задачу к совокупности более простых задач, решение которых уже известно и которые запрограммированы. Этот принцип получил название в литературе «сведение задачи к подзадачам».
Другим важным понятием, связанным с этапом разработки программ, является понятие отладкипрограмм. Отладка состоит из четырех действий:
1) ввод программы;
2) синтаксическая отладка;
3) сборка модулей;
4) алгоритмическая отладка.
Каждое из этих действий поддерживается соответствующими программными средствами, входящими в систему программирования.
При алгоритмической отладкепользуются понятием теста, а сам процесс проверки программы в этом случае называется тестированием.
Тест - это некоторая совокупность исходных данных, для которой заранее известен результат решения задачи. При составлении теста выдвигается требование к его полноте.
Тест называется полным,если обеспечивает проверку алгоритма по всем возможным ветвям. Процесс тестирования в сочетании с предыдущими действиями выполняется до тех пор, пока не будут получены требуемые результаты решения. Положительные результаты тестирования позволяют сделать предположение о том, что программа будет работать правильно и при других вариантах исходных данных.
Подводя итоги, можно отметить, что моделирование - это основной способ познания нами нас самих и окружающего мира, а в сочетании с ЭВМ оно превращается в один из самых универсальных методов познания.