Tipi di modellizzazione e loro classificazione

L'articolo parlerà dei tipi di modellazione. Ce ne sono molti e ognuno ha molte caratteristiche distintive.

modellismo

Prima di considerare i tipi di processi e fenomeni di modellazione, parliamo della loro classificazione generale. È molto complesso e confuso perché il concetto stesso di "modello" ha molti significati in diverse aree della scienza e della tecnologia. La classificazione è possibile con enfasi su diversi motivi. Quindi, può verificarsi:

• dalla natura degli oggetti della modellazione;
• dalla natura dei modelli stessi;
• per aree di utilizzo (in scienze fisiche, ingegneria, modellazione mentale, ecc.);
• modellando i livelli (livello micro, livello macro, livello meso).

Dovrebbe essere chiaro che in questa materia nessuna classificazione sarà sufficientemente completa. È necessario tenere conto del fatto che non esistono regole specifiche in base alle quali avviene la distribuzione dei gruppi di modelli. Molto spesso ciò si basa su tradizioni pratiche, scientifiche o linguistiche. Molto più spesso, tutto è deciso da determinati compiti e condizioni in un caso particolare.

Classificazione secondo la natura dei modelli

I tipi di metodi di modellazione sono piuttosto diversi, quindi considereremo non uno, ma diverse classificazioni. Il più importante di questi riguarda la distribuzione della natura dei modelli:

1. Firmare la modellazione in cui l'oggetto è un disegno, un diagramma o una formula. Tali modelli sono diventati molto popolari dopo lo sviluppo dei computer.
2. Simulazione mentale, ovvero che i pensieri diventano visivi. Ad esempio, puoi prendere modello conosciuto atom proposto da Niels Bohr.
3. Modellazione analogica in cui l'originale e il modello stesso sono descritti utilizzando la stessa relazione matematica. Ad esempio, puoi portare modelli elettrici che sono semplicemente indispensabili nello studio dei fenomeni meccanici.
4. La modellazione soggetto è la più popolare. Si trova nel fatto che le proprietà fisiche, geometriche, funzionali o geometriche di un oggetto possono fungere da modello. Ad esempio, diamo un modello del caso di una macchina da cucire o di un modello di una struttura.
5. Esperimento modello Questa visione si distingue, poiché in questo caso l'oggetto stesso non è coinvolto nell'esperimento, ma il suo modello, dotato di tutte le qualità necessarie. Questo metodo dimostra idealmente quanto sia arbitraria la linea tra la conoscenza empirica e quella teorica.

soggetto

Nel contesto dei tipi di modellizzazione consideriamo ciascuno di essi separatamente. La tecnica, o soggetto, la modellazione è usata per risolvere problemi pratici. Questo è il motivo per cui è così popolare e richiesto. Si basa sull'analisi e sulla teoria delle somiglianze. Una condizione importante per tale simulazione è la proporzionalità delle quantità che caratterizzano l'oggetto reale in relazione ai valori del modello. La presenza di una relazione proporzionale è molto importante, poiché consente di variare i risultati sperimentali ottenuti per un oggetto reale moltiplicando i valori ottenuti da un singolo fattore.

Esprimendo i coefficienti di somiglianza di alcune quantità attraverso i coefficienti di similarità di altre quantità, si possono ottenere combinazioni adimensionali per il modello e l'oggetto reale. Queste combinazioni sono i criteri per la somiglianza.

La seconda condizione necessaria per la modellazione del soggetto è l'uguaglianza completa di tutti i parametri del modello e dell'oggetto reale. Tuttavia, non è sempre possibile raggiungere tale uguaglianza. Questo è il motivo per cui, in pratica, i ricercatori utilizzano spesso la modellazione approssimativa degli oggetti, in cui l'uguaglianza non è tra tutti gli elementi. Va notato che è estremamente difficile, e talvolta impossibile, determinare e stabilire tutti i criteri di similarità.

analogico

I tipi di sistemi di modellazione sono estremamente diversi. I modelli analogici sono quelli che hanno una natura fisica, che differisce completamente dall'originale, ma allo stesso tempo l'elemento comune e unificante è il funzionamento dell'originale e del modello. Per questo tipo di modellazione necessariamente richiesto componente matematico. Un esempio di modelli analogici è costituito da sistemi pneumatici, meccanici, elettrici o idraulici. La descrizione degli elementi avviene a livello logico e di sistema.

Vengono utilizzate relazioni speciali che consentono di trovare le dipendenze tra un oggetto reale e la sua copia. In questo caso, solo questo metodo può utilizzare non uno, ma diversi modelli contemporaneamente. Tuttavia, la modellazione analogica presenta due inconvenienti significativi. Il primo è che la costruzione del modello giusto richiede molti costi finanziari e mentali. Il secondo inconveniente è che, allo stesso modo, la precisione di tale modellazione è piuttosto bassa.

insegne

I tipi di oggetti di modellazione possono essere rappresentati sotto forma di caratteri o simboli. In questo caso, il modello può essere rappresentato sotto forma di vari diagrammi, formule, disegni e grafici. Una variazione di questo tipo è la modellizzazione matematica. Sono i simboli della matematica che consentono di descrivere in modo accurato e dettagliato la proprietà, le relazioni e i lati di vari oggetti o oggetti. Con l'aiuto di equazioni, il ricercatore esprime le relazioni che nascono come risultato del funzionamento del soggetto studiato.

La simulazione numerica su un computer, la cui base è la matematica, viene utilizzata in caso di quantità eccessive di calcolo, che vengono utilizzate per studiare il modello. Per fare ciò, crea un programma speciale. In questo caso, il modello è un algoritmo.

pensieri

Molti possono essere sorpresi, ma c'è una simulazione mentale. Non solo i tipi di modelli matematici sono i più difficili, come capiremo di seguito.

Non ci può essere una tale simulazione in linea di principio se non ci sono condizioni per la sua esistenza fisica. È diverso Può essere visivo o simbolico. Parliamo un po 'di modellazione visuale. Questo è un tipo di modellazione delle informazioni, che è ipotetica. Cioè, viene utilizzato nel caso in cui la conoscenza reale e reale dell'oggetto non sia sufficiente per creare un modello formale.

Elementi simili

Spesso, è simile alla modellazione analogica quando si usano le analogie a diversi livelli. Se l'oggetto è troppo complesso, utilizzare modelli analogici diversi che riflettono diversi o un lato dell'oggetto. Inoltre, questo include la prototipazione, ovvero che alcuni processi che si verificano in un oggetto reale potrebbero semplicemente non essere suscettibili o precedere la modellazione fisica. La modellazione simbolica è un processo artificiale per creare un oggetto che sostituisce il reale. Ma questo include la modellazione del linguaggio, che si basa sul thesaurus. Questo è un dizionario in cui non ci sono ambiguità, cioè solo un concetto corrisponde a ogni parola. Comprendiamo che l'insieme di parole nel thesaurus è ancora limitato. Un'altra sottospecie sono modelli di segno, quando i ricercatori usano convenzioni e operazioni su di essi. Quindi puoi fare uno specifico descrizione dell'oggetto.

Esperimento modello

Un esperimento modello viene eseguito nel caso in cui un esperimento diretto sia impossibile o troppo difficile per vari motivi. Ad esempio, potrebbe semplicemente non essere economicamente sostenibile. L'essenza dell'esperimento modello è che non è l'oggetto in sé che viene studiato, ma solo il suo modello. Di solito è materiale. Di solito, dopo aver introdotto il modello in un esperimento, lo studio diventa più complicato.

Metodo di estrapolazione

Gli scienziati sono impegnati in dettagliati studi teorici sui vari aspetti di un oggetto al fine di dimostrare la relazione tra un oggetto reale e uno artificiale, e quindi estrapolare i dati ottenuti. Si noti che il metodo di estrapolazione è che la conoscenza viene trasferita da un'area tematica a un'altra. Cioè, quello che conosciamo e studiamo, quello che ci è ancora sconosciuto. La funzione principale del metodo di estrapolazione è di ottimizzare il processo di conoscenza stesso. Inoltre, la stessa procedura di trasferimento della conoscenza solo a una parte è indipendente. Per inciso, include metodi come l'analogia, l'induzione, la matematica, la modellazione, le statistiche.

Tipi di simulazione al computer

Si noti che molti modelli. Nella modellizzazione al computer vengono utilizzati principalmente modelli matematici, di imitazione e grafici. Studiarli si basa su tre fasi. Al primo viene creato un modello, al secondo stadio viene studiato e al terzo i risultati della ricerca vengono applicati nella pratica. I modelli matematici sono modelli di segno che possono descrivere alcuni oggetti o processi in una relazione numerica. I modelli grafici sono una rappresentazione visiva di un oggetto o di un processo così complesso che è impossibile descriverli con un metodo diverso per la normale comprensione. Modelli di simulazione consente di osservare l'analogo di quale modello, di condurre esperimenti su di esso, di modificare i parametri. A causa del fatto che la tecnologia informatica sta migliorando ogni anno e i personal computer si stanno diffondendo con potenza e principali, enormi prospettive di sviluppo sorgono prima della modellazione. Con questo metodo di conoscenza Non puoi solo esplorare il mondo e vari processi, ma anche studiare la società umana.

Caratteristiche speciali

La caratteristica principale della simulazione al computer è che alcuni software sono molto importanti per questo. Il processo stesso viene eseguito con i suoi mezzi. Il software può essere universale o specializzato. Il software universale può essere utilizzato da quasi tutto, è di dominio pubblico. Ma a volte vengono creati programmi specializzati per l'esperimento che sono unici. Inoltre, la simulazione al computer è diversa in quanto qui diversi tipi si completano a vicenda. Quindi, se una formula matematica è troppo complessa e lunga e non può essere presentata per una comprensione sufficiente, vengono utilizzati modelli grafici o di simulazione. Si noti che a volte la visualizzazione del computer può essere molto più economica rispetto alla creazione di un prototipo di oggetto reale. Se i modelli sono troppo complessi ed è necessario indagare su ciascun elemento, utilizzare l'imitazione. Grazie ad un computer, è possibile riprodurre un certo ciclo di eventi temporanei e con l'aiuto di programmi speciali per elaborare una vasta gamma di informazioni. Qui è importante capire che un computer è lo strumento più potente per creare e studiare i modelli, ma ancora non può inventarli. Questo ruolo è ancora di proprietà dell'uomo. L'analisi astratta viene sempre eseguita dall'uomo.

Modellazione matematica

Abbiamo esaminato i tipi di modelli nella modellazione per capire che quest'area è molto diversa. Possono essere presentati come formule complesse, così come le immagini. Per riassumere, parliamo dei tipi di modellizzazione matematica. Può essere analitico, combinato o imitazione. Abbiamo già considerato quest'ultima specie, ma in un contesto leggermente diverso, ma non ci soffermeremo su di essa. La modellizzazione analitica è caratterizzata dal fatto che vari processi sono descritti sotto forma di relazioni funzionali, ad esempio integrale, algebrica, differenziale e così via. È anche una condizione logica molto importante. In questo caso, il modello analitico può essere studiato non solo con metodi analitici, ma anche con metodi numerici e qualitativi. La modellazione combinata include elementi di analisi e imitazione. Questo è un processo quando si verifica contemporaneamente. analisi e sintesi informazioni per combinarlo in qualcosa di complesso. Prima di costruire un modello combinato, tutti i componenti sono suddivisi in sottoprocessi. Molti di loro sono sostituiti da modelli analitici. Nei casi in cui ciò non è possibile, viene utilizzata la simulazione.

Abbiamo considerato tutti i possibili tipi di modelli nella modellazione. Da ciò capiamo quanto sia vario e complesso questo processo. Come esempi di tipi di modellazione, sono stati considerati i fenomeni più comuni.