Введение
Каждый из нас знаком со словом «модель». Это слово присутствует во многих языках: в английском model, в итальянском modello. Происходит это слово от итальянского modellus (мера, образец).
Модель
Модель – это представление объектов реального или вымышленного мира и их свойств. Безусловно, она не обладает всеми свойствами того объекта, прототипом которого является.
Модели играют очень важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, зданий, машин и механизмов. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме. К примеру, модель автомобиля, корабля (см. рис. 1) и т. д. гораздо меньше по размеру и может различаться детализацией. Модель позволяет научиться правильно управлять объектом, ведь можно тестировать всевозможные варианты управления и действия этого объекта на его модели.
Рис. 1. Миниатюрные модели пожарной машины и парусного судна
Моделирование
Моделирование – процесс построения моделей. Модель в данном случае является как объектом изучения, так и средством изучения. Модель создается для того, чтобы:
- представить объект, воспроизвести его внешний вид и характерные особенности;
- понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
- научиться управлять объектом;
- прогнозировать последствия воздействия на объект и т. д.
Исходя из этих целей, моделью является упрощенное представление объекта, т. е. его макет. Макеты используются в самых различных областях. К примеру, в архитектуре макет – это объемно-пространственное представление проектируемого или уже существующего здания. Театральный макет – это также объемно-пространственное декоративное решение сцены для какого-либо спектакля. Один из видов макета – муляж.
Модели в виде муляжей часто используются в целях обучения (в каждом кабинете биологии присутствует модель опорно-двигательной системы человека, животного; в кабинете географии, как правило, присутствует макет нашей планеты – глобус, в кабинете математики – объемные изображения геометрических фигур и т. д.).
Всевозможные модели, муляжи часто используют и при создании художественных фильмов, особенно в комбинированных съемках. Также с муляжами и моделями мы можем столкнуться и в музеях (например, в зоологических музеях присутствуют муляжи различных представителей растительного и животного мира). Часто в музеях можно встретить модели, которые называют «биогруппа» (рис. 2). Биогруппа – это животные, представленные в окружении естественной обстановки, к примеру на фоне присущего представляемому виду животного ландшафта, местности. Также в музеях встречаются такие модели, как диорама. Диорама – это лентообразная, живописная картина с передним планом (сооружения, реальные и бутафорские предметы). Например, диорама Бородинского сражения, обороны Севастополя. Обычно диорамы наглядно представляют важнейшие исторические события.
Рис. 2. Биогруппа – муляжи животных, представленных в естественной среде обитания (Источник)
Модели часто используются при постройке судов, летательных аппаратов. Вначале при помощи модели проводится исследование их свойств, а затем уже происходит сама постройка. Выделяют следующие свойства моделей:
- адекватность;
- подробность;
- ценность.
Адекватность – это степень соответствия модели реальному объекту или процессу.
Из приведенных выше примеров понятно, что именно адекватность является одним из важнейших свойств, определяющих ценность модели.
Основный виды моделей
Модели делятся на следующие виды (см. рис. 3):
- материальные (натурные, имитационные);
- нематериальные (информационные);
- компьютерные (информационные и имитационные, реализованные на компьютере).компьютере).
Рис. 3. Основные виды моделей
Информационные (материальные) модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.
Имитационные модели
Имитационные модели – это такие модели, которые воспроизводят реальные процессы и объекты, например внешний вид объектов, их свойства. Примером подобного моделирования можно считать изобретение крыльев и попытку с их помощью подняться в воздух.
Но все же одно лишь внешнее сходство модели и объекта не гарантирует работоспособность. Часто это обыгрывается в различных литературных произведениях. Например, в фильме, снятом по мотивам повести-сказки «Старик Хоттабыч», есть эпизод, в котором Старик Хоттабыч пытается «по волшебству» создать телефонный аппарат, но создает его из цельного куска мрамора. Естественно, такой аппарат не будет работать.
Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами – разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов, тестов. Чтобы составить имитационную модель, необходимо:
- представить реальную систему (процесс) как совокупность взаимодействующих элементов;
- алгоритмически описать функционирование отдельных элементов;
- описать процесс взаимодействия различных элементов между собой и внешней средой.
К удачным примерам имитационного моделирования можно отнести моделирование зрительного аппарата человека на нейронном уровне. Использование знаний о природе, о функционировании различных биологических систем для решения технических задач привели к рождению в 60-х годах ХХ века новой науки – бионики. Бионика – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, т. е. формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Список литературы
1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 9 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
2. Босова Л.Л. Информатика: Рабочая тетрадь для 9 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
3. Астафьева Н.Е., Ракитина Е.А., Информатика в схемах. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
4. Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Информационные системы и модели – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005, 303 стр.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Интернет-портал Клякс@.net (Источник)
2. Интернет-сайт vplaksina.narod.ru (Источник)
3. Интернет-сайт «Гипермаркет знаний» (Источник)
4. Интернет-сайт «Информатика и программирование: Шаг за шагом» (Источник)
Домашнее задание
1. Глава 2, §2.1.1, 2.1.2, 2.1.3. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 9 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
2. Дайте определение понятию «модель» и приведите примеры моделей, используемых человеком в своей деятельности.
3. Что такое моделирование?
4. Назовите основные свойства моделей.
5. Назовите основные виды моделей и дайте краткую характеристику каждому из них.
