Модели решения функциональных и вычислительных задач

Введение

Проблемы, решаемые людьми в их различной профессиональной деятельности, могут быть поделены на следующие виды:

1. Проблемы или задачи вычислительного характера.
2. Проблемы или задачи функционального характера.

Целью вычислительных задач является определение параметрических характеристик, информационная обработка, путём различных вычислительных операций. Функциональные задачи подразумевают поиск решений при осуществлении управленческих функций, выполнении проектных работ. Это может быть, к примеру, управление работой торговых организаций, составление плана изготовления товаров, управление грузоперевозками и тому подобное.

Модели решения функциональных и вычислительных задач

Процедура решения задач при помощи построения модели изображена на рисунке ниже:

Рисунок 1. Процедура решения задач при помощи построения модели. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Под реальным объектом понимается объект, подлежащий исследованию. Он может быть системой, явлением или процессом. Моделью является материальный или виртуальный объект, замещающий реальный объект при его изучении и сохраняющий при этом его основные параметры. Моделированием является исследовательский процесс реального объекта при помощи сформированной модели. Исходный объект в этом случае считается прототипом или оригиналом. Натурным моделированием называется выполнение исследований на реальном объекте и затем проведение обработки итогов экспериментов.

Имитационным моделированием является методика, позволяющая формировать модели, которые описывают процессы таким образом, как будто они происходят на самом деле. Под физическим моделированием понимается методика экспериментального исследования разных физических процессов, основанная на их физических аналогах, то есть физических моделях.

Математическим моделированием является процесс определения соответствия исследуемому объекту некого математического объекта, именуемого математической моделью, и процесс исследования такой модели, позволяющий определить параметрические характеристики исследуемого реального объекта.

Моделирование можно выполнять не только для материальных объектов, но и для процессов. К примеру, проектировщики применяют аэродинамические трубы с целью воспроизводства в лабораторной обстановке условий реального воздушного полёта самолёта. Формируется модель полёта самолёта, то есть создание условий, аналогичным тем, которые возникают в реальных полётных условиях. При таком моделировании имеется возможность измерить нагрузки на корпус, проверяются прочностные параметры самолёта и так далее.

Модель воспроизводит не полный набор свойств реального объекта, а только наиболее важные в его будущем использовании. По этой причине главным понятием моделирования считается целевая установка. То есть целью моделирования является определение будущей цели. Цель задаёт те свойства реального объекта, которые необходимо прежде всего воспроизвести в его модели. Проще говоря, моделью является упрощённый аналог реального объекта, отражающий главные свойства исследуемого реального объекта и соответствующий целям моделирования.

Построение модели используют тогда, когда применение реального объекта по различным причинам является затруднённым или просто невозможным. К таким причинам могут быть отнесены:

1. Очень большие или очень маленькие габариты объекта. Например, размеры Солнечной системы и молекулярные или размеры атома.
2. Исследуемый процесс происходит с очень большой скоростью, например, выгорание топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания, или с очень маленькой скоростью, например, возникновение живых существ на планете Земля.
3. Изучение реального объекта может угрожать жизни и здоровью людей, к примеру, взрыв атомной бомбы.
4. Реальный объект может получить повреждения или быть уничтожен при проведении исследований. Например, проверка прочности фюзеляжа самолёта.

Процесс моделирования используется как для исследований объекта, так и для иллюстрации его возможностей. Один и тот же объект может иметь много разнообразных моделей. К примеру, если объектом исследования является планета Земля, то для моделирования её внешних форм может быть использован простой мяч для игры в футбол. Чтобы смоделировать местоположение материков Земли, может быть использован глобус. Если разместить глобус как элемент модели Солнечной системы, то можно воспроизвести траекторию перемещения Земли по своей орбите вокруг Солнца. Итоговый выбор типа модели определяется её предназначением, то есть целью моделирования, которая определяется согласно решаемой задаче.

С другой стороны, единая модель способна представить различные объекты. Общеизвестно, что математические модели процесса заражения людей инфекционной болезнью и процесса радиоактивного распада могут быть одинаковыми по их описанию, хотя сами эти процессы являются различными.

Главным предназначением и достоинством модели является то, что в ней концентрируются базовые свойства реального объекта, подлежащие исследованию в конкретной постановке задачи. Отсев второстепенных параметров объекта при формировании модели является очень важным моментом, так как их присутствие в реальном объекте вызывает определённый «шум» в виде помех, на фоне которых становится более трудным определить исследуемые свойства и закономерности.

Другим преимуществом модели является возможность несложными методами менять её характеристики, подвергать её определённым воздействиям для изучения их последствий. В реальности добыть подобные данные существенно сложнее, а часто вообще нереально.

Классификация моделей по сфере присутствующих в них знаний, подразделяет все модели на:

• Физические.
• Биологические.
• Социальные.
• Экономические.