WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«Методы и технологии моделирования Все многообразие способов моделирования, рассматриваемого теорией моделирования, можно условно разделить группы. Аналитическое моделирование ...»

Тема 16 Методы и технологии моделирования. Информационная модель

объекта

Методы и технологии моделирования

Все многообразие способов моделирования, рассматриваемого теорией моделирования, можно

условно разделить группы .

Аналитическое моделирование заключается в построении модели, основанной на описании

поведения объекта или системы объектов в виде аналитических выражений — формул. При таком

моделировании объект описывается системой линейных или нелинейных алгебраических или

дифференциальных уравнений, решение которых может дать представление о свойствах объекта. К полученной аналитической модели, с учетом вида и сложности формул применяются аналитические или приближенные численные методы. Реализация численных методов обычно возлагается на вычислительные машины, обладающие большими вычислительными мощностями. Тем не менее, применение аналитического моделирования ограничено сложностью получения и анализа выражений для больших систем .

Имитационное моделирование предполагает построение модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе какого-либо его физического или информационного принципа. Это означает, что внешние воздействия на модель и объект вызывают идентичные изменения свойств оригинала и модели. При таком моделировании отсутствует общая аналитическая модель большой размерности, а объект представлен системой, состоящей из элементов, взаимодействующих между собой и с внешним миром. Задавая внешние воздействия, можно получить характеристики системы и провести их анализ. В последнее время имитационное моделирование все больше ассоциируется с моделированием объектов на компьютере, что позволяет в интерактивном режиме исследовать модели самых разных по природе объектов .

При имитационном моделировании воспроизводится алгоритм функционирования системы во времени – поведение системы; причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания, что позволяет по исходным данным получить дающие возможность оценить характеристики системы сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени. Основным преимуществом имитационного моделирования является возможность решения сложных задач .

Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные и другие воздействия, которые часто создают трудности при аналитических исследованиях .

В настоящее время имитационное моделирование – наиболее эффективный метод исследования систем, а часто единственный, практически доступный метод получения информации о поведении системы .

Эвристическое моделирование – разновидность инновационного моделирования, заключающаяся в стремлении человека воспроизвести то, что однажды уже привело его случайно к успеху. Этот вид моделирования представляет собой механизм самообучения человека на собственном положительном опыте .

Эволюционное моделирование - направление в математическом моделировании, объединяющее компьютерные методы моделирования биологических процессов эволюции, а также другие, идеологически близкие направления в математическом программировании, использующие эвристические методы и эволюционный принцип. Инструментами эволюционного моделирования являются генетические алгоритмы, генетическое программирование, эволюционные стратегии, эволюционное программирование, а также искусственные нейронные сети, нечеткая логика .





Типы информационных моделей Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы.

Для отражения систем с различными структурами используются различные типы информационных моделей:

табличные, иерархические и сетевые .

Табличные информационные модели Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее .

В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств - в других столбцах. Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, когда перечень объектов размещается в первой строке таблицы, а значения их свойств - в последующих строках .

В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы .

Пример табличной информационной Наименование устройства Цена (в у.е.) модели "Цены устройств компьютера". В Системная плата 80 первом столбце таблицы будет содержаться Процессор Celeron (1 ГГц) 70 перечень однотипных объектов (устройств, Память DIMM 128 Мб 15 входящих в состав компьютера), а во Жесткий диск 40 Гб 130 втором - интересующее нас свойство Дисковод 3,5" 14 (например, цена). Построенная табличная Видеоплата 16 Мб 30 модель позволяет оценить долю стоимости Монитор 15" 180 отдельных устройств в цене компьютера и Звуковая карта 16 битов 30 приобрести за минимальную цену Дисковод CD-ROM x52 40 компьютер в наиболее производительной Корпус 25 конфигурации. Клавиатура 10 Мышь 5 Табличные информационные модели проще всего строить и исследовать на компьютере с помощью электронных таблиц и систем управления базами данных. Визуализируем полученную табличную модель путем построения диаграммы в электронных таблицах .

Анализ модели показывает, что увеличение расходов на приобретение более быстрого процессора и увеличение объема оперативной памяти не приведут к заметному увеличению цены компьютера, но позволят существенно повысить его производительность .

Представление объектов и их свойств в форме таблицы часто используется в научных исследованиях. Так, на развитие химии и физики решающее влияние оказало создание Д. И .

Менделеевым в конце XIX века периодической системы элементов, которая представляет собой табличную информационную модель. В этой модели химические элементы располагаются в ячейках таблицы по возрастанию атомных весов, а в столбцах - по количеству валентных электронов, причем по положению в таблице можно определить некоторые физические и химические свойства элементов .

Иерархические информационные модели Нас окружает множество различных объектов, каждый из которых обладает определенными свойствами. Однако некоторые группы объектов имеют одинаковые общие свойства, которые отличают их от объектов других групп .

Группа объектов, обладающих одинаковыми общими свойствами, называется классом объектов. Внутри класса объектов могут быть выделены подклассы, объекты которых обладают некоторыми особенными свойствами, в свою очередь подклассы могут делиться на еще более мелкие группы и так далее. Такой процесс систематизации объектов называется процессом классификации .

В процессе классификации объектов часто строятся информационные модели, которые имеют иерархическую структуру. В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система и так далее .

Статическая иерархическая модель .

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня. На первом уровне может располагаться только один элемент, который является "вершиной" иерархической структуры .

В иерархической модели, классифицирующей компьютеры, имеются три уровня. На первом, верхнем, уровне располагается элемент Компьютеры, в него входят три элемента второго уровня Суперкомпьютеры, Серверы и Персональные компьютеры. В состав последнего входят три элемента третьего, нижнего, уровня Настольные, Портативные и Карманные компьютеры .

Изображение информационной модели в форме графа. Граф является удобным способом наглядного представления структуры информационных моделей. Вершины графа (овалы) отображают элементы системы .

Элементы верхнего уровня находятся в отношении "состоять из" к элементам более низкого уровня. Такая связь между элементами отображается в форме дуги графа (направленной линии в форме стрелки). Графы, в которых связи между объектами несимметричны (как в данном случае), называются ориентированными .

Изобразим иерархическую модель, классифицирующую компьютеры, в виде графа .

Полученный граф напоминает дерево, которое растет сверху вниз, поэтому иерархические графы иногда называют деревьями .

Динамическая иерархическая модель. Для описания исторического процесса смены поколений семьи используются динамические информационные модели в форме генеалогического дерева. В качестве примера можно рассмотреть фрагмент (X-XI века) генеалогического дерева династии Рюриковичей .

Сетевые информационные модели Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер .

Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская) .

Построим граф, который отражает структуру глобальной сети Интернет. Вершинами графа являются региональные сети .

Связи между вершинами носят двусторонний характер и поэтому изображаются ненаправленными линиями (ребрами), а сам граф поэтому называется неориентированным .

Представленная сетевая информационная модель является статической моделью. С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча между игроками в коллективной игре (футболе, баскетболе и так далее) .






Похожие работы:

«Правительство Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" Кафедра Системного Программирования Атаманова Анна Михайловна Скрытые Мар...»

«ДК 004.4 К 32.973.26-018.2 Rod Stephens Essencial Algorithms: F Practical Approach to Computer Algorithms © 2013 by John Wiley & Sons, Inc., Indianapolis, Indiana. All rights reserved. Authorised translation from the English language edition published by John Wiley & Sons L...»

«Содержание Рег Инструкции, информации C79000-R8500-C407 Предложения/исправления Рук-во по эксплуатации: С79000-B8500-C260-07 Центральное устройство C79000-B8500-C262-05 S – процессор 921 C79000-B8500-C348-04 R – процессор 922 SIMATIC S5 C79000-B8500-C615-02...»

«Микропроцессорный регулятор (блок управления) температуры центрального отопления "АТОС" Инструкция пользователя 1. Предназначение Регулятор "Атос" предназначен для регулировки работы вентилятора, а также насоса (включение или выключение). У регулятора есть дополнительный выход для подключения комнатного тер...»

«встраиваемые системы Микропроцессоры с функциональностью промышленных компьютеров Промышленные компьютеры получают широкое распространение в том случае, если проект требует высокой вычислительной мощности и слож ного пользовательского интерфейса на уровне ОС Windows или Linux. Но у них есть и недостатки:...»

«Программные продукты и системы и алгоритмы № 1, 2014 г. УДК 519.682.3 Т-СИСТЕМА С ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРОЙ. АДАПТИВНАЯ МОДЕЛЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ С ОПТИМИЗАЦИЕЙ ПО ИСПОЛЬЗУЕМЫМ РЕСУРСАМ В.А. Роганов, научный сотрудн...»

«Доклад по теме: Администрирование локальных сетей. Жгулев С.В. Королев 2003 Администрирование локальных сетей. 2 Оглавление. Администрирование локальных сетей Удаленное управление Управление питание...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.