Презентация по информатике "компьютерное информационное моделирование". Компьютерное информационное моделирование Табличные информационные модели
1. Модели объектов и процессов
2. Классификация моделей
3. Основные этапы моделирования
Модель –упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.
Моделирование – построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.
Вопрос: Зачем создавать модель, почему бы не исследовать сам оригинал?
Во-первых, в реальном времени оригинал (прототип) может уже не существовать или его нет в действительности
Во-вторых, оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное, интересующее нас свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.
Моделированию поддаются
Для одного и того же объекта (процессе, явления) может быть создано бесчисленное множество моделей
Признаки классификации моделей:
- Область использования
- Учет временного фактора
- Отрасль знаний
- Способ представления
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
модели
учебные
Опытные
игровые
имитационные
КЛАССИФИКАЦИЯ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ
модели
динамические
статические
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПОСОБУ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
модели
информационные
вербальные
знаковые
некомпьютерные
компьютерные
информационные
Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.
знаковые
Знаковая модель
вербальные
Вербальная (лат. « verbalis » - устный) модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.
Виды информационных моделей по форме представления
словесные
геометрические
математические
структурные
логические
специальные
некомпьютерные
компьютерные
Геометрическая модель
Геометрическая модель
Геометрическая компьютерная модель
Словесная модель
Словесная модель
Математическая модель
Математическая модель
Составление математической модели во многих задачах моделирования очень существенная стадия.
Для оформления формул используется специальное приложение – Редактор формул Microsoft Equation .
Структурная модель
Структурная модель
Структура
структура
Логическая модель
Логическая модель
Специальные модели
Специальные модели
Компьютерная модель
Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.
Инструменты компьютерного моделирования – это техническое (Handware) и программное (Software) обеспечение.
I ЭТАП. Постановка задачи
Описание задачи
Цель моделирования
Анализ объекта
II ЭТАП. Разработка модели
Информационная модель
Знаковая модель
Компьютерная модель
III ЭТАП. Компьютерный эксперимент
IV ЭТАП. Анализ результатов моделирования
План моделирования
Технология моделирования
Компьютерное моделирование По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные. Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды. Этапы моделирования 1. Постановка задачи. 2. Разработка модели. 3. Компьютерный эксперимент. 4. Анализ результатов моделирования. Этап 1. Постановка задачи Описание задачи Цель моделирования Анализ объекта Этап 2. Разработка модели Информационная модель Знаковая модель Компьютерная модель Этап 3. Компьютерный эксперимент План моделирования Технология моделирования Этап 4. Анализ результатов моделирования Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели Постановка задачи Описание задачи Задача (или проблема) формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным. Главное на этом этапе – определить объект моделирования и понять. Что собой должен представлять результат. Формулировка цели моделирования Целями моделирования могут быть: познание окружающего мира, создание объектов с заданными свойствами («как сделать, чтобы…»), определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения («что будет, если…»), эффективность управления объектом (процессом) и т.д. Анализ объекта На этом этапе, отталкиваясь от общей формулировки задачи, четко выделяют моделируемый объект и его основные свойства. Поскольку в большинстве случаев исходный объект – это целая совокупность более мелких составляющих, находящихся в некоторой взаимосвязи, то анализ объекта будет подразумевать разложение (расчленение) объекта с целью выявления составляющих и характера связей между ними. Разработка модели На этом этапе выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т.е. информационная модель. Информационная модель Знаковая модель Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме, которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной. Компьютерная модель Существует большое количество программных комплексов, которые позволяют проводить исследование (моделирование)информационных моделей. Каждая среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных объектов, что обуславливает проблему выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения поставленной задачи. Компьютерный эксперимент План моделирования План моделирования должен отражать последовательность работы с моделью. Первыми пунктами в таком плане должны стоять разработка теста и тестирование модели. Тестирование – процесс проверки правильности модели. Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат. В случае несовпадения тестовых значений необходимо искать и устранять причину. Технология моделирования Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над компьютерной моделью. Анализ результатов моделирования. Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели В этом случае происходит анализ самой модели, поиск и исправление ошибок моделирования.
I этап Постановка задачи. I этап Постановка задачи. По характеру постановки все задачи можно разделить на три группы: К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него: «что будет, если?..». Например, будет ли сладко, если в чай положить две чайные ложки сахара? Вторая группа задач имеет такую формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется «как сделать, чтобы?..». Например, какого объема должен быть воздушный шар, наполненный гелием, чтобы он мог подняться вверх с грузом 100 кг? Третья группа – это комплексные задачи. Примером такого комплексного подхода может служить решение задачи о получении химического раствора заданной концентрации. Данный этап характеризуется двумя основными моментами: описание задачи; определение целей моделирования; 3.
Слайд 1
Компьютерное моделирование
Презентация Башмаковой Ульяны
Слайд 2
Компьютерная модель (англ. computer model), или численная модель (англ. computational model) - компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, суперкомпьютере или множестве взаимодействующих компьютеров(вычислительных узлов), реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.
Слайд 3
О компьютерном моделировании
компьютерные модели стали обычным инструментом математического моделирования и применяются в физике, астрофизике, механике, химии, биологии, экономике, социологии, метеорологии, других науках и прикладных задачах в различных областях радиоэлектроники, машиностроения, автомобилестроения и проч. Компьютерные модели используются для получения новых знаний о моделируемом объекте или для приближенной оценки поведения систем, слишком сложных для аналитического исследования.
Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т. н. вычислительные эксперименты, в тех случаях когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет определить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.
Слайд 4
Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов - сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Чем больше значимых свойств будет выявлено и перенесено на компьютерную модель - тем более приближенной она окажется к реальной модели, тем большими возможностями сможет обладать система, использующая данную модель. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.
Различают аналитическое и имитационное моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные) модели реального объекта в виде алгебраических, дифференциальных и других уравнений, а также предусматривающих осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. При имитационном моделировании исследуются математические модели в виде алгоритма(ов), воспроизводящего функционирование исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций.
Слайд 5
Преимущества компьютерного моделирования
Компьютерное моделирование дает возможность:
расширить круг исследовательских объектов - становится возможным изучать не повторяющиеся явления,явления прошлого и будущего,объекты,которые не воспроизводятся в реальных условиях;
визуализировать объекты любой природы,в том числе и абстрактные;
исследовать явления и процессы в динамике их развертывания;
управлять временем(ускорять,замедлять и т.д);
совершать многоразовые испытания модели,каждый раз возвращая её в первичное состояние;
получать разные характеристики объекта в числовом или графическом виде;
находить оптимальную конструкцию объекта, не изготовляя его пробных экземпляров;
проводить эксперименты без риска негативных последствий для здоровья человека или окружающей среды.
Слайд 6
Основные этапы компьютерного моделирования
Название этапа Исполнение действий
1. Постановка задачи и её анализ 1.1. Выяснить, с какой целью создается модель.1.2. Уточнить, какие исходные результаты и в каком виде следует их получить.
1.3. Определить, какие исходные данные нужны для создания модели.
2. Построение информационной модели 2.1. Определить параметры модели и выявить взаимосвязь между ними.2.2. Оценить, какие из параметров влиятельные для данной задачи, а какими можно пренебрегать.
2.3. Математически описать зависимость между параметрами модели.
34. Разработка метода и алгоритма реализации компьютерной модели 3.1. Выбрать или разработать метод получения исходных результатов.3.2. Составить алгоритм получения результатов по избранным методам.
3.3. Проверить правильность алгоритма.
4. Разработка компьютерной модели 4.1. Выбрать средства программной реализации алгоритма на компьютере.4.2. Разработать компьютерную модель.
4.3. Проверить правильность созданной компьютерной модели.
5. Проведение эксперимента 5.1. Разработать план исследования.5.2. Провести эксперимент на базе созданной компьютерной модели.
5.3. Проанализировать полученные результаты.
5.4. Сделать выводы насчет свойств прототипа модели.
Слайд 7
В процессы проведения эксперимента может выясниться, что нужно:
скорректировать план исследования;
выбрать другой метод решения задачи;
усовершенствовать алгоритм получения результатов;
уточнить информационную модель;
внести изменения в постановку задачи.
В таком случае происходит возвращение к соответствующему этапу и процесс начинается снова.
Слайд 8
Практическое применение Компьютерное моделирование применяют для широкого круга задач, таких как: анализ распространения загрязняющих веществ в атмосфере; проектирование шумовых барьеров для борьбы с шумовым загрязнением; конструирование транспортных средств; полетные имитаторы для тренировки пилотов; прогнозирование погоды; эмуляция работы других электронных устройств; прогнозирование цен на финансовых рынках; исследование поведения зданий, конструкций и деталей под механической нагрузкой; прогнозирование прочности конструкций и механизмов их разрушения; проектирование производственных процессов, например химических; стратегическое управление организацией; исследование поведения гидравлических систем: нефтепроводов, водопровода; моделирование роботов и автоматических манипуляторов; моделирование сценарных вариантов развития городов; моделирование транспортных систем; конечно-элементное моделирование краш-тестов; моделирование результатов пластических операций;
Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Презентацию на тему "Компьютерное моделирование" (10 класс) можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Информатика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 7 слайд(ов).
Слайды презентации
Слайд 1
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ГОУ средняя школа Фрунзенского района г. Санкт-Петербурга № 212 Учитель Информатики Селезнева Р.С.
Слайд 2
Модели объектов и процессов
Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении. Моделирование – построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений. Моделями объектов могут быть уменьшенные копии архитектурных сооружений либо художественных произведений, а также наглядные пособия в школьном кабинете и т. д. Модель может отражать нечто реально существующее, скажем, атом водорода. Солнечную систему, грозовой разряд. Классификация моделей Модели классифицируются по следующим признакам: Область использования Учет в модели временного фактора (динамики) Отрасль знаний Способ представления моделей
Слайд 3
Классификация по области использования
Модели Учебные Опытные
Научно-технические
Игровые Имитационные
Учебные модели – наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы. Опытные модели – уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Пример, модель корабля испытывается в бассейне для определения устойчивости судна при качке. Научно-технические модели – для исследования процессов и явлений. Пример, прибор имитирующий разряд молнии. Игровые модели – это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Они как бы репетируют поведение объекта в различных ситуациях. Имитационные модели – эксперимент, который имитирует реальность. Пример, предположим, в школе хотят ввести новый предмет. Выбирают ряд школ для эксперимента, а затем проверяют результаты.
Слайд 4
КЛАССИФИКАЦИЯ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ И ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
МОДЕЛИ Статические Динамические
Статическая модель - одномоментный срез информации по объекту. Пример, обследование школьников в стоматологической поликлинике дает картину состояния их ротовой полости на данный момент времени. Динамическая модель – позволяет увидеть изменения объекта во времени. Пример. Карточка ученика из стоматологической поликлиник за многие годы.
Слайд 5
Классификация по способу представления
Материальные Информационные Знаковые Вербальные Компьютерные Некомпьютерные
Слайд 6
Материальные модели – воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение. Пример. Детские игрушки, чучела птиц, карты по истории, географии, макет ракеты и т.д. Информационные модели – их нельзя увидеть воочию и потрогать, они не имеют материального воплощения. Они строятся только на информации. Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления. Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме. Пример, поведение человека при переходе улицы. Человек анализирует ситуацию, а потом предпринимает действия. Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т.е. средствами любого формального языка. Пример, рисунки, тексты, графики и схемы. Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды. Пример, компьютерная программа (музыкальный редактор), который позволяет набрать нотный текст, распечатать его, сделать аранжировку.
