Моделирование как метод познания. - раздел Информатика, Основы информатики В Своей Деятельности, Художественной, Научной, Практической Человек Часто Соз...
В своей деятельности, художественной, научной, практической человек часто создает некий заменитель той системы, процесса или явления, с которым ему приходиться иметь дело. Целью подобной замены является изучение поведения некоторого объекта (от лат. objection—предмет), интересующего человека, в условиях более доступных (в познавательном плане) для организации и проведения подобных исследований, чем изучение оригинала в реальных условиях его эксплуатации. Это позволяет сформировать следующее утверждение:
Определение. объектом исследования может быть все то, на что направлена человеческая деятельность, т.е. любое событие, явление, субъект, предмет, система, связи, информация и т.д., иными словами любые материальные и нематериальные образования, которое в том или ином аспекте интересуют человека в процессе выполнения им своей деятельности.
Пример:
§ объект — Земля, и её заменитель — глобус;
§ объект — уголок природы, и его заменитель — картина или описание данного уголка природы;
§ объект — самолет, и его заменитель — модель самолета;
§ объект — железнодорожный вокзал, и его заменитель — расписание поездов;
§ объект — химический процесс, и его заменитель — формула химической реакции;
§ объект — токарный станок, и его заменитель — функциональная схема токарного станка и т.д.
Любой объект имеет большое количество различных свойств и характеристик, которые могут заинтересовать человека. Именно для выявления этих свойств и производится замена объекта-оригинала другим объектом, причем каждый раз подобная замена осуществляется с той или иной целью — для упрощения представления об оригинале; для изучения процессов, происходящих в нем и, в зависимости от этих целей, в заменителе отражаются те или иные свойства объекта-оригинала в рамках поставленной задачи его исследований.
Определение. Модельюисходного объекта, процесса или явления называется некий новый объект, который отражает все существенные свойства исходного объекта, процесса или явления.
Примечание.
Один и тот же объект-оригинал может иметь множество моделей, а разные объекты-оригиналы могут описываться одной и той же моделью.
Определение. Метод опосредованного познания, при котором изучаемый объект-оригинал находится в некотором соответствии с другим объектом-моделью, при этом модель способна в том или ином отношении замещать оригинал на некоторых стадиях познавательного процесса, называется методом моделированияили простомоделированием.
Стадии познания, на которых происходит такая замена, а также формы соответствия модели и оригинала могут быть различными:
§ Моделирование как познавательный процесс, содержащий переработку информации, поступающей из внешней среды, о происходящих в ней явлениях, в результате чего в сознании появляются новые образы, новые знания, соответствующие изучаемым объектам, которые в данном случае представляют собой внешнюю среду с любые объекты в ней находящиеся;
§ Моделирование, заключающееся в построении некоторой системы-модели (вторичной системы), связанной определенными соотношениями подобия с системой-оригиналом (исходной исследуемой системой), причем в этом случае отображение одной системы в другую является средством выявления зависимостей между двумя системами, отраженными в соотношениях подобия, а не результатом непосредственного изучения поступающей информации.
Любой объект может рассматриваться как целостная система, и любая система, являющаяся совокупностью взаимосвязанных элементов, может быть рассмотрена как отдельный объект.
Пример: модель молекулы вещества при изучении свойств самого вещества — это объект, но если модель построена для изучения свойств взаимодействия и строения атомов, ядра этой молекулы — то в этом аспекте подобная модель должна рассматриваться как система.
Определение. Система — это:
§ Внутренне организованная целостность, элементы которой взаимосвязаны так, что возникает, как минимум, одно новое качество, не свойственное ни одному из элементов этой целостности;
§ Организованное множество структурных элементов, взаимосвязанных и выполняющих определенные функции;
§ Любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как совокупность разнородных элементов (объектов), объединенных для достижения определенного результата.
Определение. Элемент системы — составная часть системы, объект, выполняющий определенные функции в системе и в рамках данной задачи не подлежащий дальнейшему делению на части. В зависимости от вида системы элементами могут быть предметы, свойства, состояния, связи, отношения, этапы, циклы, уровни функционирования и развития.
Определение. Структура системы — выделение в системе элементов и связей между элементами, то есть определение того, как элементы соотносятся друг с другом.
Определение. Подсистема— совокупность элементов системы с их взаимосвязями. Это самостоятельная часть системы, цель которой подчинена цели функционирования системы в целом. Процесс расчленения системы на подсистемы называется декомпозиция системы.
Любая система обладает рядом основополагающих свойств:
§ целостность и делимость. С одной стороны, система – это совокупность объектов, которые могут быть рассмотрены как единое целое, мысленно ограниченное в пространстве или времени. С другой стороны, в системе могут быть выделены составляющие ее элементы. Удаление из системы элемента изменяет ее свойства.
§ структурность(взаимосвязность элементов). Характеристики системы, ее поведение зависят не только от свойств составляющих ее элементов, но и от способа их взаимосвязи, то есть от структуры системы.
§ неоднозначность соответствия «система – структура системы». Поскольку структура – это только некоторая характеристика системы, то и в зависимости от целей системы, можно выделить разные связи, признаки и свойства системы в качестве структурных. То есть в общем случае однозначного соответствия между системой и ее структурой нет.
§ интегративность. Системе присущи интегративные (системные) свойства, которые не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности, но зависят от их свойств.
§ иерархичность. При изменении цели (задач) исследования каждый элемент или совокупность нескольких элементов системы могут рассматриваться как новые системы (подсистемы), а исследуемая система – как элемент более широкой системы (надсистемы).
§ взаимодействие со средой. Система проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой.
Итак, признаком системы является ее целостное функционирование. Система является не набором отдельных элементов, а совокупностью взаимосвязанных элементов. Состояние системы характеризуется ее структурой, то есть составом и свойствами элементов, их отношениями и связями между собой. Если структура системы меняется, то система может перестать функционировать как целое.
Псковский... государственный политехнический институт...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Моделирование как метод познания.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Издательство СПбГПУ
УДК 681.3 (075)
Рекомендовано к изданию
Научно-методическим советом
Псковского государственного политехнического института
Рецензенты:
- Ил
Часть. 1. Основы информатики
1. Информация и информационные процессы
Основные понятия:
информация, информационные процессы, информационное общество, и
Часть 2. Информационные технологии
7. Технологии обработки текстовой информации
Основные понятия:
текстовый редактор и процессор, Формат текстового файла, Т
Свойства информации.
К информации предъявляется ряд требований, т.е. любая информация должна обладать определенными свойствами:
§ Полнотаиликачество информации,
Методы обработки данных.
Для того, чтобы на основе полученных данных, то есть зарегистрированной информации, принять какое-нибудь решение, необходимо произвести с да
Структуры данных.
Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Различают три основных вида структур: линейн
Информационные процессы.
Определение. Информационный процесс – это процесс восприятия, накопления, хранения, обработки и передачи информации.
§ Процессы восприятия, храненияи
Информационные основы процессов управления.
Чтобы говорить об процессах управления необходимо понять, что из себя представляет система управления.
Определение. Система – это упорядоченная совокупность разнородных эл
Аналоговая (непрерывная) и дискретная формы представления.
Информация — очень емкое понятие, в которое вмещается весь мир: все разнообразие вещей и явлений, вся история, все тома научных исследований, творения поэтов и прозаиков. И все это
Десятичная и двоичная формы представления.
Как уже отмечалось, дискретность— это случай, когда объект или явление имеет конечное (счетное) число разнообразий. Чтобы выделить конкрет
Экспоненциальная формы представления информации.
Для представления очень маленьких или очень больших чисел их стандартное позиционное представление становится нечитаемым и трудно употребимым для проведения вычислительных действий над такими числа
Системы счисления.
Определение. Системой счисления называется совокупность символов (цифр) и правил их использования для представления чисел.
Существует два вида систем счисления:
§
Системы счисления, используемые в компьютере.
Позиционный принцип используется и при записи двоичных чисел. В этом случае коэффициентами при степенях числа 2 будут двоичные цифры 0 и 1. Число 5279 в двоичной системе счисления
A Max(N)=2N–1
§ Целые числа со знаком — Добавление отрицательных значений приводит к появлению некоторых новых свойств. Ровно половина из всех 2N чисел теперь
Двоичное сложение.
Сложение двоичных чисел подобно сложению десятичных. В обоих случаях операции начинаются с обработки наименьших значащих цифр, расположенных в крайней справа позиции. Если результат сложения наимен
Двоичное вычитание.
Двоичное вычитание подобно десятичному вычитанию. Как и в случае сложения, различие выполнения вычитания в двоичной и десятичной форме состоит лишь в особенностях поразрядных операций.
Выч
Двоичное умножение.
Двоичное и десятичное умножение, так же, как двоичное и десятичное сложение или вычитание, во многом похожи. Умножение – это быстрый способ сложения нескольких одинаковых чисел. Умножение выполняет
Двоичное деление.
Деление — это операция, обратная умножению. Иначе говоря, при делении операцию вычитания повторяют до тех пор, пока уменьшаемое не станет меньше вычитаемого. Число этих повторений показывает, сколь
Двоичное вычитание с использованием дополнительных кодов.
При реализации двоичной арифметики в современных процессорных элементах ЭВМ необходимо учитывать, что возможности аппаратной «двоичной электроники» не позволяют непосредственно осуществлять операци
Логические выражения.
С помощью основного набора булевых операций можно построить более сложные логические высказывания.
Пример: Построим логическое выражение из простых логических опера
Логический элемент ИЛИ-НЕ.
Логический элемент ИЛИ-НЕреализует сложную двухступенчатую логическую операциюдля двух сигналов и обозначается на схеме сл
Построение сумматоров на логических элементах.
Наличие логических элементов, реализующих логические операции, позволяет реализовать простейшие операции двоичной арифметики, а именно операции сложения и вычитания (через сложение с использованием
Архитектура компьютера.
Определение. Компьютер [13]) (от англ. computer— вычислитель) — это программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данн
Системный блок.
Основным аппаратным компонентом компьютера является системная или материнская (MotherBoard) плата. На системной плате реализована магистраль обм
Микропроцессоры ПК.
Определение. Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логическ
Оперативная память
Определение. Оперативная память (ОЗУ—оперативное запоминающее устройство, от англ. RAM—Random Access Memory—память с прои
Магнитные накопители.
Умагнитныхнакопителей принцип записи информации основан на явлении намагничивания ферромагнетиков магнитным полем, хранение информации связано с длительным сохранением этой намагн
Оптические накопители.
Оптическийпринцип записи и считывания информации основан на изменении угла отражения лазерного луча от поверхности оптическогодиска (поэтому оптич
Клавиатура.
Определение. Клавиатура— это устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительны
Манипуляторы.
Для ввода графической информации и для работы с графическим интерфейсом программ используются координатные устройства ввода информации: манипуляторы (мышь, трекбол и др.), джойстики, сен
Аудиоадаптер.
Определение. Аудиоадаптер (Sound Blasterилизвуковая плата) это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать про
Монитор.
Определение. Монитор — это универсальное устройство вывода информации, подключаемое к видеокарте (видеоадаптеру). Видеокарта непосредственно упра
Принтер.
Принтер предназначен для вывода на бумагу (создание «твердой копии») числовой, текстовой и графической информации. По пр
Прикладное ПО.
Прикладное программное обеспечение предназначено для разработки и выполнения конкретных задач (приложений) пользователя. Прикладное ПО работает под управлением
Файловая система и файловая структура.
Все программы и данные хранятся на устройствах внешней памяти компьютера в виде файлов.
Определение. Файл (file – папка) — это им
Правовая охрана программ и данных.
4.9.1.Лицензионные, условно бесплатные и бесплатные программы,
Программы по их юридическому статусу можно разделить на три большие группы: лицензионные, у
Понятие о технологии информационного моделирования.
Бурное развитие компьютерных технологий, расширение возможностей средств вычислительной техники, появление быстродействующих вычислительных систем, новых языков программирования с расширенными вычи
Алгоритм. Формальное исполнение алгоритмов.
Любая задача характеризуется известными величинами (исходными данными) и отношениями между ними, и величинами или отношениями, значения которых неизвестны и должны быть определены
Свойства алгоритмов.
Все алгоритмы обладают рядом свойств. Приведем основные свойства алгоритмов [21]):
§ Массовость алгоритмаопределяет возможност
Способы записи алгоритма.
Существуют три основных способа записи или представления алгоритма:Словесное описание, Описание на алгоритмическом языке, Структурная схема (графическая схема) [22])
Алгоритм 2.
алг
нач
если корень слова начинается со звонкой согласной
I то на конце приставки написать «з»
I иначе на конце приставки напи
Методы разработки алгоритмов.
Существуют два основных метода разработки алгоритмов — метод последовательной детализациии сборочный метод,
§ Метод последовательной детализаци
Средства создания программ.
Исходная программа является обычным текстом, поэтому для ее записи используются текстовые редакторы.
Чтобы получить работающую программу, надо этот текст либо автоматическ
Базовые элементы алгоритмических языков программирования.
Любой язык программирования характеризуется определенным набором конструктивных элементов. К таким базовым элементам, в частности, относятся: Алфавит и служебные слова, Структура программы,
Основные типы данных.
Данные могут быть простымиисложными. Типы данных подразделяются на простыеиструктурированныеилиструктуры
Подпрограммы.
Если группа одних и тех же действий повторяется в разных местах программы, то целесообразно их выделить в подпрограмму.
Определение. Подпрограмма— это часть программы, офо
Технологии программирования.
Определение. Технология программирования — это система методов, способов и приемов разработки и отладки программы.
В настоящее время нашли широкое применение следующие тех
Пособие для поступающих в вуз.
Под общей редакцией к.т.н., доцента В.С. Белова
Технический редактор В.С. Белов
Компьютерная верстка: авторский коллектив
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов