Билеты по теории систем и системному анализу
Подождите немного. Документ загружается.
16) Основные свойства моделей
- целенаправленность - модель всегда отображает некоторую систему, т.е. имеет цель;
- конечность - модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и, кроме того,
ресурсы моделирования конечны;
- упрощенность - модель отображает только существенные стороны объекта и, кроме того,
должна быть проста для исследования или воспроизведения;
приблизительность - действительность отображается моделью грубо или приблизительно;
- адекватность - модель должна успешно описывать моделируемую систему;
- наглядность, обозримость основных ее свойств и отношений;
- доступность и технологичность для исследования или воспроизведения;
- информативность - модель должна содержать достаточную информацию о системе (в рамках
гипотез, принятых при построении модели) и должна давать возможность получить новую
информацию;
сохранение информации, содержавшейся в оригинале (с точностью рассматриваемых при
построении модели гипотез);
- полнота - в модели должны быть учтены все основные связи и отношения, необходимые для
обеспечения цели моделирования;
- устойчивость - модель должна описывать и обеспечивать устойчивое поведение системы, если
даже она вначале является неустойчивой;
- целостность - модель реализует некоторую систему (т.е. целое);
- замкнутость - модель учитывает и отображает замкнутую систему необходимых основных
гипотез, связей и отношений;
- адаптивность - модель может быть приспособлена к различным входным параметрам,
воздействиям окружения;
- управляемость (имитационность) - модель должна иметь хотя бы один параметр, изменениями
которого можно имитировать поведение моделируемой системы в различных условиях;
- эволюционируемость – возможность развития моделей (предыдущего уровня).
17) Жизненный цикл моделируемой системы
1) сбор информации об объекте, выдвижение гипотез, предмодельный анализ;
2) проектирование структуры и состава моделей (подмоделей);
3) построение спецификаций модели, разработка и отладка отдельных подмоделей, сборка
модели в целом, идентификация (если это нужно) параметров моделей;
4) исследование модели - выбор метода исследования и разработка алгоритма (программы)
моделирования;
5) исследование адекватности, устойчивости, чувствительности модели;
6) оценка средств моделирования (затраченных ресурсов);
7) интерпретация, анализ результатов моделирования и установление некоторых причинно-
следственных связей в исследуемой системе;
8) генерация отчетов и проектных (народно-хозяйственных) решений;
9) уточнение, модификация модели, если это необходимо, и возврат к исследуемой системе с
новыми знаниями, полученными с помощью модели и моделирования.
18) Компьютерное моделирование (этапы, пример)
Основные функции компьютера при моделировании систем:
- исполнение роли вспомогательного средства для решения задач, доступных и для обычных
вычислительных средств, алгоритмам, технологиям;
- исполнение роли средства постановки и решения новых задач, не решаемых традиционными
средствами, алгоритмами, технологиями;
- исполнение роли средства конструирования компьютерных обучающих и моделирующих сред
типа: "обучаемый - компьютер - обучающий", "обучающий - компьютер - обучаемый", "обучающий
- компьютер - группа обучаемых", "группа обучаемых - компьютер - обучающий", "компьютер -
обучаемый - компьютер";
- исполнение роли средства моделирования для получения новых знаний;
- исполнение роли "обучения" новых моделей (самообучение модели).
Компьютерное моделирование - основа представления знаний в ЭВМ (построения различных
баз знаний). Компьютерное моделирование для рождения новой информации использует любую
информацию, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ. Прогресс моделирования связан с
разработкой систем компьютерного моделирования, которые поддерживает весь жизненный
цикл модели, а прогресс в информационной технологии - с актуализацией опыта моделирования
на компьютере, с созданием банков моделей, методов и программных систем, позволяющих
собирать новые модели из моделей банка. Автономные подмодели модели обмениваются
информацией друг с другом через единую информационную шину - банк моделей, через базу
знаний по компьютерному моделированию. Особенность компьютерных систем моделирования -
их высокая интеграция и интерактивность. Часто эти компьютерные среды функционируют в
режиме реального времени.
Вычислительный эксперимент - разновидность компьютерного моделирования.
Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент становятся новым инструментом,
методом научного познания, новой технологией из-за возрастающей необходимости перехода от
исследования линейных математических моделей систем (для которых достаточно хорошо
известны или разработаны методы исследования, теория) к исследованию сложных и нелинейных
математических моделей систем (анализ которых гораздо сложнее)
Этапы компьютерного моделирования:
1) Постановка задачи:
- формулировка задачи.
- определение цели и приоритетов моделирования.
- сбор информации о системе, объекте моделирования.
- описание данных (их структуры, диапазона, источника и т.д.)
2) Предмодельный анализ:
- анализ существующих аналогов и подсистем.
- анализ технических средств моделирования (эвм, периферия).
- анализ программного обеспечения (языки программирования, пакеты прикладных
программ, инструментальные среды).
- анализ математического обеспечения (модели, методы, алгоритмы).
3) Анализ задачи (модели):
- разработка структур данных.
- разработка входных и выходных спецификаций, форм представления данных.
- проектирование структуры и состава модели (подмоделей).
4) Исследование модели:
- выбор методов исследования подмоделей.
- выбор, адаптация или разработка алгоритмов, их псевдокодов.
- сборка модели в целом из подмоделей.
- идентификация модели, если в этом есть необходимость.
- формулировка используемых критериев адекватности, устойчивости и чувствительности
модели.
5) Программирование (проектирование программы):
- выбор метода тестирования и тестов (контрольных примеров).
- кодирование на языке программирования (написание команд).
- комментирование программы.
6) Тестирование и отладка:
- синтаксическая отладка.
- семантическая отладка (отладка логической структуры).
- тестовые расчеты, анализ результатов тестирования.
- оптимизация программы.
7) Оценка моделирования:
- оценка средств моделирования.
- оценка адекватности моделирования.
- оценка чувствительности модели.
- оценка устойчивости модели.
8) Документирование:
- описание задачи, целей.
- описание модели, метода, алгоритма.
- описание среды реализации.
- описание возможностей и ограничений.
- описание входных и выходных форматов, спецификаций.
- описание тестирования.
- создание инструкций для пользователя.
9) Сопровождение:
- анализ применения, периодичности использования, количества пользователей, типа
использования (диалоговый, автономный и др.), анализ отказов во время использования модели.
- обслуживание модели, алгоритма, программы и их эксплуатация.
- расширение возможностей: включение новых функций или изменение режимов
моделирования, в том числе и под модифицированную среду.
- нахождение, исправление скрытых ошибок в программе, если таковые найдутся.
10) Использование модели.
Пример. Компьютерной (физической) моделью может служить простая модель броуновского
движения, получаемая генерацией компьютером нового случайного положения точки на экране и
траектории ее движения; при этом отметим, что сам "датчик случайных чисел компьютера (или
языка)" - это компьютерная модель, соответствующая математической модели распределения
случайной величины (обычно нормального распределения) или так называемой функции
распределения. Это распределение - псевдослучайное, получаемое по вполне
детерминированному алгоритму.