โครงสร้างและขั้นตอนหลักของกระบวนการสร้างแบบจำลอง การสร้างแบบจำลองระบบ ขั้นตอนหลักของการสร้างแบบจำลองระบบ

ก่อนที่จะสร้างแบบจำลองของวัตถุ (ปรากฏการณ์ กระบวนการ) จำเป็นต้องระบุองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบและการเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น (ดำเนินการวิเคราะห์ระบบ) และ "แปล" (แสดง) โครงสร้างผลลัพธ์ให้เป็นรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า - จัดทำข้อมูลให้เป็นทางการ

การสร้างแบบจำลองของระบบใด ๆ เป็นไปไม่ได้หากไม่มีการเตรียมการเบื้องต้น ในความเป็นจริง การทำให้เป็นทางการเป็นขั้นตอนแรกและสำคัญมากของกระบวนการสร้างแบบจำลอง แบบจำลองสะท้อนถึงสิ่งสำคัญที่สุดในวัตถุ กระบวนการ และปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษาอยู่ ตามวัตถุประสงค์ที่ระบุไว้ของการสร้างแบบจำลอง นี่คือคุณสมบัติหลักและวัตถุประสงค์หลักของโมเดลต่างๆ

การทำให้เป็นทางการเป็นกระบวนการในการระบุและแปลโครงสร้างภายในของวัตถุ ปรากฏการณ์ หรือกระบวนการเป็นโครงสร้างข้อมูลเฉพาะ - แบบฟอร์ม

ตัวอย่างเช่น,คุณรู้จากหลักสูตรภูมิศาสตร์ของคุณว่าความแรงของแรงสั่นสะเทือนมักจะวัดจากระดับสิบ ที่จริงแล้ว เรากำลังเผชิญกับแบบจำลองที่ง่ายที่สุดในการประเมินความแรงของปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้ แท้จริงแล้วทัศนคติ "แข็งแกร่งขึ้น"การดำเนินงานในโลกแห่งความเป็นจริง ที่นี่ถูกแทนที่ด้วยความสัมพันธ์อย่างเป็นทางการ "มากกว่า",ความหมายในชุดของจำนวนธรรมชาติ: ตัวสั่นที่อ่อนแอที่สุดสอดคล้องกับหมายเลข 1, ตัวที่แข็งแกร่งที่สุด - 10 ผลลัพธ์ที่ได้คือชุดตัวเลข 10 ตัวที่เรียงกันเป็นแบบจำลองที่ให้แนวคิดเกี่ยวกับความแรงของตัวสั่น

ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง

ก่อนที่จะเริ่มทำงานใด ๆ คุณต้องจินตนาการถึงจุดเริ่มต้นและแต่ละจุดของกิจกรรมรวมถึงขั้นตอนโดยประมาณอย่างชัดเจน เช่นเดียวกันอาจกล่าวได้เกี่ยวกับการสร้างแบบจำลอง จุดเริ่มต้นที่นี่คือต้นแบบ อาจเป็นวัตถุหรือกระบวนการที่มีอยู่หรือได้รับการออกแบบ ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างแบบจำลองคือการตัดสินใจโดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับวัตถุนั้น

(ในการสร้างแบบจำลองจุดเริ่มต้นคือ - ต้นแบบซึ่งสามารถเป็นได้เฉพาะอ็อบเจ็กต์หรือกระบวนการที่มีอยู่หรือได้รับการออกแบบเท่านั้น ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างแบบจำลองคือการตัดสินใจโดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับวัตถุ)

โซ่มีลักษณะเช่นนี้

ลองอธิบายเรื่องนี้ด้วยตัวอย่าง

ตัวอย่างของการสร้างแบบจำลองเมื่อสร้างวิธีการทางเทคนิคใหม่คือประวัติความเป็นมาของการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศ เพื่อให้การบินในอวกาศเป็นจริง ต้องแก้ไขปัญหาสองประการ: เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงและเพื่อให้แน่ใจว่ามีความก้าวหน้าในอวกาศที่ไม่มีอากาศ นิวตันพูดถึงความเป็นไปได้ในการเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลกในศตวรรษที่ 17 K. E. Tsiolkovsky เสนอให้สร้างเครื่องยนต์ไอพ่นสำหรับการเคลื่อนที่ในอวกาศซึ่งใช้เชื้อเพลิงจากส่วนผสมของออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนซึ่งปล่อยพลังงานจำนวนมากระหว่างการเผาไหม้ เขารวบรวมแบบจำลองเชิงพรรณนาที่ค่อนข้างแม่นยำของยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ในอนาคต พร้อมภาพวาด การคำนวณ และการให้เหตุผล

เวลาผ่านไปไม่ถึงครึ่งศตวรรษนับตั้งแต่แบบจำลองเชิงพรรณนาของ K. E. Tsiolkovsky กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างแบบจำลองที่แท้จริงในสำนักออกแบบภายใต้การนำของ S. P. Korolev ในการทดลองเต็มรูปแบบได้ทำการทดสอบเชื้อเพลิงเหลวประเภทต่างๆ รูปร่างของจรวด ระบบควบคุมการบินและการช่วยชีวิตสำหรับนักบินอวกาศ เครื่องมือสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ฯลฯ ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองอเนกประสงค์คือจรวดทรงพลังที่ปล่อยโลกเทียม ดาวเทียม เรือที่มีนักบินอวกาศอยู่บนเรือ และสถานีอวกาศ

ลองดูอีกตัวอย่างหนึ่ง นักเคมีชื่อดังแห่งศตวรรษที่ 18 Antoine Lavoisier ศึกษากระบวนการเผาไหม้ได้ทำการทดลองมากมาย เขาจำลองกระบวนการเผาไหม้ด้วยสารต่างๆ ซึ่งเขาให้ความร้อนและชั่งน้ำหนักก่อนและหลังการทดลอง ปรากฎว่าสารบางชนิดจะหนักขึ้นหลังการให้ความร้อน ลาวัวซิเยร์แนะนำว่ามีบางสิ่งถูกเติมเข้าไปในสารเหล่านี้ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ดังนั้นการสร้างแบบจำลองและการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ตามมาจึงนำไปสู่คำจำกัดความของสารใหม่ - ออกซิเจนไปสู่แนวคิดทั่วไปของ "การเผาไหม้" ให้คำอธิบายสำหรับปรากฏการณ์ที่ทราบมากมายและเปิดโลกทัศน์ใหม่สำหรับการวิจัยในสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านชีววิทยา เนื่องจากออกซิเจนกลายเป็นองค์ประกอบหลักของการหายใจและการเผาผลาญพลังงานในสัตว์และพืช

การสร้างแบบจำลอง- กระบวนการสร้างสรรค์ เป็นการยากมากที่จะนำมาวางเป็นกรอบอย่างเป็นทางการ ในรูปแบบทั่วไป สามารถนำเสนอเป็นขั้นตอน ดังแสดงในรูป 1.

ข้าว. 1. ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง

แต่ละครั้งเมื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะ โครงการดังกล่าวอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง: บางบล็อกจะถูกลบออกหรือปรับปรุง บางบล็อกจะถูกเพิ่ม ขั้นตอนทั้งหมดถูกกำหนดโดยงานและเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง พิจารณาขั้นตอนหลักของการสร้างแบบจำลองโดยละเอียด

เวที. การกำหนดปัญหา

งานคือปัญหาที่ต้องแก้ไข ในขั้นตอนของการกำหนดปัญหา จำเป็นต้องสะท้อนประเด็นหลักสามประการ: คำอธิบายของปัญหา การกำหนดเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง และการวิเคราะห์วัตถุหรือกระบวนการ

คำอธิบายของงาน

งานได้รับการจัดทำขึ้นโดยใช้ภาษาธรรมดา และคำอธิบายควรมีความชัดเจน สิ่งสำคัญที่นี่คือการกำหนดวัตถุการสร้างแบบจำลองและทำความเข้าใจว่าผลลัพธ์ควรเป็นอย่างไร

วัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง

1) ความรู้เกี่ยวกับโลกรอบตัว

ทำไมคนถึงสร้างแบบจำลอง? เพื่อตอบคำถามนี้ เราต้องมองย้อนกลับไปในอดีตอันไกลโพ้น หลายล้านปีก่อน ในยุครุ่งอรุณของมนุษยชาติ คนดึกดำบรรพ์ได้ศึกษาธรรมชาติโดยรอบเพื่อเรียนรู้วิธีต้านทานองค์ประกอบทางธรรมชาติ ใช้ประโยชน์ตามธรรมชาติ และดำรงชีวิตอย่างเรียบง่าย

ความรู้ที่สะสมถูกถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นด้วยปากเปล่า ต่อมาเป็นลายลักษณ์อักษร และสุดท้ายผ่านแบบจำลองวัตถุ นี่คือวิธีที่แบบจำลองของโลกถือกำเนิดขึ้น - ลูกโลก - ซึ่งช่วยให้เราเห็นภาพรูปร่างของดาวเคราะห์ของเราการหมุนรอบแกนของมันเองและตำแหน่งของทวีป แบบจำลองดังกล่าวทำให้สามารถเข้าใจได้ว่าวัตถุนั้นมีโครงสร้างอย่างไร ค้นหาคุณสมบัติพื้นฐานของมัน เพื่อสร้างกฎของการพัฒนาและการโต้ตอบกับโลกโดยรอบของแบบจำลอง

(ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา มนุษย์ได้สร้างแบบจำลอง สะสมความรู้ และส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่นด้วยวาจา ต่อมาเป็นลายลักษณ์อักษร และสุดท้ายด้วยความช่วยเหลือจากแบบจำลองที่เป็นประธาน แบบจำลองดังกล่าวทำให้สามารถเข้าใจได้ว่าวัตถุแต่ละชิ้นมีโครงสร้างอย่างไร ค้นหา คุณสมบัติพื้นฐานเพื่อสร้างกฎของการพัฒนาและการโต้ตอบกับโลกโดยรอบของแบบจำลอง *ตัวอย่าง: แบบจำลองของโลก*)

2) การสร้างวัตถุที่มีคุณสมบัติระบุ ( กำหนดโดยคำชี้แจงปัญหา “จะทำยังไง...”

เมื่อสะสมความรู้เพียงพอแล้ว บุคคลจึงถามตัวเองว่า “เป็นไปไม่ได้หรือที่จะสร้างวัตถุที่มีคุณสมบัติและความสามารถที่กำหนดเพื่อต่อต้านองค์ประกอบต่างๆ หรือใช้ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเพื่อรับใช้ตนเอง” มนุษย์เริ่มสร้างแบบจำลองของวัตถุที่ยังไม่มีอยู่จริง นี่คือที่มาของแนวคิดในการสร้างกังหันลม กลไกต่างๆ และแม้กระทั่งร่มธรรมดาๆ โมเดลเหล่านี้หลายแบบได้กลายเป็นความจริงแล้ว สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุที่สร้างขึ้นด้วยมือของมนุษย์

(เมื่อสะสมความรู้เพียงพอแล้ว บุคคลย่อมมีความปรารถนาที่จะสร้างวัตถุที่มีคุณสมบัติและความสามารถตามที่กำหนด *เพื่อต่อต้านธาตุหรือใช้ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเพื่อรับใช้* เพื่อให้ชีวิตง่ายขึ้น และป้องกันตนเองจากผลร้ายของ ธรรมชาติ มนุษย์เริ่มสร้างแบบจำลองของวัตถุที่ยังไม่มีอยู่ โมเดลเหล่านี้หลายชิ้นได้กลายเป็นจริงแล้ว สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุที่สร้างขึ้นด้วยมือมนุษย์) *ตัวอย่าง กังหันลม กลไกต่างๆ แม้แต่ร่มธรรมดา*

3) การกำหนดผลที่ตามมาจากผลกระทบต่อวัตถุและการตัดสินใจที่ถูกต้อง . จุดประสงค์ของการสร้างแบบจำลองปัญหาเช่น "จะเกิดอะไรขึ้นถ้า..." . (จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณเพิ่มค่าโดยสารสำหรับการขนส่ง หรือจะเกิดอะไรขึ้นหากคุณฝังขยะนิวเคลียร์ในพื้นที่ดังกล่าวและเช่นนั้น)

ตัวอย่างเช่น เพื่อปกป้องเมืองบนแม่น้ำเนวาจากน้ำท่วมอย่างต่อเนื่องซึ่งสร้างความเสียหายมหาศาล จึงตัดสินใจสร้างเขื่อน ในระหว่างการออกแบบ มีการสร้างแบบจำลองจำนวนมาก รวมถึงแบบจำลองขนาดเต็ม เพื่อที่จะคาดการณ์ผลที่ตามมาจากการแทรกแซงในธรรมชาติอย่างแม่นยำ

ในย่อหน้านี้เราสามารถยกตัวอย่างได้เท่านั้นและ พูดเกี่ยวกับคำถาม

4) ประสิทธิภาพของการจัดการวัตถุ (หรือกระบวนการ) ) .

เนื่องจากเกณฑ์การจัดการอาจขัดแย้งกันมาก จะมีผลก็ต่อเมื่อ “หมาป่าได้รับอาหารและแกะปลอดภัย”

เช่น จำเป็นต้องปรับปรุงอาหารในโรงอาหารของโรงเรียน. ในอีกด้านหนึ่งจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านอายุ (ปริมาณแคลอรี่ที่มีวิตามินและเกลือแร่) ในทางกลับกันเด็กส่วนใหญ่จะต้องชอบและยิ่งไปกว่านั้นมีราคาไม่แพงสำหรับผู้ปกครองและประการที่สามเทคโนโลยีการเตรียมการ จะต้องสอดคล้องกับความสามารถของโรงอาหารของโรงเรียน จะรวมสิ่งที่เข้ากันไม่ได้ได้อย่างไร การสร้างแบบจำลองจะช่วยให้คุณพบวิธีแก้ปัญหาที่ยอมรับได้

หากข้อมูลในย่อหน้านี้ดูเหมือนสำคัญสำหรับใครบางคน ให้เลือกด้วยตนเอง

การวิเคราะห์วัตถุ

ในขั้นตอนนี้ วัตถุแบบจำลองและคุณสมบัติหลักของวัตถุจะถูกระบุอย่างชัดเจน ว่าประกอบด้วยอะไรบ้าง และมีความเชื่อมโยงใดระหว่างวัตถุเหล่านั้น

(ตัวอย่างง่ายๆ ของการเชื่อมโยงย่อยของวัตถุคือการแยกวิเคราะห์ประโยค ขั้นแรก สมาชิกหลัก (หัวเรื่อง ภาคแสดง) จะถูกเน้น จากนั้นสมาชิกรายย่อยที่เกี่ยวข้องกับรายการหลัก จากนั้นคำที่เกี่ยวข้องกับรายการรอง ฯลฯ)

ขั้นที่ 2 การพัฒนาโมเดล

1. แบบจำลองข้อมูล

ในขั้นตอนนี้คุณสมบัติสถานะการกระทำและลักษณะอื่น ๆ ของวัตถุเบื้องต้นจะได้รับการชี้แจงในรูปแบบใด ๆ : วาจาในรูปแบบของไดอะแกรมตาราง แนวคิดเกิดขึ้นเกี่ยวกับวัตถุเบื้องต้นที่ประกอบเป็นวัตถุดั้งเดิม กล่าวคือ แบบจำลองข้อมูล.

แบบจำลองจะต้องสะท้อนถึงคุณลักษณะ คุณสมบัติ สถานะ และความสัมพันธ์ที่สำคัญที่สุดของวัตถุในโลกวัตถุประสงค์ พวกเขาให้ข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับวัตถุ

ลองนึกภาพว่าคุณต้องไขปริศนา คุณได้รับรายการคุณสมบัติของวัตถุจริง: กลม, เขียว, มันเงา, เย็น, มีลาย, เสียงเรียกเข้า, สุก, มีกลิ่นหอม, หวาน, ฉ่ำ, หนัก, ใหญ่, มีหางแห้ง...

รายการดำเนินต่อไป แต่คุณอาจเดาได้แล้วว่าเรากำลังพูดถึงแตงโม มีการให้ข้อมูลที่หลากหลายที่สุดเกี่ยวกับสิ่งนี้: สี กลิ่น รสชาติ และแม้แต่เสียง... แน่นอนว่ายังมีข้อมูลอีกมากมายเกินกว่าที่จำเป็นในการแก้ปัญหานี้ พยายามเลือกจากสัญญาณและคุณสมบัติทั้งหมดที่ระบุไว้เป็นขั้นต่ำที่ช่วยให้คุณสามารถระบุวัตถุได้อย่างแม่นยำ พบวิธีแก้ปัญหามานานแล้วในนิทานพื้นบ้านของรัสเซีย: “สีแดง น้ำตาล สีเขียว ผ้ากำมะหยี่”

หากข้อมูลนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้ศิลปินวาดภาพหุ่นนิ่ง เราสามารถจำกัดตัวเองให้อยู่ในคุณสมบัติของวัตถุดังต่อไปนี้: กลมใหญ่เขียวลาย. หากต้องการกระตุ้นความอยากอาหารรสหวาน คุณจะต้องเลือกคุณสมบัติอื่นๆ: สุกฉ่ำมีกลิ่นหอมหวาน. สำหรับผู้ที่เลือกแตงโมจากแผ่นแตงโมเราขอเสนอรุ่นดังต่อไปนี้: ใหญ่, ดัง, มีหางแห้ง

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลมากนัก สิ่งสำคัญคือจะต้อง “อยู่ในคุณธรรม” ซึ่งสอดคล้องกับวัตถุประสงค์ที่ใช้

ตัวอย่างเช่น ที่โรงเรียน นักเรียนจะได้รู้จักกับแบบจำลองข้อมูลการไหลเวียนโลหิต ข้อมูลนี้เพียงพอสำหรับเด็กนักเรียน แต่ไม่เพียงพอสำหรับผู้ที่ทำการผ่าตัดหลอดเลือดในโรงพยาบาล

แบบจำลองข้อมูลมีบทบาทสำคัญในชีวิตมนุษย์

ความรู้ที่คุณได้รับจากโรงเรียนจะอยู่ในรูปแบบของแบบจำลองข้อมูลที่มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาวัตถุและปรากฏการณ์

บทเรียนประวัติศาสตร์ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองการพัฒนาสังคมได้ และความรู้เกี่ยวกับสิ่งนี้ทำให้คุณสามารถสร้างชีวิตของคุณเองได้ ไม่ว่าจะทำซ้ำข้อผิดพลาดของบรรพบุรุษหรือคำนึงถึงพวกเขาด้วย

บน บทเรียนภูมิศาสตร์คุณจะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุทางภูมิศาสตร์ เช่น ภูเขา แม่น้ำ ประเทศ ฯลฯ สิ่งเหล่านี้ก็เป็นแบบจำลองข้อมูลเช่นกัน สิ่งที่สอนในชั้นเรียนภูมิศาสตร์ส่วนใหญ่ที่คุณจะไม่เคยเห็นในความเป็นจริง

บน บทเรียนเคมีข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของสารต่าง ๆ และกฎปฏิสัมพันธ์ของสารนั้นได้รับการสนับสนุนโดยการทดลองซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าแบบจำลองกระบวนการทางเคมีที่แท้จริง

แบบจำลองข้อมูลไม่เคยแสดงลักษณะของวัตถุอย่างสมบูรณ์ สำหรับออบเจ็กต์เดียวกัน คุณสามารถสร้างโมเดลข้อมูลที่แตกต่างกันได้

ให้เราเลือกวัตถุเช่น “บุคคล” สำหรับการสร้างแบบจำลอง บุคคลสามารถมองได้จากมุมมองที่แตกต่างกัน: ในฐานะปัจเจกบุคคลและในฐานะบุคคลทั่วไป

หากคุณมีบุคคลที่เฉพาะเจาะจงอยู่ในใจ คุณสามารถสร้างแบบจำลองที่แสดงในตารางได้ 1-3.

ตารางที่ 1.แบบจำลองข้อมูลนักศึกษา

ตารางที่ 2..แบบจำลองข้อมูลของผู้มาเยี่ยมสำนักงานการแพทย์ของโรงเรียน

ตารางที่ 3.แบบจำลองข้อมูลของพนักงานองค์กร

ลองพิจารณาและ ตัวอย่างอื่น ๆโมเดลข้อมูลที่แตกต่างกันสำหรับวัตถุเดียวกัน

พยานจำนวนมากในคดีอาชญากรรมรายงานข้อมูลที่หลากหลายเกี่ยวกับผู้ถูกกล่าวหาว่าโจมตี - นี่คือแบบจำลองข้อมูลของพวกเขา ตัวแทนตำรวจควรเลือกข้อมูลที่สำคัญที่สุดที่จะช่วยค้นหาคนร้ายและควบคุมตัวเขาจากกระแสข้อมูล ตัวแทนของกฎหมายอาจมีแบบจำลองข้อมูลของโจรได้มากกว่าหนึ่งแบบ ความสำเร็จของธุรกิจขึ้นอยู่กับการเลือกคุณสมบัติที่สำคัญและคุณสมบัติรองที่ถูกละทิ้งอย่างถูกต้อง

การเลือกข้อมูลที่สำคัญที่สุดเมื่อสร้างแบบจำลองข้อมูลและความซับซ้อนจะถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง

การสร้างแบบจำลองข้อมูลเป็นจุดเริ่มต้นของขั้นตอนการพัฒนาแบบจำลอง พารามิเตอร์อินพุตทั้งหมดของออบเจ็กต์ที่ระบุในระหว่างการวิเคราะห์จะถูกจัดเรียงตามลำดับความสำคัญจากมากไปหาน้อย และแบบจำลองจะถูกทำให้ง่ายขึ้นตามวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง

2. โมเดลอันเป็นเอกลักษณ์

ก่อนที่จะเริ่มกระบวนการสร้างแบบจำลอง บุคคลจะร่างภาพวาดหรือไดอะแกรมเบื้องต้นบนกระดาษ ได้รับสูตรการคำนวณ เช่น สร้างแบบจำลองข้อมูลในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง รูปแบบสัญลักษณ์ซึ่งสามารถเป็นได้ทั้ง คอมพิวเตอร์หรือไม่ใช่คอมพิวเตอร์

รุ่นคอมพิวเตอร์

โมเดลคอมพิวเตอร์คือโมเดลที่ใช้งานโดยใช้สภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์

มีแพ็คเกจซอฟต์แวร์มากมายที่ให้คุณทำการวิจัย (การสร้างแบบจำลอง) ของแบบจำลองข้อมูลได้ สภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์แต่ละอย่างมีเครื่องมือของตัวเองและช่วยให้คุณสามารถทำงานกับออบเจ็กต์ข้อมูลบางประเภทได้

บุคคลนั้นรู้อยู่แล้วว่าโมเดลจะเป็นเช่นไรและใช้คอมพิวเตอร์เพื่อสร้างรูปทรงที่โดดเด่น ตัวอย่างเช่น สภาพแวดล้อมแบบกราฟิกถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิตและไดอะแกรม และสภาพแวดล้อมของโปรแกรมแก้ไขข้อความใช้สำหรับคำอธิบายด้วยวาจาหรือแบบตาราง

ขั้นที่ 3 การทดลองคอมพิวเตอร์

เพื่อให้การพัฒนาการออกแบบใหม่ๆ มีชีวิตชีวา แนะนำโซลูชันทางเทคนิคใหม่ๆ ในการผลิต หรือทดสอบแนวคิดใหม่ๆ จำเป็นต้องมีการทดลอง ในอดีตที่ผ่านมา การทดลองดังกล่าวสามารถดำเนินการได้ทั้งในสภาพห้องปฏิบัติการในการติดตั้งที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการทดลองดังกล่าว หรือในแหล่งกำเนิด เช่น ในตัวอย่างจริงของผลิตภัณฑ์ โดยผ่านการทดสอบทุกประเภท

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ วิธีการวิจัยใหม่ที่ไม่เหมือนใครได้เกิดขึ้น - การทดลองทางคอมพิวเตอร์ การทดลองทางคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยลำดับการทำงานกับแบบจำลอง ซึ่งเป็นชุดการกระทำของผู้ใช้ที่เป็นเป้าหมายในแบบจำลองคอมพิวเตอร์

เวทีที่สี่ การวิเคราะห์ผลการจำลอง

เป้าหมายสูงสุดของการสร้างแบบจำลองคือการตัดสินใจซึ่งควรทำบนพื้นฐานของการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับอย่างครอบคลุม ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนชี้ขาด - ไม่ว่าคุณจะค้นคว้าต่อหรือทำวิจัยให้เสร็จ บางทีคุณอาจรู้ผลลัพธ์ที่คาดหวังแล้วคุณต้องเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้รับและผลลัพธ์ที่คาดหวัง หากมีการแข่งขันคุณจะสามารถตัดสินใจได้

พื้นฐานสำหรับการพัฒนาโซลูชันคือผลลัพธ์ของการทดสอบและการทดลอง หากผลลัพธ์ไม่สอดคล้องกับเป้าหมายของงาน แสดงว่าเกิดข้อผิดพลาดในขั้นตอนก่อนหน้า นี่อาจเป็นการสร้างแบบจำลองข้อมูลที่เรียบง่ายเกินไป หรือการเลือกวิธีการสร้างแบบจำลองหรือสภาพแวดล้อมที่ไม่ประสบความสำเร็จ หรือการละเมิดเทคนิคทางเทคโนโลยีเมื่อสร้างแบบจำลอง หากมีการระบุข้อผิดพลาดดังกล่าว จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนแบบจำลอง กล่าวคือ การกลับไปยังขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งก่อนหน้านี้ กระบวนการนี้ทำซ้ำจนกว่าผลการทดลองจะบรรลุเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้เสมอ: ข้อผิดพลาดที่ระบุก็เป็นผลเช่นกัน http://www.gmcit.murmansk.ru/text/information_science/base/simulation/materials/mysnik/2.htm

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง.

ทฤษฎีการสร้างแบบจำลองเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของทฤษฎีระบบอัตโนมัติของกระบวนการควบคุม หลักการพื้นฐานประการหนึ่งคือข้อความ: ระบบจะแสดงด้วยแบบจำลองจำนวนจำกัด ซึ่งแต่ละแบบจำลองจะสะท้อนถึงแง่มุมเฉพาะของแก่นแท้ของมัน

จนถึงปัจจุบันมีการสะสมประสบการณ์จำนวนมากซึ่งเป็นเหตุให้กำหนดหลักการพื้นฐานของการสร้างแบบจำลอง แม้ว่าที่จริงแล้วเมื่อสร้างแบบจำลองบทบาทของประสบการณ์สัญชาตญาณและคุณสมบัติทางปัญญาของผู้วิจัยมีความสำคัญมาก แต่ข้อผิดพลาดและความล้มเหลวมากมายในการฝึกจำลองนั้นเกิดจากการเพิกเฉยต่อวิธีการสร้างแบบจำลองและการไม่ปฏิบัติตามหลักการของการสร้างแบบจำลอง

สิ่งสำคัญ ได้แก่ :

หลักการปฏิบัติตามแบบจำลองโดยมีวัตถุประสงค์ของการศึกษา

หลักการจับคู่ความซับซ้อนของแบบจำลองกับความแม่นยำที่ต้องการของผลการสร้างแบบจำลอง

หลักการของประสิทธิภาพของแบบจำลอง

หลักการของสัดส่วน

หลักการของความเป็นโมดูลในแบบจำลองอาคาร

หลักการของการเปิดกว้าง

หลักการพัฒนาโดยรวม (ผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิชาและสาขาการสร้างแบบจำลองมีส่วนร่วมในการสร้างแบบจำลอง)

หลักการของความสามารถในการให้บริการ (ความสะดวกในการใช้งานโมเดล)

สามารถสร้างได้หลายรุ่นสำหรับระบบเดียวกัน โมเดลเหล่านี้จะแตกต่างกันในระดับรายละเอียดและคำนึงถึงคุณสมบัติและโหมดการทำงานบางอย่างของวัตถุจริง สะท้อนถึงแง่มุมหนึ่งของสาระสำคัญของระบบ และมุ่งเน้นไปที่การศึกษาคุณสมบัติบางอย่างหรือกลุ่มคุณสมบัติของ ระบบ. ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องกำหนดวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลองให้ชัดเจนตั้งแต่ขั้นเริ่มต้นของการสร้างแบบจำลอง ควรคำนึงด้วยว่าแบบจำลองนี้สร้างขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาการวิจัยเฉพาะด้าน ประสบการณ์ในการสร้างแบบจำลองสากลไม่ได้พิสูจน์ตัวเองเนื่องจากลักษณะที่ยุ่งยากของแบบจำลองที่สร้างขึ้นและความไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานจริง ในการแก้ปัญหาแต่ละปัญหา คุณต้องมีแบบจำลองของคุณเอง ซึ่งสะท้อนถึงประเด็นที่สำคัญที่สุดและความเชื่อมโยงจากมุมมองของการวิจัย ความสำคัญของการกำหนดเป้าหมายของการสร้างแบบจำลองโดยเฉพาะนั้นถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าขั้นตอนต่อ ๆ ไปของการสร้างแบบจำลองทั้งหมดนั้นดำเนินการโดยมุ่งเน้นไปที่เป้าหมายการวิจัยที่เฉพาะเจาะจง

โมเดลจะเป็นค่าโดยประมาณเสมอเมื่อเปรียบเทียบกับโมเดลต้นฉบับ ค่าประมาณนี้ควรเป็นเท่าใด? รายละเอียดที่มากเกินไปจะทำให้โมเดลซับซ้อนขึ้น ทำให้มีราคาแพงขึ้น และทำให้การวิจัยยุ่งยากขึ้น มีความจำเป็นต้องค้นหาการประนีประนอมระหว่างระดับความซับซ้อนของแบบจำลองและความเพียงพอของวัตถุแบบจำลอง

โดยทั่วไป ปัญหา "ความแม่นยำ - ความซับซ้อน" ถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งในสองปัญหาการปรับให้เหมาะสม:

มีการระบุความแม่นยำของผลการจำลอง จากนั้นความซับซ้อนของแบบจำลองจะลดลง

ด้วยแบบจำลองที่มีความซับซ้อน พวกเขามุ่งมั่นที่จะรับประกันความถูกต้องสูงสุดของผลการสร้างแบบจำลอง

การลดจำนวนคุณลักษณะ พารามิเตอร์ ปัจจัยรบกวน ด้วยการระบุเป้าหมายของการสร้างแบบจำลองจากชุดคุณลักษณะของระบบ จะไม่รวมเป้าหมายที่สามารถกำหนดได้โดยไม่ต้องสร้างแบบจำลองหรือที่มีความสำคัญรองจากมุมมองของผู้วิจัยหรือรวมกัน ความเป็นไปได้ของการดำเนินการตามขั้นตอนดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าเมื่อทำการสร้างแบบจำลองไม่แนะนำให้คำนึงถึงปัจจัยรบกวนที่หลากหลายทั้งหมดเสมอไป อนุญาตให้มีสภาพการทำงานในอุดมคติบางประการได้ หากวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลองไม่เพียงเพื่อบันทึกคุณสมบัติของระบบ แต่ยังเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตัดสินใจบางอย่างเกี่ยวกับการก่อสร้างหรือการทำงานของระบบ ดังนั้นนอกเหนือจากการจำกัดจำนวนพารามิเตอร์ของระบบแล้ว ยังจำเป็นต้องระบุพารามิเตอร์เหล่านั้นที่ ผู้วิจัยสามารถเปลี่ยนแปลงได้

การเปลี่ยนแปลงลักษณะของคุณลักษณะของระบบ เพื่อให้การก่อสร้างและการศึกษาแบบจำลองง่ายขึ้น อนุญาตให้พิจารณาพารามิเตอร์ตัวแปรบางตัวเป็นค่าคงที่ ค่าที่ไม่ต่อเนื่องเป็นค่าต่อเนื่อง และในทางกลับกัน

การเปลี่ยนความสัมพันธ์ในการทำงานระหว่างพารามิเตอร์ การพึ่งพาแบบไม่เชิงเส้นมักจะถูกแทนที่ด้วยฟังก์ชันเชิงเส้น และฟังก์ชันที่ไม่ต่อเนื่องด้วยฟังก์ชันต่อเนื่อง ในกรณีหลัง การแปลงผกผันสามารถทำให้ง่ายขึ้นได้เช่นกัน

การเปลี่ยนแปลงข้อจำกัด เมื่อยกเลิกข้อจำกัดแล้ว กระบวนการขอรับวิธีแก้ปัญหามักจะง่ายขึ้น และในทางกลับกัน เมื่อมีการบังคับใช้ข้อจำกัด การหาวิธีแก้ไขกลายเป็นเรื่องยากมากขึ้น ด้วยการเปลี่ยนแปลงข้อ จำกัด คุณสามารถกำหนดขอบเขตการตัดสินใจที่ระบุโดยค่าขอบเขตของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของระบบ

กระบวนการสร้างแบบจำลองจะมาพร้อมกับต้นทุนบางประการของทรัพยากรต่างๆ (วัสดุ การคำนวณ ฯลฯ) ค่าใช้จ่ายเหล่านี้จะมีมากขึ้นตามระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นและมีข้อกำหนดสำหรับผลลัพธ์การสร้างแบบจำลองก็จะสูงขึ้น เราจะพิจารณาแบบจำลองเชิงเศรษฐศาสตร์ให้เป็นแบบจำลองซึ่งผลของการใช้ผลการสร้างแบบจำลองซึ่งมีอัตราส่วนเกินที่แน่นอนซึ่งสัมพันธ์กับค่าใช้จ่ายของทรัพยากรที่ใช้สำหรับการสร้างและการใช้งาน

เมื่อพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จำเป็นต้องพยายามปฏิบัติตามหลักการที่เรียกว่าสัดส่วน ซึ่งหมายความว่าข้อผิดพลาดในการสร้างแบบจำลองอย่างเป็นระบบ (เช่น การเบี่ยงเบนของแบบจำลองจากคำอธิบายของระบบแบบจำลอง) จะต้องสอดคล้องกับข้อผิดพลาดของคำอธิบาย รวมถึงข้อผิดพลาดของข้อมูลต้นฉบับด้วย นอกจากนี้ความถูกต้องของการอธิบายองค์ประกอบแต่ละส่วนของแบบจำลองควรจะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงลักษณะทางกายภาพและอุปกรณ์ทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ และสุดท้าย ข้อผิดพลาดในการสร้างแบบจำลองอย่างเป็นระบบและข้อผิดพลาดในการตีความ ตลอดจนข้อผิดพลาดในการหาค่าเฉลี่ยผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลอง จะต้องมีความสอดคล้องกัน

ข้อผิดพลาดในการสร้างแบบจำลองทั้งหมดสามารถลดลงได้หากใช้วิธีการต่างๆ ในการชดเชยข้อผิดพลาดร่วมกันเนื่องจากเหตุผลที่ต่างกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง จะต้องปฏิบัติตามหลักการสมดุลของข้อผิดพลาด สาระสำคัญของหลักการนี้คือการชดเชยข้อผิดพลาดประเภทหนึ่งด้วยข้อผิดพลาดประเภทอื่น ตัวอย่างเช่น ข้อผิดพลาดที่เกิดจากความไม่เพียงพอของโมเดลจะถูกสมดุลโดยข้อผิดพลาดในแหล่งข้อมูล ขั้นตอนที่เป็นทางการอย่างเคร่งครัดในการสังเกตหลักการนี้ไม่ได้รับการพัฒนา แต่นักวิจัยที่มีประสบการณ์สามารถใช้หลักการนี้ในการทำงานได้สำเร็จ

ความเป็นโมดูลของการก่อสร้าง "ลดต้นทุน" ของกระบวนการสร้างแบบจำลองได้อย่างมากเนื่องจากช่วยให้สามารถใช้ประสบการณ์ที่สะสมในการใช้งานองค์ประกอบและโมดูลมาตรฐานเมื่อพัฒนาแบบจำลองที่ซับซ้อนของระบบ นอกจากนี้โมเดลดังกล่าวยังง่ายต่อการแก้ไข (พัฒนา)

การเปิดกว้างของแบบจำลองแสดงถึงความเป็นไปได้ในการรวมโมดูลซอฟต์แวร์ใหม่ไว้ในองค์ประกอบของมัน ความจำเป็นที่อาจถูกเปิดเผยในระหว่างการวิจัยและในกระบวนการปรับปรุงแบบจำลอง

คุณภาพของแบบจำลองส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาด้านการสร้างแบบจำลองขององค์กร กล่าวคือการมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญจากสาขาต่างๆ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระยะเริ่มแรก ซึ่งมีการกำหนดวัตถุประสงค์ของการวิจัย (การสร้างแบบจำลอง) และพัฒนาแบบจำลองแนวคิดของระบบ การมีส่วนร่วมของตัวแทนลูกค้าในการทำงานเป็นสิ่งจำเป็น ลูกค้าจะต้องเข้าใจเป้าหมายของการสร้างแบบจำลอง แบบจำลองแนวคิดที่พัฒนาขึ้น โปรแกรมการวิจัยอย่างชัดเจน และสามารถวิเคราะห์และตีความผลการสร้างแบบจำลองได้

เป้าหมายสูงสุดของการสร้างแบบจำลองสามารถทำได้โดยการวิจัยโดยใช้แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นเท่านั้น การวิจัยประกอบด้วยการดำเนินการทดลองโดยใช้แบบจำลอง การนำไปปฏิบัติที่ประสบความสำเร็จซึ่งส่วนใหญ่เนื่องมาจากบริการที่มีให้สำหรับผู้วิจัย กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ความง่ายในการใช้แบบจำลอง ซึ่งหมายถึงความสะดวกของอินเทอร์เฟซผู้ใช้ การป้อนข้อมูล -ผลลัพธ์ของผลลัพธ์การสร้างแบบจำลอง ความสมบูรณ์ของเครื่องมือแก้ไขจุดบกพร่อง ความง่ายในการตีความผลลัพธ์ ฯลฯ

กระบวนการการสร้างแบบจำลองสามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน

ขั้นแรกประกอบด้วย การทำความเข้าใจเป้าหมายของการวิจัย สถานที่และบทบาทของแบบจำลองในกระบวนการวิจัยระบบ การกำหนดและระบุวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง การกำหนดงานการสร้างแบบจำลอง

ระยะที่สอง- นี่คือขั้นตอนของการสร้าง (พัฒนา) โมเดล เริ่มต้นด้วยคำอธิบายที่มีความหมายของออบเจ็กต์ที่สร้างโมเดล และจบลงด้วยการนำซอฟต์แวร์ไปใช้ของโมเดล

บน ขั้นตอนที่สามการวิจัยดำเนินการโดยใช้แบบจำลองซึ่งประกอบด้วยการวางแผนและดำเนินการทดลอง

กระบวนการสร้างแบบจำลอง (ระยะที่สี่) สิ้นสุดด้วยการวิเคราะห์และประมวลผลผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลอง การพัฒนาข้อเสนอ และข้อเสนอแนะสำหรับการใช้ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองในทางปฏิบัติ

การสร้างแบบจำลองโดยตรงเริ่มต้นด้วยคำอธิบายที่มีความหมายของวัตถุแบบจำลอง ออบเจ็กต์การสร้างแบบจำลองได้รับการอธิบายจากมุมมองของแนวทางระบบ ตามวัตถุประสงค์ของการศึกษา ชุดขององค์ประกอบและสถานะที่เป็นไปได้จะถูกกำหนด มีการระบุความเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น และให้ข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพและลักษณะเชิงปริมาณของวัตถุ (ระบบ) ที่กำลังศึกษา คำอธิบายที่มีความหมายสามารถรวบรวมได้อันเป็นผลมาจากการศึกษาวัตถุที่กำลังศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วน ตามกฎแล้วคำอธิบายจะดำเนินการในระดับหมวดหมู่เชิงคุณภาพ การแสดงวัตถุเบื้องต้นโดยประมาณดังกล่าวมักเรียกว่าแบบจำลองทางวาจา ตามกฎแล้วคำอธิบายที่มีความหมายของวัตถุนั้นไม่มีความหมายที่เป็นอิสระ แต่ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการทำให้วัตถุประสงค์ของการศึกษาเป็นระเบียบเพิ่มเติมเท่านั้น - การสร้างแบบจำลองแนวความคิด

แบบจำลองแนวความคิดของวัตถุคือการเชื่อมโยงระดับกลางระหว่างคำอธิบายที่มีความหมายและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ มันไม่ได้ได้รับการพัฒนาในทุกกรณี แต่เมื่อเนื่องจากความซับซ้อนของวัตถุที่กำลังศึกษาหรือความยากลำบากในการจัดองค์ประกอบบางอย่างอย่างเป็นทางการ การเปลี่ยนโดยตรงจากคำอธิบายที่มีความหมายไปเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จึงเป็นไปไม่ได้หรือทำไม่ได้ กระบวนการสร้างแบบจำลองแนวความคิดมีความคิดสร้างสรรค์ ในเรื่องนี้บางครั้งมีการกล่าวกันว่าการสร้างแบบจำลองไม่ได้เป็นวิทยาศาสตร์มากเท่ากับศิลปะ

ขั้นตอนต่อไปของการสร้างแบบจำลองคือการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของวัตถุ การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์มีเป้าหมายหลักสองประการ: เพื่อให้คำอธิบายอย่างเป็นทางการของโครงสร้างและกระบวนการทำงานของวัตถุที่กำลังศึกษา และพยายามนำเสนอกระบวนการทำงานในรูปแบบที่ช่วยให้สามารถศึกษาเชิงวิเคราะห์หรืออัลกอริทึมของวัตถุได้

ในการแปลงแบบจำลองแนวความคิดให้เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จำเป็นต้องเขียนตัวอย่างเช่นในรูปแบบการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ทั้งหมดระหว่างพารามิเตอร์ที่จำเป็นการเชื่อมต่อกับฟังก์ชันเป้าหมายและตั้งค่าข้อ จำกัด เกี่ยวกับค่าของพารามิเตอร์ที่ควบคุม .

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ดังกล่าวสามารถแสดงได้ดังนี้:

โดยที่ U คือฟังก์ชันเป้าหมาย (ฟังก์ชันประสิทธิภาพ ฟังก์ชันเกณฑ์)

เวกเตอร์ของพารามิเตอร์ควบคุม

เวกเตอร์ของพารามิเตอร์ที่ไม่สามารถควบคุมได้

(x,y) - ข้อ จำกัด เกี่ยวกับค่าของพารามิเตอร์ควบคุม

เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการทำให้เป็นทางการ ประเภทเฉพาะของฟังก์ชันวัตถุประสงค์และข้อ จำกัด จะถูกกำหนดโดยสาระสำคัญของปัญหาที่กำลังแก้ไข

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาแล้วสามารถศึกษาได้โดยใช้วิธีการต่างๆ - เชิงวิเคราะห์, เชิงตัวเลข, "เชิงคุณภาพ", การจำลอง

ด้วยการใช้วิธีการวิเคราะห์ คุณสามารถศึกษาแบบจำลองได้ครบถ้วนที่สุด อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับแบบจำลองที่สามารถแสดงในรูปแบบของการพึ่งพาเชิงวิเคราะห์ที่ชัดเจนเท่านั้น ซึ่งเป็นไปได้สำหรับระบบที่ค่อนข้างง่ายเท่านั้น ดังนั้น วิธีการวิจัยเชิงวิเคราะห์มักจะใช้สำหรับการประเมินเบื้องต้นเบื้องต้นเกี่ยวกับลักษณะของวัตถุ (การประเมินด่วน) รวมถึงในระยะแรกของการออกแบบระบบ

ส่วนหลักของวัตถุจริงที่กำลังศึกษาไม่สามารถศึกษาด้วยวิธีการวิเคราะห์ได้ สามารถใช้วิธีการเชิงตัวเลขและการจำลองเพื่อศึกษาวัตถุดังกล่าวได้ ใช้ได้กับระบบระดับที่กว้างขึ้นซึ่งมีการนำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในรูปแบบของระบบสมการที่สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีตัวเลขหรือในรูปแบบของอัลกอริทึมที่จำลองกระบวนการทำงานของมัน

หากสมการผลลัพธ์ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีการวิเคราะห์ ตัวเลข หรือการจำลอง ก็จะหันไปใช้วิธี "เชิงคุณภาพ" วิธีการ "เชิงคุณภาพ" ทำให้สามารถประมาณค่าของปริมาณที่ต้องการได้รวมทั้งตัดสินพฤติกรรมของวิถีของระบบโดยรวม วิธีการที่คล้ายกัน ร่วมกับวิธีตรรกะทางคณิตศาสตร์และวิธีการของทฤษฎีเซตที่คลุมเครือ ยังรวมถึงวิธีการจำนวนหนึ่งของทฤษฎีปัญญาประดิษฐ์ด้วย

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบจริงนั้นเป็นวัตถุเชิงนามธรรมที่มีการอธิบายอย่างเป็นทางการ การศึกษาซึ่งดำเนินการโดยใช้วิธีทางคณิตศาสตร์และใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เป็นหลัก ดังนั้น ในระหว่างการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ จะต้องกำหนดวิธีการคำนวณ ไม่เช่นนั้น จะต้องพัฒนาแบบจำลองอัลกอริทึมหรือซอฟต์แวร์ที่ใช้วิธีการคำนวณ

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เดียวกันนี้สามารถนำไปใช้บนคอมพิวเตอร์โดยใช้อัลกอริธึมที่แตกต่างกัน ทั้งหมดอาจแตกต่างกันในความแม่นยำของโซลูชัน เวลาในการคำนวณ จำนวนหน่วยความจำที่ใช้ และตัวบ่งชี้อื่น ๆ

โดยปกติแล้ว เมื่อทำการค้นคว้า จำเป็นต้องมีอัลกอริธึมที่ให้การสร้างแบบจำลองที่มีความแม่นยำของผลลัพธ์ที่ต้องการ และใช้เวลาคอมพิวเตอร์และทรัพยากรอื่น ๆ น้อยที่สุด

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ซึ่งเป็นเป้าหมายของการทดลองด้วยเครื่องจักรถูกนำเสนอในรูปแบบของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (แบบจำลองโปรแกรม) ในกรณีนี้ จำเป็นต้องเลือกภาษาและเครื่องมือการเขียนโปรแกรมของโมเดล และคำนวณทรัพยากรสำหรับการคอมไพล์และดีบักโปรแกรม เมื่อเร็ว ๆ นี้ กระบวนการของแบบจำลองการเขียนโปรแกรมได้กลายเป็นอัตโนมัติมากขึ้น (แนวทางนี้จะกล่าวถึงในหัวข้อ "การทำงานอัตโนมัติของการสร้างแบบจำลองระบบองค์กรทางทหารและเทคนิคที่ซับซ้อน") ภาษาการสร้างแบบจำลองอัลกอริธึมพิเศษได้ถูกสร้างขึ้นสำหรับการเขียนโปรแกรมแบบจำลองที่หลากหลาย (การใช้ภาษา GPSS (การแปลภาษารัสเซียตามตัวอักษร - ภาษาการสร้างแบบจำลองระบบแบบไม่ต่อเนื่อง) สำหรับการสร้างแบบจำลองระบบคอมพิวเตอร์จะมีการหารือในบทต่อ ๆ ไป) ช่วยให้ง่ายต่อการใช้งานทั่วไปที่เกิดขึ้นระหว่างการสร้างแบบจำลอง เช่น การจัดระเบียบการดำเนินการหลอกขนานของอัลกอริธึม การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิก การรักษาเวลาของแบบจำลอง การจำลองเหตุการณ์สุ่ม (กระบวนการ) การบำรุงรักษาอาร์เรย์ของเหตุการณ์ การรวบรวมและการประมวลผลผลการจำลอง ฯลฯ เครื่องมือจำลองภาษาเชิงพรรณนาช่วยให้คุณสามารถระบุและตั้งค่าพารามิเตอร์ของระบบจำลองและอิทธิพลภายนอก อัลกอริธึมการทำงานและการควบคุม โหมด และผลลัพธ์การจำลองที่จำเป็น ในกรณีนี้ภาษาการสร้างแบบจำลองทำหน้าที่เป็นพื้นฐานอย่างเป็นทางการสำหรับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

ก่อนที่จะเริ่มการทดลองกับแบบจำลอง จำเป็นต้องเตรียมข้อมูลเบื้องต้นก่อน การจัดเตรียมข้อมูลเบื้องต้นเริ่มต้นที่ขั้นตอนของการพัฒนาแบบจำลองแนวความคิด ซึ่งมีการระบุลักษณะเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของวัตถุและอิทธิพลภายนอก สำหรับคุณลักษณะเชิงปริมาณ จำเป็นต้องกำหนดค่าเฉพาะซึ่งจะใช้เป็นข้อมูลอินพุตสำหรับการสร้างแบบจำลอง นี่เป็นขั้นตอนการทำงานที่ต้องใช้แรงงานเข้มข้นและมีความรับผิดชอบ เห็นได้ชัดว่าความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์การสร้างแบบจำลองนั้นขึ้นอยู่กับความถูกต้องและความครบถ้วนของแหล่งข้อมูลอย่างชัดเจน

ตามกฎแล้ว การรวบรวมข้อมูลเริ่มต้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้เวลานาน นี่เป็นเพราะสาเหตุหลายประการ ประการแรก ค่าพารามิเตอร์ไม่เพียงแต่สามารถกำหนดได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงค่าสุ่มด้วย ประการที่สอง ไม่ใช่ว่าพารามิเตอร์ทั้งหมดจะอยู่นิ่ง สิ่งนี้ใช้กับพารามิเตอร์ของอิทธิพลภายนอกโดยเฉพาะ ประการที่สาม เรามักพูดถึงการสร้างแบบจำลองระบบที่ไม่มีอยู่จริงหรือระบบที่ต้องทำงานภายใต้เงื่อนไขใหม่ การไม่คำนึงถึงปัจจัยใด ๆ เหล่านี้นำไปสู่การละเมิดความเพียงพอของแบบจำลองอย่างมีนัยสำคัญ

เป้าหมายสุดท้ายของการสร้างแบบจำลองนั้นทำได้โดยการใช้แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นซึ่งประกอบด้วยการทดลองกับแบบจำลองซึ่งเป็นผลมาจากการกำหนดลักษณะที่จำเป็นทั้งหมดของระบบ

การทดลองกับแบบจำลองมักจะดำเนินการตามแผนงานเฉพาะ เนื่องจากด้วยทรัพยากรด้านการคำนวณและเวลาที่จำกัด จึงมักจะไม่สามารถทำการทดลองที่เป็นไปได้ทั้งหมดได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกชุดค่าผสมของพารามิเตอร์และลำดับของการทดลอง กล่าวคือ ภารกิจคือการสร้างแผนการที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง กระบวนการพัฒนาแผนดังกล่าวเรียกว่าการวางแผนเชิงกลยุทธ์ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการวางแผนการทดลองจะได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ ไม่จำเป็นต้องลดระยะเวลาของการทดลองด้วยเครื่องจักรในขณะเดียวกันก็รับประกันความน่าเชื่อถือทางสถิติของผลลัพธ์การสร้างแบบจำลอง กระบวนการนี้เรียกว่าการวางแผนทางยุทธวิธี

แผนการทดลองสามารถรวมเข้ากับโปรแกรมการวิจัยคอมพิวเตอร์และดำเนินการได้โดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่กลยุทธ์การวิจัยเกี่ยวข้องกับการแทรกแซงของผู้วิจัยในการทดลองเพื่อแก้ไขแผนการทดลอง การแทรกแซงดังกล่าวมักจะดำเนินการแบบโต้ตอบ

ในระหว่างการทดลอง มักจะวัดค่าต่างๆ ของแต่ละคุณลักษณะซึ่งจะถูกประมวลผลและวิเคราะห์ ด้วยการใช้งานจำนวนมากที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการสร้างแบบจำลอง ปริมาณข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของระบบอาจมีนัยสำคัญมากจนการจัดเก็บข้อมูลในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ การประมวลผล และการวิเคราะห์ที่ตามมานั้นเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจัดระเบียบการบันทึกและการประมวลผลผลการจำลองในลักษณะที่การประมาณปริมาณที่ต้องการจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นในระหว่างการจำลอง

เนื่องจากคุณลักษณะเอาต์พุตมักเป็นตัวแปรหรือฟังก์ชันแบบสุ่ม สาระสำคัญของการประมวลผลคือการคำนวณค่าประมาณของความคาดหวังทางคณิตศาสตร์ ความแปรปรวน และโมเมนต์สหสัมพันธ์

เพื่อขจัดความจำเป็นในการจัดเก็บการวัดทั้งหมดไว้ในเครื่อง โดยปกติแล้วการประมวลผลจะดำเนินการโดยใช้สูตรที่เกิดซ้ำ เมื่อมีการคำนวณการประมาณในระหว่างการทดลองโดยใช้วิธีผลรวมสะสมเมื่อมีการทำการวัดใหม่

จากผลการทดลองที่ประมวลผลแล้ว จะมีการวิเคราะห์การพึ่งพาซึ่งแสดงลักษณะพฤติกรรมของระบบโดยคำนึงถึงสภาพแวดล้อม สำหรับระบบที่มีรูปแบบเป็นทางการที่ดี สามารถทำได้โดยใช้วิธีสหสัมพันธ์ การกระจายตัว หรือการถดถอย การวิเคราะห์ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองยังรวมถึงปัญหาความไวของแบบจำลองต่อการแปรผันของพารามิเตอร์ด้วย

การวิเคราะห์ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองช่วยให้เราสามารถชี้แจงพารามิเตอร์ข้อมูลจำนวนมากของแบบจำลองได้ และด้วยเหตุนี้ จึงสามารถชี้แจงแบบจำลองได้ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในรูปแบบดั้งเดิมของแบบจำลองแนวคิด การระบุการพึ่งพาคุณลักษณะอย่างชัดเจน การเกิดขึ้นของความเป็นไปได้ในการสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์ของระบบ คำจำกัดความใหม่ของค่าสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนักของเกณฑ์ประสิทธิภาพของเวกเตอร์ และ การปรับเปลี่ยนอื่น ๆ ของเวอร์ชันเริ่มต้นของโมเดล

ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างแบบจำลองคือการใช้ผลการสร้างแบบจำลองและการถ่ายโอนไปยังวัตถุจริง - ต้นฉบับ ท้ายที่สุดแล้ว ผลการจำลองมักจะใช้ในการตัดสินใจเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของระบบ ทำนายพฤติกรรมของระบบ ปรับระบบให้เหมาะสม ฯลฯ

การตัดสินใจเกี่ยวกับความสามารถในการใช้งานขึ้นอยู่กับว่าคุณลักษณะของระบบเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้หรือไม่เกินกว่าขีดจำกัดที่กำหนดไว้สำหรับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ที่อนุญาต การคาดการณ์มักเป็นเป้าหมายหลักของการสร้างแบบจำลองใดๆ ประกอบด้วยการประเมินพฤติกรรมของระบบในอนาคตภายใต้การผสมผสานระหว่างพารามิเตอร์ที่ควบคุมและไม่สามารถควบคุมได้

การเพิ่มประสิทธิภาพคือการกำหนดกลยุทธ์พฤติกรรมของระบบ (โดยธรรมชาติแล้ว โดยคำนึงถึงสภาพแวดล้อม) ซึ่งการบรรลุเป้าหมายของระบบจะได้รับการรับรองด้วยการใช้ทรัพยากรอย่างเหมาะสม (ในแง่ของเกณฑ์ที่ยอมรับ) โดยปกติแล้ววิธีการต่างๆ จากทฤษฎีการวิจัยการดำเนินงานจะทำหน้าที่เป็นวิธีการหาค่าเหมาะที่สุด

ในระหว่างขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง ในทุกขั้นตอน ผู้วิจัยถูกบังคับให้ตัดสินใจอย่างต่อเนื่องว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นจะสะท้อนถึงต้นฉบับได้อย่างถูกต้องหรือไม่ จนกว่าปัญหานี้จะได้รับการแก้ไขในเชิงบวก ค่าของแบบจำลองจะน้อยมาก

ข้อกำหนดของความเพียงพอ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ขัดแย้งกับข้อกำหนดของความเรียบง่าย และจะต้องจำไว้เสมอเมื่อตรวจสอบแบบจำลองเพื่อความเพียงพอ ในกระบวนการสร้างแบบจำลอง ความเพียงพอถูกละเมิดอย่างเป็นกลาง เนื่องจากการทำให้สภาวะภายนอกและโหมดการทำงานในอุดมคติ การแยกพารามิเตอร์บางอย่างออก และการละเลยปัจจัยสุ่มบางประการ การขาดข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับอิทธิพลภายนอก คุณลักษณะบางอย่างของโครงสร้างและกระบวนการทำงานของระบบ วิธีการประมาณและการประมาณค่าที่ยอมรับ การสันนิษฐานและสมมติฐานเกี่ยวกับการศึกษาพฤติกรรมวิทยายังทำให้ความสอดคล้องระหว่างแบบจำลองกับต้นฉบับลดลงอีกด้วย เนื่องจากขาดวิธีการที่พัฒนาเพียงพอสำหรับการประเมินความเพียงพอ ในทางปฏิบัติ การตรวจสอบดังกล่าวจะดำเนินการโดยการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการทดลองในสถานที่จริงกับผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันที่ได้รับระหว่างการทดลองด้วยเครื่องจักร หรือโดยการเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้รับในแบบจำลองที่คล้ายกัน อาจใช้วิธีการตรวจสอบความเพียงพอโดยอ้อมอื่นๆ ก็ได้

จากผลการทดสอบความเพียงพอ จะได้ข้อสรุปเกี่ยวกับความเหมาะสมของแบบจำลองในการดำเนินการทดลอง หากแบบจำลองตรงตามข้อกำหนดก็จะมีการดำเนินการทดลองตามแผน มิฉะนั้น โมเดลจะได้รับการปรับปรุง (แก้ไข) หรือทำใหม่ทั้งหมด ขณะเดียวกันการประเมินความเพียงพอของแบบจำลองจะต้องดำเนินการในแต่ละขั้นตอนของการสร้างแบบจำลองโดยเริ่มจากขั้นตอนการสร้างเป้าหมายการสร้างแบบจำลองและกำหนดงานการสร้างแบบจำลองและปิดท้ายด้วยขั้นตอนการพัฒนาข้อเสนอการใช้งาน ของผลลัพธ์การสร้างแบบจำลอง

เมื่อทำการปรับหรือทำโมเดลใหม่ ประเภทของการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้สามารถแยกแยะได้: ส่วนกลาง ท้องถิ่น และพาราเมตริก

การเปลี่ยนแปลงทั่วโลกอาจเกิดจากข้อผิดพลาดร้ายแรงในระยะเริ่มต้นของการสร้างแบบจำลอง: เมื่อตั้งค่าปัญหาการสร้างแบบจำลอง เมื่อพัฒนาแบบจำลองทางวาจา แนวความคิด และทางคณิตศาสตร์ การกำจัดข้อผิดพลาดดังกล่าวมักจะนำไปสู่การพัฒนาโมเดลใหม่

การเปลี่ยนแปลงในเครื่องเกี่ยวข้องกับการชี้แจงพารามิเตอร์หรืออัลกอริธึมบางอย่าง การเปลี่ยนแปลงเฉพาะที่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงบางส่วนในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ แต่อาจนำไปสู่ความจำเป็นในการพัฒนาโมเดลซอฟต์แวร์ใหม่ เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ขอแนะนำให้พัฒนาแบบจำลองที่มีรายละเอียดมากกว่าที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการสร้างแบบจำลองทันที

การเปลี่ยนแปลงพาราเมตริกรวมถึงการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์พิเศษบางตัวที่เรียกว่าพารามิเตอร์การสอบเทียบ เพื่อปรับปรุงความเพียงพอของแบบจำลองผ่านการเปลี่ยนแปลงพาราเมตริก ควรระบุพารามิเตอร์การสอบเทียบล่วงหน้าและควรจัดเตรียมวิธีง่ายๆ ในการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เหล่านั้น

กลยุทธ์การปรับโมเดลควรมุ่งเป้าไปที่การแนะนำการเปลี่ยนแปลงระดับโลก จากนั้นในระดับท้องถิ่น และสุดท้ายคือการเปลี่ยนแปลงแบบพาราเมตริก

ในทางปฏิบัติ บางครั้งขั้นตอนการสร้างแบบจำลองจะดำเนินการแยกจากกัน ซึ่งส่งผลเสียต่อผลลัพธ์โดยรวม วิธีแก้ปัญหานี้อยู่ที่วิธีการพิจารณาภายในกรอบงานแบบรวมกระบวนการของการสร้างแบบจำลอง การจัดระเบียบการทดลอง และการสร้างซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลอง

การจำลองควรได้รับการพิจารณาว่าเป็น กระบวนการรวมศูนย์ในการสร้างและค้นคว้าแบบจำลองมีการสนับสนุนซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสม มีสองประเด็นสำคัญที่ควรทราบ

ด้านระเบียบวิธี- การระบุรูปแบบ เทคนิคในการสร้างคำอธิบายอัลกอริธึมของระบบ การเปลี่ยนแปลงคำอธิบายผลลัพธ์อย่างมีจุดประสงค์ให้เป็นแพ็คเกจของโมเดลเครื่องจักรที่เชื่อมต่อถึงกัน การร่างสถานการณ์และแผนงานที่เกี่ยวข้องกับแพ็คเกจดังกล่าว โดยมีเป้าหมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการสร้างแบบจำลองที่ประยุกต์ใช้

ด้านความคิดสร้างสรรค์- ศิลปะ ทักษะ ความสามารถในการบรรลุผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์จริงในระหว่างการสร้างแบบจำลองเครื่องจักรของระบบที่ซับซ้อน

การใช้แนวคิดการสร้างแบบจำลองระบบเป็นชุดวิธีการรวมสำหรับการสร้างและการใช้แบบจำลองนั้นเป็นไปได้เฉพาะกับระดับการพัฒนาเทคโนโลยีสารสนเทศที่เหมาะสมเท่านั้น

ไม่ว่าแบบจำลองจะเป็นประเภทใด (ต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง กำหนดขึ้น และสุ่ม ฯลฯ) การสร้างแบบจำลองจะประกอบด้วยขั้นตอนหลักหลายขั้นตอนที่แสดงในรูปที่ 1 3.1 และเป็นกระบวนการวนซ้ำที่ซับซ้อน:

ข้าว. 3.1. ขั้นตอนเทคโนโลยีของการสร้างแบบจำลองแบบจำลอง

1. ผลลัพธ์ที่บันทึกไว้ในขั้นตอนนี้คือการรวบรวม ;

2. การพัฒนาคำอธิบายแนวคิดผลลัพธ์ของกิจกรรมของนักวิเคราะห์ระบบในขั้นตอนนี้คือ รูปแบบความคิดและ ทางเลือกของวิธีการทำให้เป็นทางการสำหรับวัตถุการสร้างแบบจำลองที่กำหนด

3. การทำให้แบบจำลองเป็นทางการเรียบเรียง คำอธิบายอย่างเป็นทางการการสร้างแบบจำลองวัตถุ

4. การเขียนโปรแกรมแบบจำลอง (การพัฒนาโปรแกรมจำลอง) เกี่ยวกับมีการเลือกเครื่องมืออัตโนมัติในการสร้างแบบจำลอง อัลกอริทึม การเขียนโปรแกรม และการดีบักแบบจำลอง

5. การทดสอบและการวิจัยแบบจำลอง การตรวจสอบแบบจำลองแบบจำลองได้รับการตรวจสอบ ประเมินความเพียงพอ ศึกษาคุณสมบัติของแบบจำลองจำลอง และอื่นๆ ขั้นตอนการทดสอบที่ครอบคลุมรูปแบบที่พัฒนาแล้ว

6. การวางแผนและดำเนินการทดลองจำลองมีการวางแผนเชิงกลยุทธ์และยุทธวิธีของการทดลองจำลอง ผลลัพธ์คือ: รวบรวมและนำไปใช้ แผนการทดลอง, ที่ให้ไว้ เงื่อนไขการจำลองการทำงานสำหรับแผนที่เลือก

7. การวิเคราะห์ผลการจำลองผู้วิจัยตีความผลการสร้างแบบจำลองและนำไปใช้และตัดสินใจได้จริง

การกำหนดปัญหาและการกำหนดเป้าหมายของการศึกษาสถานการณ์จำลองในระยะแรก ปัญหาที่ผู้วิจัยเผชิญอยู่จะถูกกำหนดขึ้นและจะทำการตัดสินใจเกี่ยวกับความเหมาะสมของการใช้วิธีการจำลอง จากนั้นจะกำหนดเป้าหมายที่จะบรรลุผลจากการจำลอง การเลือกประเภทของแบบจำลองสถานการณ์และลักษณะของการวิจัยแบบจำลองเพิ่มเติมโดยใช้แบบจำลองแบบจำลองส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการกำหนดเป้าหมาย ในขั้นตอนนี้ วัตถุการสร้างแบบจำลองจะถูกกำหนดและศึกษาโดยละเอียด แง่มุมต่างๆ ของการทำงานของมันซึ่งเป็นที่สนใจสำหรับการวิจัย ผลลัพธ์ของการทำงานในระยะนี้คือ คำอธิบายที่มีความหมายของวัตถุการสร้างแบบจำลองระบุเป้าหมายของการจำลองและลักษณะการทำงานของวัตถุการสร้างแบบจำลองที่ต้องศึกษาโดยใช้แบบจำลอง คำอธิบายที่มีความหมายจะถูกวาดขึ้นในคำศัพท์ของระบบจริง ในภาษาของสาขาวิชาที่ลูกค้าสามารถเข้าใจได้

ในในกระบวนการวาดคำอธิบายที่มีความหมายของวัตถุแบบจำลอง ขอบเขตของการศึกษาวัตถุแบบจำลองจะถูกสร้างขึ้น และให้คำอธิบายของสภาพแวดล้อมภายนอกที่วัตถุนั้นโต้ตอบกัน เกณฑ์ประสิทธิภาพหลักได้รับการกำหนดขึ้น ซึ่งควรจะเปรียบเทียบตัวเลือกโซลูชันต่างๆ โดยใช้แบบจำลอง และสร้างและอธิบายทางเลือกต่างๆ ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ไม่มีสูตรทั่วไปในการสร้างคำอธิบายที่มีความหมาย ความสำเร็จขึ้นอยู่กับสัญชาตญาณของนักพัฒนาและความรู้เกี่ยวกับระบบจริง เทคโนโลยีทั่วไปหรือลำดับของการดำเนินการในขั้นตอนนี้มีดังนี้: การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุการสร้างแบบจำลองและการคอมไพล์ คำอธิบายที่มีความหมายของวัตถุการสร้างแบบจำลอง; ตามด้วย: ศึกษาสถานการณ์ปัญหา - กำหนดการวินิจฉัยและตั้งปัญหา การชี้แจงเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง ความจำเป็นในการสร้างแบบจำลองนั้นสมเหตุสมผลและเลือกวิธีการสร้างแบบจำลองแล้ว ในขั้นตอนนี้กำหนดไว้อย่างชัดเจนและเฉพาะเจาะจง เป้าหมายการสร้างแบบจำลอง.

คต้นไม้แบบจำลองจะกำหนดการออกแบบโดยรวม โมเดลและแทรกซึมเข้าสู่ขั้นตอนต่อไปของการสร้างแบบจำลองการจำลอง จากนั้นจะมีการสร้างแบบจำลองแนวคิดของวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่

ปให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเนื้อหาหลักของกิจกรรมของนักวิเคราะห์ระบบในระยะแรกเหล่านี้ งานนี้มีความสำคัญสำหรับขั้นตอนต่อๆ ไปของการสร้างแบบจำลองการจำลอง และที่นี่เองที่ผู้สร้างแบบจำลองจำลองแสดงตัวเองในฐานะนักวิเคราะห์ระบบที่เชี่ยวชาญศิลปะแห่งการสร้างแบบจำลอง

การวางโครงสร้างปัญหาเดิม การกำหนดปัญหา

การวางโครงสร้างปัญหาเดิม การกำหนดปัญหา. ประการแรก นักวิเคราะห์ระบบจะต้องสามารถวิเคราะห์ปัญหาได้ เขาดำเนินการศึกษาและจัดโครงสร้างปัญหาเดิมซึ่งเป็นการกำหนดปัญหาที่ชัดเจน

การวิเคราะห์ปัญหาต้องเริ่มต้นด้วยการศึกษารายละเอียดการทำงานทุกด้าน การทำความเข้าใจรายละเอียดเป็นสิ่งสำคัญที่นี่ ดังนั้นคุณต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิชาเฉพาะหรือโต้ตอบกับผู้เชี่ยวชาญ ระบบที่เป็นปัญหาเชื่อมต่อกับระบบอื่น ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องกำหนดงานให้ถูกต้อง ปัญหาการสร้างแบบจำลองทั่วไปแบ่งออกเป็นปัญหาเฉพาะ

เนื้อหาความหมายหลักของแนวทางการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบแสดงไว้ในรูปที่ 1 3.2.

แนวทางการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบประกอบด้วย:

• การพิจารณาสาระสำคัญของปัญหาอย่างเป็นระบบ:

1. เหตุผลของสาระสำคัญและสถานที่ของปัญหาที่กำลังศึกษา
2. การก่อตัวของโครงสร้างทั่วไปของระบบที่กำลังศึกษา
3. การระบุปัจจัยสำคัญครบถ้วน
4. การพิจารณาการพึ่งพาเชิงหน้าที่ระหว่างปัจจัย

• การสร้างแนวคิดที่เป็นเอกภาพในการแก้ปัญหา:

1. การวิจัยเงื่อนไขวัตถุประสงค์ในการแก้ปัญหา
2. เหตุผลของเป้าหมายและวัตถุประสงค์ที่จำเป็นในการแก้ปัญหา
3. การจัดโครงสร้างงานกำหนดเป้าหมายอย่างเป็นทางการ
4. การพัฒนาวิธีการและวิธีการในการแก้ปัญหา การบรรยายทางเลือก สถานการณ์ กฎการตัดสินใจ และการดำเนินการควบคุมเพื่อพัฒนาขั้นตอนการตัดสินใจในแบบจำลองต่อไป

• การใช้วิธีการสร้างแบบจำลองอย่างเป็นระบบ:

1. การจำแนกระบบ (โครงสร้าง) ของปัญหาการสร้างแบบจำลอง
2. การวิเคราะห์ระบบความสามารถของวิธีการสร้างแบบจำลอง
3. การเลือกวิธีการสร้างแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพ

การระบุเป้าหมาย

การระบุเป้าหมาย. ขั้นตอนแรกและสำคัญที่สุดในการสร้างแบบจำลองคือการกำหนดวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ สามารถใช้วิธีแบ่งย่อยเป้าหมายได้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแบ่งทั้งหมดออกเป็นส่วนๆ เช่น เป้าหมายออกเป็นเป้าหมายย่อย งานออกเป็นงานย่อย ฯลฯ ในทางปฏิบัติ แนวทางนี้นำไปสู่โครงสร้างต้นไม้ที่มีลำดับชั้น (การสร้างต้นไม้แห่งเป้าหมาย) ขั้นตอนนี้เป็นโดเมนของผู้เชี่ยวชาญและผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับปัญหา นั่นคือมีปัจจัยส่วนตัวที่นี่ ความท้าทายในทางปฏิบัติคือโครงสร้างทุกอย่างมีความสมบูรณ์เพียงใด ต้นไม้เป้าหมายที่สร้างขึ้นจากขั้นตอนนี้อาจเป็นประโยชน์ในการสร้างเกณฑ์ต่างๆ ในภายหลัง

ข้อผิดพลาดอะไรที่รอนักวิเคราะห์ระบบมือใหม่อยู่? เป้าหมายสำหรับระดับหนึ่งคืออะไรคือหนทางสำหรับอีกระดับหนึ่ง และความสับสนของเป้าหมายมักเกิดขึ้น สำหรับระบบที่ซับซ้อนซึ่งมีระบบย่อยจำนวนมาก เป้าหมายอาจมีความขัดแย้ง ไม่ค่อยมีเป้าหมายเดียว เพราะมีหลายประตู อันตรายจากการจัดอันดับที่ไม่ถูกต้อง

เป้าหมายการสร้างแบบจำลองที่กำหนดและจัดโครงสร้างในขั้นตอนแรกจะแทรกซึมไปตลอดหลักสูตรการวิจัยการจำลองเพิ่มเติม

มาดูที่ใช้กันมากที่สุด หมวดหมู่เป้าหมายในการศึกษาสถานการณ์จำลอง: การประเมิน การพยากรณ์ การเพิ่มประสิทธิภาพ การเปรียบเทียบทางเลือกและอื่น ๆ.

การทดลองจำลองดำเนินการเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย ซึ่งอาจรวมถึง:

• ระดับ– การกำหนดว่าระบบของโครงสร้างที่เสนอจะตรงตามเกณฑ์เฉพาะบางประการได้ดีเพียงใด
• การเปรียบเทียบทางเลือก– การเปรียบเทียบระบบการแข่งขันที่ออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่เฉพาะ หรือการเปรียบเทียบหลักการหรือเทคนิคการปฏิบัติงานที่เสนอหลายประการ
• พยากรณ์– การประเมินพฤติกรรมของระบบภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่สมมติขึ้น
• การวิเคราะห์ความไว– การระบุจากปัจจัยปฏิบัติการจำนวนมากที่มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมโดยรวมของระบบมากที่สุด
• การระบุความสัมพันธ์เชิงหน้าที่– การกำหนดลักษณะของความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยเชิงรุกตั้งแต่สองตัวขึ้นไปในด้านหนึ่งและการตอบสนองของระบบในอีกด้านหนึ่ง
• การเพิ่มประสิทธิภาพ –การกำหนดที่แม่นยำของการรวมกันของปัจจัยการทำงานและค่าของมัน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการตอบสนองที่ดีที่สุดของทั้งระบบโดยรวม

การก่อตัวของเกณฑ์

การก่อตัวของเกณฑ์. คำจำกัดความที่ชัดเจนและชัดเจนของเกณฑ์มีความสำคัญอย่างยิ่ง สิ่งนี้ส่งผลต่อกระบวนการสร้างและทดลองแบบจำลอง นอกจากนี้ การกำหนดเกณฑ์ที่ไม่ถูกต้องยังนำไปสู่ข้อสรุปที่ไม่ถูกต้อง มีเกณฑ์ที่ใช้ประเมินระดับที่ระบบบรรลุเป้าหมาย และเกณฑ์ที่ใช้ประเมินวิธีการก้าวไปสู่เป้าหมาย (หรือประสิทธิผลของวิธีการบรรลุเป้าหมาย) สำหรับระบบที่จำลองแบบหลายเกณฑ์ จะมีการสร้างชุดเกณฑ์ขึ้น โดยจะต้องจัดโครงสร้างเป็นระบบย่อยหรือจัดอันดับตามความสำคัญ

ข้าว. 3.3. การเปลี่ยนจากระบบจริงไปเป็นไดอะแกรมเชิงตรรกะของการทำงานของระบบ

การพัฒนาแบบจำลองแนวความคิดของวัตถุการสร้างแบบจำลอง รูปแบบความคิด– มีคำอธิบายเชิงตรรกะและคณิตศาสตร์ของระบบแบบจำลองตามการกำหนดของปัญหา

(เนื้อหาทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีนี้แสดงเป็นแผนผังในรูปที่ 3.3) นี่คือคำอธิบายของวัตถุในแง่ของแนวคิดทางคณิตศาสตร์และอัลกอริทึมสำหรับการทำงานของส่วนประกอบต่างๆ คำอธิบายแนวคิดคือการแสดงอัลกอริทึมของระบบจริงอย่างง่าย

เมื่อพัฒนาแบบจำลองแนวความคิดก็จะถูกสร้างขึ้น โครงสร้างพื้นฐานของแบบจำลองซึ่งรวมถึง คำอธิบายแบบคงที่และไดนามิกของระบบ. มีการกำหนดขอบเขตของระบบ ให้คำอธิบายของสภาพแวดล้อมภายนอก มีการระบุองค์ประกอบที่สำคัญและให้คำอธิบาย ตัวแปร พารามิเตอร์ การพึ่งพาการทำงานจะเกิดขึ้นทั้งสำหรับแต่ละองค์ประกอบและกระบวนการและสำหรับทั้งระบบ ข้อ จำกัด เป้าหมาย ฟังก์ชั่น (เกณฑ์)

ผลลัพธ์ของงานในขั้นตอนนี้คือคำอธิบายแนวความคิดที่ได้รับการบันทึกไว้และวิธีการที่เลือกในการสร้างแบบจำลองระบบอย่างเป็นทางการ เมื่อสร้างแบบจำลองขนาดเล็ก ขั้นตอนนี้จะรวมกับขั้นตอนการร่างคำอธิบายที่มีความหมายของระบบที่กำลังสร้างแบบจำลอง ในขั้นตอนนี้ มีการชี้แจงระเบียบวิธีของการทดลองจำลอง

การสร้างแบบจำลองแนวคิด

การสร้างแบบจำลองแนวคิดเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าตามวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลองขอบเขตของระบบแบบจำลองจะถูกสร้างขึ้นและอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกจะถูกกำหนด สมมติฐานถูกหยิบยกขึ้นมาและสมมติฐานทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างแบบจำลองจำลองจะถูกบันทึกไว้ มีการหารือถึงระดับรายละเอียดของกระบวนการจำลอง

ระบบสามารถกำหนดเป็นชุดขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อถึงกัน ในโดเมนใดโดเมนหนึ่ง คำจำกัดความของระบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลองและผู้กำหนดระบบ ในขั้นตอนนี้จะดำเนินการ การสลายตัวของระบบ. สิ่งสำคัญที่สุดในแง่ของปัญหาที่กำหนดไว้ องค์ประกอบของระบบจะถูกกำหนด (ไฟล์ การวิเคราะห์โครงสร้างระบบแบบจำลอง) และการโต้ตอบระหว่างกัน มีการระบุประเด็นหลักของการทำงานของระบบแบบจำลอง (รวบรวม รูปแบบการทำงาน) มีการจัดเตรียมคำอธิบายสภาพแวดล้อมภายนอกไว้ การสลายตัวของระบบ (วัตถุการสร้างแบบจำลอง) หรือการเลือกระบบย่อยเป็นการดำเนินการ การวิเคราะห์. องค์ประกอบของโมเดลจะต้องสอดคล้องกับแฟรกเมนต์ที่มีอยู่จริงในระบบ ระบบที่ซับซ้อนถูกแบ่งออกเป็นส่วนๆ ในขณะที่ยังคงรักษาการเชื่อมต่อที่ทำให้เกิดการโต้ตอบได้ เป็นไปได้ที่จะจัดทำแผนภาพการทำงานที่จะชี้แจงลักษณะเฉพาะของกระบวนการไดนามิกที่เกิดขึ้นในระบบที่อยู่ระหว่างการพิจารณา สิ่งสำคัญคือต้องกำหนดว่าองค์ประกอบใดที่จะรวมอยู่ในแบบจำลอง องค์ประกอบใดจะถูกทำให้เป็นภายนอก และความสัมพันธ์ใดจะถูกสร้างขึ้นระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น

คำอธิบายของสภาพแวดล้อมภายนอก

คำอธิบายของสภาพแวดล้อมภายนอกดำเนินการจากการพิจารณาว่าองค์ประกอบของสภาพแวดล้อมภายนอกมีอิทธิพลบางอย่างต่อองค์ประกอบของระบบ แต่อิทธิพลของระบบที่มีต่อองค์ประกอบเหล่านั้นนั้นไม่มีนัยสำคัญตามกฎแล้ว

เมื่อพูดคุยถึงระดับรายละเอียดของแบบจำลอง สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการสลายตัวใด ๆ ขึ้นอยู่กับหลักการที่ขัดแย้งกันสองประการ: ความสมบูรณ์และความเรียบง่าย. โดยทั่วไปแล้ว ในขั้นเริ่มต้นของการพัฒนาแบบจำลอง มีแนวโน้มที่จะรวมส่วนประกอบและตัวแปรมากเกินไป อย่างไรก็ตาม โมเดลที่ดีนั้นเรียบง่าย เป็นที่ทราบกันดีว่าระดับความเข้าใจของปรากฏการณ์นั้นแปรผกผันกับจำนวนตัวแปรที่ปรากฏในคำอธิบาย โมเดลที่มีรายละเอียดมากเกินไปอาจมีความซับซ้อนและยากต่อการนำไปปฏิบัติ

การประนีประนอมระหว่างสองขั้วนี้มีเพียงเท่านั้น สำคัญ(หรือ ที่เกี่ยวข้อง) ส่วนประกอบ – จำเป็นที่เกี่ยวข้องกับวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์

ดังนั้นก่อนอื่นจะต้องมี "ระดับประถมศึกษา" - รวบรวมแผนผังเป้าหมายที่ง่ายที่สุดซึ่งเป็นโครงสร้างที่เรียบง่ายของแบบจำลอง ต่อไปก็ค่อยๆ ปรับปรุงโมเดล เราต้องพยายามสร้างแบบจำลองที่เรียบง่าย แล้วทำให้มันซับซ้อน จะต้องปฏิบัติตาม หลักการสร้างแบบจำลองวนซ้ำในขณะที่ระบบได้รับการศึกษาโดยใช้แบบจำลอง ในระหว่างการพัฒนา โมเดลจะมีการเปลี่ยนแปลงโดยการเพิ่มโมเดลใหม่หรือไม่รวมองค์ประกอบบางส่วน และ/หรือ ความสัมพันธ์ระหว่างโมเดลเหล่านั้น

จะเปลี่ยนจากระบบจริงไปเป็นคำอธิบายแบบง่ายได้อย่างไร? ลดความซับซ้อน, นามธรรม– เทคนิคพื้นฐานของการสร้างแบบจำลองใดๆ ระดับรายละเอียดที่เลือกควรทำให้เกิดนามธรรมจากแง่มุมที่ไม่ชัดเจนของการทำงานของระบบจริง เนื่องจากขาดข้อมูล

ภายใต้ ลดความซับซ้อนหมายถึงการละเลยรายละเอียดที่ไม่สำคัญหรือการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายกว่า (เช่น การสมมติความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างตัวแปร) เมื่อทำการสร้างแบบจำลอง จะมีการหยิบยกสมมติฐานและสมมติฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบและตัวแปรของระบบ

อีกแง่มุมหนึ่งของการวิเคราะห์ระบบจริงก็คือนามธรรม นามธรรมมีคุณสมบัติที่สำคัญของพฤติกรรมของวัตถุ แต่ไม่จำเป็นต้องอยู่ในรูปแบบเดียวกันและในรายละเอียดเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในระบบจริง

หลังจากที่ชิ้นส่วนหรือองค์ประกอบของระบบได้รับการวิเคราะห์และสร้างแบบจำลองแล้ว เราจะดำเนินการรวมให้เป็นหนึ่งเดียว แบบจำลองแนวความคิดจะต้องสะท้อนถึงปฏิสัมพันธ์ของพวกเขาอย่างถูกต้อง องค์ประกอบมีการผ่าตัด สังเคราะห์การรวมกลุ่ม (ในการสร้างแบบจำลองระบบ นี่ไม่ใช่แค่การประกอบส่วนประกอบ) ในระหว่างการดำเนินการนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบจะถูกสร้างขึ้น (เช่น โครงสร้างได้รับการชี้แจง คำอธิบายความสัมพันธ์ การจัดลำดับ ฯลฯ)

การวิจัยระบบอยู่บนพื้นฐานของการผสมผสานระหว่างการดำเนินการวิเคราะห์และการสังเคราะห์ ในทางปฏิบัติ มีการใช้ขั้นตอนการวิเคราะห์และการสังเคราะห์ซ้ำ หลังจากนี้เท่านั้นที่เราจะสามารถพยายามอธิบายทั้งหมด - ระบบผ่านส่วนประกอบ - ระบบย่อยในรูปแบบของโครงสร้างทั่วไปของทั้งหมด

เกณฑ์การปฏิบัติงาน

เกณฑ์การปฏิบัติงาน พารามิเตอร์ ตัวแปรโมเดลคำอธิบายระบบจะต้องมีเกณฑ์สำหรับประสิทธิผลของระบบและแนวทางแก้ไขปัญหาอื่นที่ได้รับการประเมิน อย่างหลังถือได้ว่าเป็นอินพุตโมเดลหรือพารามิเตอร์สถานการณ์ เมื่ออัลกอริธึมกระบวนการจำลอง ตัวแปรหลักของแบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับคำอธิบายจะถูกระบุด้วย

แต่ละรุ่นแสดงถึงการผสมผสานส่วนประกอบต่างๆ เช่น ส่วนประกอบ ตัวแปร พารามิเตอร์ การขึ้นต่อกันของฟังก์ชัน ข้อจำกัด ฟังก์ชันวัตถุประสงค์ (เกณฑ์)

ภายใต้ ส่วนประกอบเข้าใจส่วนประกอบต่างๆ ที่เมื่อรวมกันอย่างเหมาะสมจะเกิดเป็นระบบ บางครั้งก็พิจารณาส่วนประกอบด้วย องค์ประกอบระบบหรือของมัน ระบบย่อย. ระบบหมายถึงกลุ่มหรือกลุ่มของวัตถุที่รวมกันโดยการโต้ตอบปกติหรือการพึ่งพาซึ่งกันและกันเพื่อทำหน้าที่ที่กำหนด ระบบที่กำลังศึกษาประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ

พารามิเตอร์เป็นปริมาณที่ผู้วิจัยสามารถเลือกได้ตามใจชอบไม่เหมือน ตัวแปรโมเดลที่สามารถรับค่าที่กำหนดโดยประเภทของฟังก์ชันที่กำหนด ในโมเดลเราจะแยกความแตกต่างระหว่างตัวแปรสองประเภท: ภายนอกและภายนอก. ภายนอกตัวแปรก็เรียกอีกอย่างว่า ป้อนข้อมูล. ซึ่งหมายความว่าสิ่งเหล่านั้นถูกสร้างขึ้นนอกระบบหรือเป็นผลมาจากการโต้ตอบของสาเหตุภายนอก ภายนอกตัวแปรคือตัวแปรที่เกิดขึ้นในระบบอันเป็นผลมาจากอิทธิพลของสาเหตุภายใน ในกรณีที่ตัวแปรภายนอกแสดงลักษณะสถานะหรือเงื่อนไขที่เกิดขึ้นในระบบ เราจะเรียกตัวแปรเหล่านั้น ตัวแปรสถานะ. เมื่อจำเป็นต้องอธิบายอินพุตและเอาต์พุตของระบบ เราจะจัดการด้วย ตัวแปรอินพุตและเอาต์พุต.

การพึ่งพาการทำงานอธิบายพฤติกรรมของตัวแปรและพารามิเตอร์ภายในส่วนประกอบหรือแสดงความสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบของระบบ ความสัมพันธ์เหล่านี้เป็นแบบกำหนดหรือสุ่ม

ข้อ จำกัดแสดงถึงขีดจำกัดที่กำหนดไว้สำหรับการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวแปรหรือเงื่อนไขที่จำกัดสำหรับการเปลี่ยนแปลง นักพัฒนาสามารถป้อนได้หรือติดตั้งโดยระบบเองเนื่องจากคุณสมบัติโดยธรรมชาติ

ฟังก์ชันวัตถุประสงค์ (ฟังก์ชันเกณฑ์)แสดงถึงการนำเสนอเป้าหมายหรือวัตถุประสงค์ของระบบอย่างถูกต้องและกฎที่จำเป็นสำหรับการประเมินการดำเนินการ การแสดงออกของฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์จะต้องเป็นคำจำกัดความที่ชัดเจนของเป้าหมายและวัตถุประสงค์ที่ต้องวัดการตัดสินใจ

การทำให้แบบจำลองเป็นทางการ ในขั้นตอนที่สามของการศึกษาสถานการณ์จำลอง วัตถุการสร้างแบบจำลองจะถูกทำให้เป็นทางการ กระบวนการจัดทำระบบที่ซับซ้อนอย่างเป็นทางการประกอบด้วย:

• การเลือกวิธีการทำให้เป็นทางการ
• จัดทำคำอธิบายอย่างเป็นทางการของระบบ

ในกระบวนการสร้างแบบจำลอง สามารถแยกแยะการเป็นตัวแทนได้สามระดับ:

• ไม่เป็นทางการ (ระยะที่ 2) – รูปแบบความคิด;
• เป็นทางการ (ระยะที่ 3) – โมเดลที่เป็นทางการ;
• ซอฟต์แวร์ (ระยะที่ 4) – แบบจำลอง.

แต่ละระดับจะแตกต่างจากระดับก่อนหน้าในระดับรายละเอียดของระบบแบบจำลองและวิธีการอธิบายโครงสร้างและกระบวนการทำงาน ในขณะเดียวกัน ระดับของนามธรรมก็เพิ่มขึ้น

รูปแบบความคิด

รูปแบบความคิดเป็นการบรรยายอย่างเป็นระบบและมีความหมายของระบบแบบจำลอง (หรือสถานการณ์ปัญหา) ในภาษาที่ไม่เป็นทางการ คำอธิบายที่ไม่เป็นทางการของแบบจำลองที่กำลังพัฒนานั้นรวมถึงคำจำกัดความขององค์ประกอบหลักของระบบแบบจำลอง ลักษณะเฉพาะของมัน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ในภาษาของมันเอง ในกรณีนี้ สามารถใช้ตาราง กราฟ ไดอะแกรม ฯลฯ ได้ คำอธิบายแบบไม่เป็นทางการของโมเดลเป็นสิ่งจำเป็นทั้งสำหรับนักพัฒนาเอง (เมื่อตรวจสอบความเพียงพอของโมเดล การดัดแปลง ฯลฯ) และเพื่อความเข้าใจร่วมกันกับผู้เชี่ยวชาญในสาขาอื่น

แบบจำลองแนวความคิดประกอบด้วยข้อมูลเบื้องต้นสำหรับนักวิเคราะห์ระบบที่ทำระบบให้เป็นทางการและใช้วิธีการและเทคโนโลยีบางอย่างสำหรับสิ่งนี้ เช่น จากคำอธิบายที่ไม่เป็นทางการจะมีการพัฒนาคำอธิบายที่เป็นทางการที่เข้มงวดและมีรายละเอียดมากขึ้น

จากนั้นคำอธิบายที่เป็นทางการจะถูกแปลงเป็นโปรแกรม - ตัวจำลองตามวิธีการบางอย่าง (เทคโนโลยีการเขียนโปรแกรม)

รูปแบบที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อทำการทดลองจำลอง: การกำหนดเนื้อหาจะถูกแมปเข้ากับแบบจำลองที่เป็นทางการ หลังจากนั้นจึงทำการเปลี่ยนแปลงและเพิ่มเติมที่จำเป็นในวิธีการทดลองทางคอมพิวเตอร์โดยตรง

ภารกิจหลักของขั้นตอนการทำให้เป็นทางการ– ให้คำอธิบายอย่างเป็นทางการของระบบที่ซับซ้อน ปราศจากข้อมูลทุติยภูมิที่มีอยู่ในคำอธิบายเนื้อหา การแสดงอัลกอริธึมของวัตถุการสร้างแบบจำลอง. วัตถุประสงค์ของการทำให้เป็นทางการ– รับการเป็นตัวแทนอย่างเป็นทางการของแบบจำลองเชิงตรรกะ-คณิตศาสตร์ เช่น อัลกอริธึมสำหรับพฤติกรรมของส่วนประกอบของระบบที่ซับซ้อนและสะท้อนถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบในระดับอัลกอริธึมการสร้างแบบจำลอง

อาจกลายเป็นว่าข้อมูลที่มีอยู่ในคำอธิบายที่มีความหมายไม่เพียงพอที่จะทำให้วัตถุการสร้างแบบจำลองเป็นทางการ ในกรณีนี้มีความจำเป็นต้องกลับไปสู่ขั้นตอนการร่างคำอธิบายที่มีความหมายและเสริมด้วยข้อมูลความต้องการที่ถูกค้นพบในระหว่างการจัดทำวัตถุการสร้างแบบจำลองอย่างเป็นทางการ ในทางปฏิบัติอาจมีผลตอบแทนดังกล่าวหลายประการ การทำให้เป็นทางการมีประโยชน์ภายในขอบเขตที่กำหนด และไม่เหมาะกับแบบจำลองทั่วไป

มีรูปแบบ (แนวคิด) การทำให้เป็นทางการและโครงสร้างที่หลากหลายอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งพบการประยุกต์ใช้ในการสร้างแบบจำลองการจำลอง รูปแบบการทำให้เป็นทางการได้รับการชี้นำโดยทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกัน และขึ้นอยู่กับแนวคิดที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกระบวนการที่กำลังศึกษา ดังนั้นความหลากหลายและปัญหาในการเลือกโครงร่างอย่างเป็นทางการ (เพื่ออธิบายวัตถุการสร้างแบบจำลองที่กำหนด) ที่เหมาะสม

สำหรับโมเดลที่ไม่ต่อเนื่อง เช่น ระบบเชิงกระบวนการ (คำอธิบายกระบวนการ) สามารถใช้ระบบที่ใช้กระบวนทัศน์เครือข่าย (กระบวนทัศน์เครือข่าย) ได้ สำหรับระบบต่อเนื่อง - ไดอะแกรมโฟลว์ของแบบจำลองไดนามิกของระบบ

แนวคิดการปฏิบัติอย่างเป็นทางการที่เป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ: ระบบรวมและออโตมาตา; ตาข่ายเพาะเชื้อและส่วนต่อขยาย แบบจำลองไดนามิกของระบบ ภายในกรอบแนวคิดของแนวคิดการทำให้เป็นทางการรูปแบบเดียว สามารถใช้โมเดลอัลกอริทึมต่างๆ ได้ ตามกฎแล้วแนวคิดหนึ่งหรืออย่างอื่นในการจัดโครงสร้าง (โครงร่างสำหรับการแสดงแบบจำลองอัลกอริทึม) หรือการทำให้เป็นทางการในระดับเทคโนโลยีได้รับการแก้ไขในระบบการสร้างแบบจำลอง ภาษาการสร้างแบบจำลอง แนวคิดของการจัดโครงสร้างรองรับระบบการจำลองทั้งหมด และได้รับการสนับสนุนโดยเทคนิคที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษของเทคโนโลยีการเขียนโปรแกรม สิ่งนี้ทำให้การสร้างและการเขียนโปรแกรมโมเดลง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น ภาษาการสร้างแบบจำลอง GPSS มีแนวคิดแบบบล็อกในการวางโครงสร้าง โครงสร้างของกระบวนการจำลองถูกแสดงเป็นกระแสของธุรกรรมที่ผ่านอุปกรณ์บริการ คิว และองค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบคิว

ในระบบการสร้างแบบจำลองสมัยใหม่จำนวนหนึ่ง พร้อมด้วยเครื่องมือที่สนับสนุนแนวคิดการจัดโครงสร้างอย่างใดอย่างหนึ่ง มีเครื่องมือพิเศษที่รับรองการประยุกต์ใช้แนวคิดบางอย่างของการทำให้เป็นทางการในระบบ

การสร้างแบบจำลองขึ้นอยู่กับวิธีการสมัยใหม่ในการจัดโครงสร้างระบบที่ซับซ้อนและอธิบายไดนามิกของระบบ โมเดลและวิธีการต่อไปนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์ระบบที่ซับซ้อน:

• เครือข่ายของหน่วยเชิงเส้นแบบเรียงต่อกันซึ่งสร้างแบบจำลองระบบที่ไม่ต่อเนื่องและต่อเนื่องกัน
• ตาข่าย Petri (ตาข่ายเหตุการณ์ E-nets ตาข่าย COMBI และส่วนขยายอื่นๆ) ใช้ในการจัดโครงสร้างความสัมพันธ์เชิงสาเหตุและระบบการสร้างแบบจำลองด้วยกระบวนการแบบขนาน ทำหน้าที่สำหรับการแบ่งชั้นและอัลกอริทึมของไดนามิกของระบบที่แยกจากกันและต่อเนื่องกัน
• แผนภาพการไหลและสมการผลต่างอันจำกัดของไดนามิกของระบบซึ่งเป็นแบบจำลองของระบบต่อเนื่อง

การเขียนโปรแกรมโมเดลจำลอง

การเขียนโปรแกรมโมเดลจำลอง. คำอธิบายเชิงแนวคิดหรือเป็นทางการของแบบจำลองระบบที่ซับซ้อนจะถูกแปลงเป็นโปรแกรมจำลองตามวิธีการเขียนโปรแกรมบางอย่างและการใช้ภาษาและระบบการสร้างแบบจำลอง จุดสำคัญคือการเลือกเครื่องมือที่ถูกต้องสำหรับการนำแบบจำลองไปใช้

การรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้นขั้นตอนนี้ไม่ได้ถูกแยกออกมาเป็นอิสระเสมอไป แต่งานที่ทำในขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง แม้ว่าการเขียนโปรแกรมและการติดตามโมเดลจำลองจะสามารถทำได้โดยใช้ข้อมูลสมมุติ แต่การศึกษาทดลองที่กำลังจะมีขึ้นจะต้องดำเนินการบนสตรีมข้อมูลจริง ความแม่นยำของผลการจำลองที่ได้รับและความเพียงพอของแบบจำลองกับระบบจริงขึ้นอยู่กับสิ่งนี้

ที่นี่นักพัฒนาแบบจำลองต้องเผชิญกับคำถามสองข้อ:

• จะรับและรวบรวมข้อมูลเบื้องต้นได้ที่ไหนและอย่างไร
• วิธีการประมวลผลข้อมูลที่รวบรวมเกี่ยวกับระบบจริง

วิธีการพื้นฐานในการรับข้อมูลเบื้องต้น:

• จากเอกสารที่มีอยู่สำหรับระบบ (ข้อมูลรายงาน การรวบรวมทางสถิติ เช่น สำหรับระบบเศรษฐกิจและสังคม เอกสารทางการเงินและทางเทคนิคสำหรับระบบการผลิต ฯลฯ)
• การทดลองทางกายภาพ บางครั้ง ในการตั้งค่าข้อมูลเบื้องต้น จำเป็นต้องทำการทดลองเต็มรูปแบบกับระบบจำลองหรือต้นแบบของระบบ
• เบื้องต้น การสังเคราะห์ข้อมูลแบบนิรนัย บางครั้งข้อมูลอินพุตอาจไม่มีอยู่ และระบบที่กำลังสร้างแบบจำลองขัดขวางการทดลองทางกายภาพ ในกรณีนี้จะเสนอวิธีการสังเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้นหลายวิธี ตัวอย่างเช่น เมื่อสร้างแบบจำลองระบบข้อมูล ระยะเวลาในการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านข้อมูลจะถูกประมาณตามความซับซ้อนของอัลกอริทึมที่นำมาใช้บนคอมพิวเตอร์ วิธีการเหล่านี้ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ที่อิงจากการวิเคราะห์ปัญหาทั่วไป แบบสอบถาม การสัมภาษณ์ และการใช้วิธีการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญอย่างกว้างขวาง

คำถามที่สองเกี่ยวข้องกับปัญหา การระบุข้อมูลอินพุตสำหรับระบบสุ่ม ก่อนหน้านี้มีการตั้งข้อสังเกตว่าการสร้างแบบจำลองจำลองเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการศึกษาระบบสุ่ม เช่น ระบบที่พลวัตขึ้นอยู่กับปัจจัยสุ่ม ตัวแปรอินพุต (และเอาต์พุต) ของแบบจำลองสุ่มมักเป็นตัวแปรสุ่ม เวกเตอร์ ฟังก์ชัน กระบวนการสุ่ม ดังนั้น ปัญหาเพิ่มเติมจึงเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สมการสำหรับกฎการกระจายที่ค่อนข้างไม่ทราบ และการกำหนดลักษณะความน่าจะเป็น (ความคาดหวังทางคณิตศาสตร์ การกระจายตัว ฟังก์ชันสหสัมพันธ์ ฯลฯ) สำหรับกระบวนการวิเคราะห์และพารามิเตอร์ ความจำเป็นในการวิเคราะห์ทางสถิติเมื่อรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลอินพุตมีความเกี่ยวข้องกับงานในการกำหนดประเภทของการพึ่งพาการทำงานที่อธิบายข้อมูลอินพุตการประเมินค่าเฉพาะของพารามิเตอร์ของการพึ่งพาเหล่านี้ตลอดจนการตรวจสอบความสำคัญของ พารามิเตอร์ ในการเลือกการแจกแจงทางทฤษฎีของตัวแปรสุ่ม จะใช้วิธีการทางสถิติทางคณิตศาสตร์ที่รู้จักกันดี โดยพิจารณาจากพารามิเตอร์ของการแจกแจงเชิงประจักษ์และการทดสอบสมมติฐานทางสถิติ โดยใช้เกณฑ์ความดีเหมาะสมเพื่อพิจารณาว่าข้อมูลเชิงประจักษ์สอดคล้องกับกฎการกระจายที่ทราบหรือไม่

การทดสอบและศึกษาคุณสมบัติของแบบจำลอง

การทดสอบและศึกษาคุณสมบัติของแบบจำลอง. หลังจากนำโมเดลจำลองไปใช้งานบนคอมพิวเตอร์แล้ว จำเป็นต้องทำการทดสอบเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือของโมเดล ในขั้นตอนการทดสอบและวิจัยแบบจำลองที่พัฒนาขึ้น การทดสอบแบบจำลองอย่างครอบคลุม (การทดสอบ) – กระบวนการวนซ้ำตามแผนซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อสนับสนุนขั้นตอนในการทวนสอบและการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองและข้อมูลการจำลอง

จากผลของขั้นตอนที่ดำเนินการไป หากแบบจำลองมีความน่าเชื่อถือไม่เพียงพอ การสอบเทียบแบบจำลองแบบจำลอง(ค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบถูกสร้างขึ้นในอัลกอริธึมการสร้างแบบจำลอง) เพื่อให้มั่นใจถึงความเพียงพอของแบบจำลอง ในกรณีที่ซับซ้อนมากขึ้น สามารถทำซ้ำได้หลายครั้งในระยะแรกๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัตถุที่สร้างแบบจำลองหรือปรับแต่งแบบจำลองการจำลอง การมีข้อผิดพลาดในการโต้ตอบของส่วนประกอบแบบจำลองทำให้ผู้วิจัยกลับสู่ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง เหตุผลนี้อาจเป็นแบบจำลองกระบวนการหรือปรากฏการณ์ที่เรียบง่ายในตอนแรก ซึ่งนำไปสู่ความไม่เพียงพอของแบบจำลองสำหรับวัตถุ หากการเลือกวิธีการทำให้เป็นทางการไม่สำเร็จก็จำเป็นต้องทำซ้ำขั้นตอนของการสร้างแบบจำลองแนวคิดโดยคำนึงถึงข้อมูลใหม่และประสบการณ์ที่ได้รับ ท้ายที่สุด เมื่อมีข้อมูลไม่เพียงพอเกี่ยวกับวัตถุ ก็จำเป็นต้องกลับไปสู่ขั้นตอนการร่างคำอธิบายที่มีความหมายของระบบและชี้แจงให้ชัดเจนโดยคำนึงถึงผลการทดสอบ

กำกับการทดลองทางคอมพิวเตอร์บนแบบจำลองสถานการณ์ การวิเคราะห์ผลการจำลองและการตัดสินใจ. ในขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างแบบจำลองการจำลอง จำเป็นต้องดำเนินการวางแผนเชิงกลยุทธ์และยุทธวิธีของการทดลองจำลอง การจัดการทดลองทางคอมพิวเตอร์โดยตรงบนแบบจำลองจำลองเกี่ยวข้องกับการเลือกและการประยุกต์วิธีวิเคราะห์ต่างๆ เพื่อประมวลผลผลลัพธ์ของการศึกษาแบบจำลอง เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงใช้วิธีการวางแผนการทดลองทางคอมพิวเตอร์ การวิเคราะห์การถดถอยและความแปรปรวน และวิธีการหาค่าเหมาะที่สุด การจัดระเบียบและดำเนินการทดลองต้องใช้วิธีวิเคราะห์ที่ถูกต้อง จากผลที่ได้รับ การศึกษาควรให้ข้อสรุปที่เพียงพอต่อการตัดสินใจเกี่ยวกับปัญหาและงานที่ระบุไว้ในระยะแรก

แต่ละขั้นตอนของการสร้างแบบจำลองจะถูกกำหนดโดยงานและเป้าหมายของการสร้างแบบจำลอง โดยทั่วไป กระบวนการสร้างและศึกษาแบบจำลองสามารถแสดงได้โดยใช้แผนภาพ:

ด่านที่ 1 การกำหนดปัญหา

ประกอบด้วยสามขั้นตอน:

คำอธิบายของงาน

งานนี้อธิบายเป็นภาษาธรรมดา

ปัญหาทั้งชุดสามารถแบ่งออกตามลักษณะของสูตรได้เป็น 2 กลุ่มหลัก คือ

1. กลุ่มแรกประกอบด้วยงานที่จำเป็นในการศึกษาว่าลักษณะของวัตถุจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้อิทธิพลบางอย่างเช่น คุณต้องได้รับคำตอบสำหรับคำถามที่ว่า "จะเกิดอะไรขึ้นถ้า?..."

   เช่น จะเกิดอะไรขึ้นหากนำการ์ดแม่เหล็กไปวางบนตู้เย็น? จะเกิดอะไรขึ้นหากข้อกำหนดในการเข้ามหาวิทยาลัยเพิ่มขึ้น? จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณเพิ่มค่าสาธารณูปโภคอย่างรวดเร็ว? และอื่น ๆ

   กลุ่มที่สองประกอบด้วยงานที่จำเป็นในการกำหนดสิ่งที่ต้องทำกับวัตถุเพื่อให้พารามิเตอร์ตรงตามเงื่อนไขที่ระบุเช่น คุณต้องได้รับคำตอบสำหรับคำถามที่ว่า "ทำอย่างไรจึงจะ..."

   เช่น จะจัดโครงสร้างบทเรียนคณิตศาสตร์อย่างไรให้เด็กเข้าใจเนื้อหา? ฉันควรเลือกโหมดการบินของเครื่องบินแบบใดเพื่อให้เที่ยวบินปลอดภัยและประหยัดยิ่งขึ้น จะกำหนดเวลางานก่อสร้างอย่างไรให้เสร็จเร็วที่สุด?

การกำหนดวัตถุประสงค์ของการจำลอง

ในขั้นตอนนี้ คุณลักษณะที่สำคัญที่สุด (พารามิเตอร์) ของวัตถุจะถูกระบุ ออบเจ็กต์เดียวกันสำหรับวัตถุประสงค์ในการสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกันจะมีคุณสมบัติที่สำคัญแตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น เมื่อสร้างแบบจำลองเรือยอทช์เพื่อเข้าร่วมการแข่งขันเรือจำลอง ลักษณะความสามารถในการเดินเรือจะมีความสำคัญ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของการสร้างแบบจำลอง จะต้องค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่ว่า "ทำอย่างไรจึงจะเป็นเช่นนั้น ...?"

เมื่อสร้างแบบจำลองของเรือยอชท์สำหรับการเดินทางบนเรือ การล่องเรือระยะยาว นอกเหนือจากลักษณะการเดินเรือแล้ว โครงสร้างภายในจะมีความสำคัญ: จำนวนดาดฟ้า ความสะดวกสบายของห้องโดยสาร การมีสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ เป็นต้น

เมื่อสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์จำลองของเรือยอทช์เพื่อทดสอบความน่าเชื่อถือของการออกแบบในสภาวะที่มีพายุ โมเดลเรือยอทช์จะแสดงการเปลี่ยนแปลงในภาพและพารามิเตอร์ที่คำนวณได้บนหน้าจอมอนิเตอร์เมื่อค่าของพารามิเตอร์อินพุตเปลี่ยนแปลง ปัญหา “จะเกิดอะไรขึ้นถ้า...?” จะได้รับการแก้ไข

วัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลองทำให้คุณสามารถกำหนดได้ว่าข้อมูลใดจะเป็นข้อมูลเริ่มต้น สิ่งที่ต้องบรรลุผลที่ได้ และคุณสมบัติใดของออบเจ็กต์ที่สามารถละเว้นได้

ด้วยวิธีนี้ แบบจำลองทางวาจาของปัญหาจึงถูกสร้างขึ้น

การวิเคราะห์วัตถุ

นี่แสดงถึงการระบุวัตถุที่กำลังสร้างแบบจำลองและคุณสมบัติหลักของวัตถุอย่างชัดเจน

ด่านที่สอง การทำให้งานเป็นทางการ

เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองที่เป็นทางการเช่น แบบจำลองซึ่งเขียนด้วยภาษาทางการบางอย่าง ตัวอย่างเช่น อัตราการเจริญพันธุ์ซึ่งแสดงในรูปแบบของตารางหรือแผนภูมิ เป็นแบบจำลองที่เป็นทางการ

การทำให้เป็นทางการเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการนำคุณสมบัติและคุณลักษณะที่สำคัญของวัตถุการสร้างแบบจำลองมาสู่รูปแบบที่แน่นอน

แบบจำลองที่เป็นทางการคือแบบจำลองที่ได้มาจากการทำให้เป็นทางการ

หมายเหตุ 1

ในการแก้ปัญหาโดยใช้คอมพิวเตอร์ ภาษาที่เหมาะสมที่สุดคือ คณิตศาสตร์ แบบจำลองที่เป็นทางการจะจับการเชื่อมต่อระหว่างข้อมูลเริ่มต้นและผลลัพธ์สุดท้ายโดยใช้สูตรต่าง ๆ รวมถึงการกำหนดข้อ จำกัด เกี่ยวกับค่าที่อนุญาตของพารามิเตอร์

ด่านที่สาม การพัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์

เริ่มต้นด้วยการเลือกเครื่องมือสร้างแบบจำลอง (สภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์) เพื่อสร้างและศึกษาแบบจำลอง

อัลกอริธึมสำหรับการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์และรูปแบบการนำเสนอขึ้นอยู่กับการเลือกสภาพแวดล้อมของซอฟต์แวร์

ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม รูปแบบของการนำเสนอคือโปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาที่เหมาะสม ในสภาพแวดล้อมของแอปพลิเคชัน (สเปรดชีต, DBMS, โปรแกรมแก้ไขกราฟิก ฯลฯ ) รูปแบบของการนำเสนออัลกอริทึมคือลำดับของเทคนิคทางเทคโนโลยีที่นำไปสู่การแก้ปัญหา

โปรดทราบว่าปัญหาเดียวกันนี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้สภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งทางเลือกแรกขึ้นอยู่กับความสามารถด้านเทคนิคและวัสดุ

ด่านที่ 4 การทดลองคอมพิวเตอร์

ประกอบด้วย 2 ขั้นตอน:

การทดสอบแบบจำลอง – การตรวจสอบความถูกต้องของการสร้างแบบจำลอง

ในขั้นตอนนี้ จะมีการตรวจสอบอัลกอริธึมที่พัฒนาขึ้นสำหรับการสร้างแบบจำลอง และความเพียงพอของแบบจำลองผลลัพธ์กับวัตถุและวัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง

โน้ต 2

เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของอัลกอริธึมการก่อสร้างแบบจำลอง ข้อมูลการทดสอบจะถูกใช้เพื่อให้ทราบผลลัพธ์สุดท้ายล่วงหน้า ส่วนใหญ่ข้อมูลการทดสอบจะถูกกำหนดด้วยตนเอง หากผลลัพธ์ตรงกันระหว่างการตรวจสอบ แสดงว่าอัลกอริทึมที่ถูกต้องได้รับการพัฒนา และหากไม่ตรงกัน จะต้องค้นหาและกำจัดสาเหตุของความคลาดเคลื่อนดังกล่าว

การทดสอบควรกำหนดเป้าหมายและจัดระบบ ในขณะที่การเพิ่มความซับซ้อนของข้อมูลการทดสอบควรค่อยๆ ทำ เพื่อกำหนดความถูกต้องของการก่อสร้างแบบจำลองซึ่งสะท้อนถึงคุณสมบัติของต้นฉบับที่จำเป็นต่อวัตถุประสงค์ในการสร้างแบบจำลอง ได้แก่ ความเพียงพอจึงจำเป็นต้องเลือกข้อมูลทดสอบที่จะสะท้อนถึงสถานการณ์จริง

การวิจัยแบบจำลอง

คุณสามารถศึกษาแบบจำลองต่อได้หลังจากการทดสอบสำเร็จและมั่นใจว่าแบบจำลองที่ต้องศึกษาได้ถูกสร้างขึ้นอย่างแน่นอน

เวทีวี. การวิเคราะห์ผลลัพธ์

มันเป็นพื้นฐานของกระบวนการสร้างแบบจำลอง การตัดสินใจที่จะดำเนินการต่อหรือเสร็จสิ้นการศึกษาจะขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของขั้นตอนนี้

หากผลลัพธ์ไม่สอดคล้องกับเป้าหมายของงานก็จะสรุปว่ามีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในขั้นตอนก่อนหน้า จากนั้นจึงจำเป็นต้องแก้ไขโมเดลเช่น กลับไปยังขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งก่อนหน้านี้ ต้องทำซ้ำกระบวนการนี้จนกว่าผลลัพธ์ของการทดลองทางคอมพิวเตอร์จะบรรลุเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง

ในหัวข้อก่อนหน้านี้ เราได้กำหนดว่าโมเดลคืออะไรและกำหนดแนวคิดใหม่ - การสร้างแบบจำลองสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการสร้างแบบจำลองเป็นหนึ่งในกิจกรรมหลักของมนุษย์ การสร้างแบบจำลองมักจะมาก่อนธุรกิจในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเสมอ

ข้าว. 4. จากต้นแบบสู่การตัดสินใจ

แผนภาพที่แสดงในรูปที่. รูปที่ 4 แสดงให้เห็นว่าการสร้างแบบจำลองเป็นศูนย์กลางในการศึกษาวัตถุ ช่วยให้คุณมีข้อมูลในการตัดสินใจ: วิธีปรับปรุงวัตถุที่คุ้นเคย ไม่ว่าจะจำเป็นต้องสร้างสิ่งใหม่ วิธีเปลี่ยนกระบวนการจัดการ และท้ายที่สุด จะเปลี่ยนโลกรอบตัวเราให้ดีขึ้นได้อย่างไร

จุดเริ่มต้นที่นี่คือต้นแบบ (รูปที่ 2.4) อาจเป็นวัตถุหรือกระบวนการที่มีอยู่หรือได้รับการออกแบบ

ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างแบบจำลองคือการตัดสินใจ ในหลาย ๆ สถานการณ์เราต้องตัดสินใจอย่างใดอย่างหนึ่ง ในการสร้างแบบจำลอง หมายความว่าเราสร้างวัตถุใหม่ ซึ่งเป็นแบบจำลองที่เราได้ศึกษา หรือปรับปรุงวัตถุที่มีอยู่ หรือรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัตถุนั้น

การสร้างแบบจำลองเป็นกระบวนการที่สร้างสรรค์ เป็นการยากมากที่จะนำมาวางเป็นกรอบอย่างเป็นทางการ ในรูปแบบทั่วไป สามารถนำเสนอเป็นขั้นตอน ดังแสดงในรูป 5. แต่ละครั้งเมื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะ โครงการดังกล่าวอาจมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง: บางบล็อกจะถูกลบออกหรือปรับปรุง บางบล็อกจะถูกเพิ่ม ขั้นตอนทั้งหมดถูกกำหนดโดยงานและเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง

ด่านที่ 1 การกำหนดปัญหา
คำอธิบายของงาน
วัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง
การวิเคราะห์วัตถุ
ด่านที่สอง การพัฒนาโมเดล
แบบจำลองข้อมูล
โมเดลอันเป็นเอกลักษณ์
รุ่นคอมพิวเตอร์
ด่านที่สาม การทดลองคอมพิวเตอร์
แผนการจำลอง
เทคโนโลยีการจำลอง
ด่านที่ 4 การวิเคราะห์ผลการจำลอง
ผลลัพธ์เป็นไปตามเป้าหมาย	ผลลัพธ์ไม่เป็นไปตามเป้าหมาย

พิจารณาขั้นตอนหลักของการสร้างแบบจำลองโดยละเอียด

3.2. ด่านที่ 1 การกำหนดปัญหา

งานในความหมายทั่วไปที่สุดของคำนี้ถือเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไข ในขั้นตอนของการแก้ไขปัญหาจำเป็นต้องสะท้อนประเด็นหลักสามประการ: รายละเอียดของปัญหา การกำหนดเป้าหมายการสร้างแบบจำลอง และการวิเคราะห์วัตถุหรือกระบวนการ

คำอธิบายของงาน

งาน (ปัญหา) ได้รับการจัดทำขึ้นในภาษาธรรมดา และคำอธิบายควรเข้าใจได้ สิ่งสำคัญที่นี่คือการกำหนดวัตถุการสร้างแบบจำลองและทำความเข้าใจว่าผลลัพธ์ควรเป็นอย่างไร ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองและการตัดสินใจในท้ายที่สุดขึ้นอยู่กับวิธีทำความเข้าใจปัญหา

ตามลักษณะของสูตรปัญหาทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก

สู่กลุ่มแรก เราสามารถรวมงานที่จำเป็นเพื่อศึกษาว่าลักษณะของวัตถุจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้อิทธิพลของมัน การกำหนดปัญหานี้มักเรียกว่า “จะเกิดอะไรขึ้นหาก” ตัวอย่างเช่น ความเร็วของรถยนต์จะเปลี่ยนไปอย่างไรหลังจากผ่านไป 6 วินาที ถ้ามันเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและมีความเร่งสม่ำเสมอด้วยความเร็วเริ่มต้น 3 เมตร/วินาที และความเร่ง 0.5 เมตร/วินาที 2

บางครั้งงานก็มีการกำหนดไว้ค่อนข้างกว้าง จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณเปลี่ยนลักษณะของวัตถุในช่วงที่กำหนดด้วยขั้นตอนหนึ่ง? การศึกษาดังกล่าวช่วยในการติดตามการพึ่งพาพารามิเตอร์ของวัตถุกับข้อมูลเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น แบบจำลองการกระจายข้อมูล:

“ชายคนหนึ่งเห็นยูเอฟโอ และในช่วง 15 นาทีต่อมาก็เล่าให้เพื่อนของเขาสามคนฟังเกี่ยวกับเรื่องนี้ ในทางกลับกันหลังจากนั้นอีก 15 นาทีพวกเขาก็แจ้งข่าวให้คนรู้จักอีกสามคนทราบต่อกัน ฯลฯ ติดตามดูว่าจำนวนคนที่ได้รับแจ้งจะเป็นอย่างไรหลังจาก 15, 30 นาที เป็นต้น”

กลุ่มที่สอง ปัญหามีสูตรทั่วไปดังต่อไปนี้: ต้องมีผลกระทบอะไรกับวัตถุเพื่อให้พารามิเตอร์เป็นไปตามเงื่อนไขที่กำหนด? การกำหนดปัญหานี้มักเรียกว่า "ทำอย่างไรจึงจะ..." เช่น ลูกโป่งที่เติมก๊าซฮีเลียมต้องมีปริมาตรเท่าใดจึงจะลอยขึ้นได้พร้อมน้ำหนัก 100 กิโลกรัม?

ตามกฎแล้วปัญหาการสร้างแบบจำลองจำนวนมากที่สุดนั้นซับซ้อน เช่น ปัญหาการเปลี่ยนความเข้มข้นของสารละลาย “สารละลายเคมีที่มีปริมาตร 5 ส่วนจะมีความเข้มข้นเริ่มต้นที่ 70% ต้องเติมน้ำกี่ส่วนเพื่อให้ได้สารละลายที่มีความเข้มข้นที่กำหนด? ขั้นแรกให้คำนวณความเข้มข้นเมื่อเติมน้ำ 1 ส่วน จากนั้นจึงสร้างตารางความเข้มข้นเมื่อเติมน้ำ 2, 8, 4... ส่วน การคำนวณผลลัพธ์ทำให้คุณสามารถคำนวณโมเดลใหม่ได้อย่างรวดเร็วด้วยข้อมูลเริ่มต้นที่แตกต่างกัน เมื่อใช้ตารางการคำนวณคุณสามารถตอบคำถาม: ควรเติมน้ำกี่ส่วนเพื่อให้ได้ความเข้มข้นที่ต้องการ

วัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง

ทำไมคนถึงสร้างแบบจำลอง?

หากแบบจำลองทำให้สามารถเข้าใจได้ว่าวัตถุมีโครงสร้างอย่างไร ค้นหาคุณสมบัติพื้นฐานของมัน กำหนดกฎของการพัฒนาและการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกภายนอก ในกรณีนี้ จุดประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง เป็นความรู้เกี่ยวกับโลกรอบตัว

จุดประสงค์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการสร้างแบบจำลองคือ การสร้างวัตถุที่มีคุณสมบัติที่กำหนด เป้าหมายนี้ถูกกำหนดโดยการแถลงปัญหา “จะทำยังไง...”

จุดประสงค์ของการสร้างแบบจำลองปัญหาเช่น "จะเกิดอะไรขึ้นถ้า..." - การกำหนดผลที่ตามมาจากผลกระทบต่อวัตถุและการตัดสินใจที่ถูกต้อง การสร้างแบบจำลองดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการแก้ไขปัญหาสังคมและปัญหาอื่นๆ

บ่อยครั้งจุดประสงค์ของการสร้างแบบจำลองคือ ประสิทธิภาพของการจัดการวัตถุ (หรือกระบวนการ) .

การวิเคราะห์วัตถุ

ในขั้นตอนนี้ เริ่มต้นจากการกำหนดปัญหาทั่วไป โดยมีการระบุวัตถุแบบจำลองและคุณสมบัติหลักของวัตถุอย่างชัดเจน ในความเป็นจริง ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นพารามิเตอร์อินพุตของการจำลอง อาจมีค่อนข้างมาก และบางส่วนไม่สามารถอธิบายได้ด้วยความสัมพันธ์เชิงปริมาณ

บ่อยครั้ง ออบเจ็กต์ดั้งเดิมคือชุดของส่วนประกอบเล็กๆ ทั้งหมดซึ่งมีความสัมพันธ์บางอย่าง คำ "การวิเคราะห์" (จากภาษากรีก “การวิเคราะห์”) หมายถึง การสลายตัว การแยกส่วนของวัตถุเพื่อระบุส่วนประกอบต่างๆ ที่เรียกว่าวัตถุเบื้องต้น ผลลัพธ์ที่ได้คือการรวบรวมวัตถุที่เรียบง่ายกว่า พวกเขาสามารถมีความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันหรืออยู่ภายใต้การอยู่ใต้บังคับบัญชาร่วมกัน โครงร่างของการเชื่อมต่อดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ 1 6 และ 7

มีวัตถุที่มีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ตามกฎแล้ว วัตถุที่ซับซ้อนสามารถประกอบด้วยวัตถุที่เรียบง่ายกว่าและมีความสัมพันธ์ประเภทต่างๆ

พื้นฐานของงานที่จริงจังใด ๆ (ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาการออกแบบหรือการออกแบบกระบวนการทางเทคโนโลยีการพัฒนาอัลกอริทึมหรือการสร้างแบบจำลอง) ควรเป็นไปตามหลักการของระบบ "จากด้านบน – ลง" , นั่นคือตั้งแต่ปัญหาทั่วไปไปจนถึงรายละเอียดเฉพาะ ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์วัตถุจะปรากฏในกระบวนการระบุส่วนประกอบ (วัตถุพื้นฐาน) และกำหนดการเชื่อมต่อระหว่างวัตถุเหล่านั้น