Введение
Современная социальная ситуация характеризуется научно-техническим прогрессом во всех сферах деятельности. Современный этап развития – это этап информационных технологий. Информатизация – это процесс создания, развития и популяризации информационных средств и технологий, способных кардинально улучшить качество труда и условий жизни в обществе.
Актуальность темы данной статьи обусловлена тем, что информатизация тесно связана с внедрением информационно-вычислительных систем, с повышением уровня автоматизации организационно-экономической, технической, управленческой, проектной, научно-исследовательской и других видов деятельности. Создание сложных технических систем, проектирование и управление сложными комплексами, анализ состояния окружающей среды, особенно в условиях положительного технического воздействия, изучение коллективных социальных проблем, планирование регионального развития и многие другие виды деятельности по многим специфическим функциям-все эти объекты прикладной деятельности обладают свойствами больших систем. Поэтому в различных сферах деятельности нам приходится иметь дело с понятием больших или сложных систем.
Математическая модель – это совокупность математических объектов и соотношений между ними, адекватно отображающая свойства и поведение исследуемого объекта.
Математика в самом общем смысле слова имеет дело с определением и использованием символических моделей. Математическая модель охватывает класс неопределяемых (абстрактных, символических) математических объектов таких, как числа или векторы, и отношения между этими объектами.
Математическое отношение-это гипотетическое правило, связывающее два или более символических объекта. Многие отношения могут быть описаны с помощью математических операций, которые связывают один или несколько объектов с другим объектом или набором объектов (результатом операции). Абстрактные модели с произвольными объектами, отношениями и операциями определяются последовательным набором правил, которые вводят действия, которые могут быть использованы, и устанавливают общие отношения между их результатами. Конструктивное определение вводит новую математическую модель, использующую известные математические понятия (например, определение сложения и умножения матриц в терминах сложения и умножения чисел).
Этапы построения математической модели
При построении математической модели системы можно выделить несколько этапов:
I. Постановка задачи.
II. Определение задачи.
III. Составление математической модели задачи.
IV. Вычисления. Эксперимент.
V. Выдача результатов.
I-й этап. Постановка задачи. Стадия, предшествующая возникновению ситуации или проблемы, которая приводит к пониманию их обобщений или решений, с последующей реализацией какого-либо эффекта идеи. На этой основе описываются объекты, указываются проблемы, которые необходимо решить, определяются цели исследования. Здесь вам нужно понять результаты исследований, которые мы хотим получить. Во-первых, мы должны оценить, можно ли получить эти результаты другим, более дешевым или более доступным способом [4, С. 69].
II-й этап. Постановка задачи. Исследователи пытаются определить, к какому виду относится объект, описывая состояние объекта, переменные, характеристики и параметры факторов внешней среды. Необходимо знать закон внутренней организации объекта, очертить границы объекта, построить его структуру. Эта работа называется системным распознаванием. Отсюда выбор исследовательской задачи позволяет решить следующие задачи: оптимизация, сравнение, оценка, прогнозирование, анализ чувствительности, распознавание функциональных связей и др.
Следующая работа связана, с разработкой концептуальной модели. Например, для создания системы очистки воды концептуальная модель системы (Приложение А).
Заключение
Модель нужна для того, чтобы: понять, как устроен конкретный объект: какова его структура, внутренние связи, основные свойства, законы развития, саморазвития и взаимодействия с окружающей средой; научиться управлять объектом или процессом, определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях; прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.
Математическое моделирование – это идеальное научное знаковое формальное моделирование, при котором описание объекта осуществляется на языке математики, а исследование модели проводится с использованием тех или иных математических методов.
В настоящее время математическое моделирование это один из самых результативных и наиболее часто применяемых методов научного исследования. Фактически все современные разделы физики посвящены построению и исследованию математических моделей различных физических объектов и явлений.
По сравнению с натурным моделированием математическое моделирование имеет следующие преимущества:
1) экономичность (в частности, сбережение ресурсов реальной системы);
2) возможность моделирования гипотетических, то есть не реализуемых в природе объектов (прежде всего на разных этапах проектирования);
3) возможность реализации режимов опасных или трудновоспроизводимых в натуре (критический режим ядерного реактора, работа системы противоракетной обороны);
4) возможность изменения масштабов времени; простота многоаспектного анализа;
5) большая прогностическая сила вследствие возможности выявления общих закономерностей;
6) универсальность технического и программного обеспечения проводимой работы (ЭВМ, системы программирования и пакеты прикладных программ широкого назначения).