14.2. Этапы моделирования

Для моделирования необходимо создать модель и провести ее исследование. Некоторые математические модели могут быть исследованы без применения средств вычислительной техники.

Моделирование на ЭВМ предполагает выполнение следующих этапов.

1. Формулирование цели моделирования.

Для одного и того же объекта можно создать различные модели. Поставленные цели должны отражать требуемые для исследования свойства объекта.

2. Разработка концептуальной модели.

Концептуальная (содержательная) модель в словесной форме определяет состав и структуру системы, свойства компонентов и причинно-следственные связи между ними. Здесь делается выбор уровня детализации.

3. Подготовка исходных данных.

Сбор данных должен учитывать следующее:

• значения параметров могут быть детерминированными и стохастическими;

• не все параметры являются стационарными;

• речь идет о несуществующей системе (проектируемой, модернизируемой).

Здесь также часто выполняется аппроксимация исходных данных какой-либо функцией.

4. Разработка математической модели.

5. Выбор метода моделирования.

Математическая модель может быть исследована различными методами – аналитическими или имитационными. В некоторых случаях наличие имитационной модели делает возможным применение математических методов оптимизации. Для сложных или малоизученных систем зачастую не удается создать аналитических моделей системы (объекта) ввиду большой сложности и трудоёмкости.

6. Выбор средств моделирования.

7. Разработка программной модели.

Выбор технических средств и автоматизированной системы моделирования.

8. Проверка адекватности и корректировка модели.

Адекватность модели нарушается по многим причинам: из-за идеализации внешних условий и режимов функционирования; исключения тех или иных параметров; пренебрежения некоторыми случайными факторами. Отсутствие точных сведений о внешних воздействиях, определенных нюансах структуры системы, принятые аппроксимации, интерполяции, предположения и гипотезы также ведут к уменьшению соответствия между моделью и системой. Это приводит к тому, что результаты моделирования будут существенно отличаться от реальных.

9. Планирование экспериментов.

Если по результатам проверки адекватности выявляется недопустимое рассогласование модели и системы, возникает необходимость в корректировке или калибровке модели.

10. Моделирование на ЭВМ.

11. Анализ результатов моделирования.

15. Базы данных и системы их управления

В истории развития вычислительной техники наблюдалось два основных направления её применения. Первое связано с выполнением численных расчетов. Развитие этой области способствовало ускорению развития методом математического моделирования, численных методов, языков программирования высокого уровня. Второе направление связано с использованием вычислительной техники для создания, хранения и обработки больших массивов данных. Такие задачи решают базы данных и системы их управления.

15.1. Понятие базы данных и системы управления базой данных

База данных (БД) – это большой массив данных, которые организованы в табличные структуры. Иначе: совокупность взаимосвязанных данных, при такой минимальной избыточности, которая позволяет её использовать оптимальным образом для одного или нескольких приложений в определённой предметной области человеческой деятельности (организованная структура, предназначенная для хранения информации).

База данных содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят редактирование.

Явления реального мира зачастую могут быть описаны с помощью структурных взаимосвязей между совокупностями фактов. Для представления информации о таких явлениях может быть использована структурная модель данных. В общем случае выделяют два типа связей данных:

- связь между атрибутами одного и того же объекта;

- связь между объектами.

Связь атрибутов представляется типом связей, которые в свою очередь являются поименованной совокупностью элементов данных. Связи между объектами могут быть представлены некоторым графом или диаграммой структуры данных.

Создание, взаимодействие и поддержание БД в актуальном состоянии осуществляется по средством системы управления базой данных (СУБД) – комплекса программных сред, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения её, редактирования и визуализации информации (например, MS Access, MS SQL, FoхPro).