Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України

Одеський національний політехнічний університет

Кафедра ТУЛП

Курсова робота

З дисципліни: «Моделювання та оптимальні технологічні системи»

На тему: «Активний та пасивний експеримент.

Обробка даних експерименту. Перевірка результатів експерименту»

Виконала:

Ст. гр. МЛ-091

Колесник Х.В.

Керівник:

Бондар О.А.

Одеса-2011

План.

1)Введення.

2)Що таке експеримент?

3)Експеримент у моделюванні.

4)Види експериментів.

5)Обробка даних експерименту.

6)Висновки.

Введення.

Моделювання — дослідження об'єктів пізнання на їх моделях; побудова моделей реально існуючих предметів і явищ (живих організмів, інженерних конструкцій, суспільних систем, різних процесів і т. п.).

Процес моделювання включає три елементи:

- суб'єкт (дослідник),

- об'єкт дослідження,

- модель, що визначає (що відображає) відношення суб'єкта, що пізнає, і пізнаваного об'єкту.

Перший етап побудови моделі передбачає наявність деяких знань про об'єкт-оригінала. Пізнавальні можливості моделі обумовлюються тим, що модель відображує (відтворює, імітує) які-небудь істотні межі об'єкту-оригінала. Питання про необхідний і достатній захід схожості оригінала і моделі вимагає конкретного аналізу. Вочевидь, модель втрачає свій сенс як в разі тотожності з оригіналом (тоді вона перестає бути моделлю), так і в разі надмірної у всіх істотних стосунках відмінності від оригінала. Таким чином, вивчення одних сторін модельованого об'єкту здійснюється ціною відмови від дослідження інших сторін. Тому будь-яка модель заміщає оригінала лише в строго обмеженому сенсі. З цього виходить, що для одного об'єкту може бути побудовано декілька «спеціалізованих» моделей, що концентрують увагу на певних сторонах досліджуваного об'єкту або ж що характеризують об'єкт з різною мірою деталізації. На другому етапі модель виступає як самостійний об'єкт дослідження. Однією з форм такого дослідження є проведення «модельних» експериментів, при яких свідомо змінюються умови функціонування моделі і систематизувалися дані про її «поведінку». Кінцевим результатом цього етапу є безліч (сукупність) знань про модель. На третьому етапі здійснюється перенесення знань з моделі на оригінал — формування безлічі знань. Одночасно відбувається перехід з «мови» моделі на «мову» оригінала.

Що таке експеримент?

Експеримент (від лат. experimentum — проба, досвід) у науковому методі — метод дослідження деякого явища в керованих умовах. Відрізняється від спостереження активною взаємодією з об'єктом, що вивчається. Зазвичай експеримент проводиться в рамках наукового дослідження і служить для перевірки гіпотези, встановлення причинних зв'язків між феноменами. Експеримент є наріжним каменем емпіричного підходу до знання. Критерій Поппера висуває можливість постановки експерименту в якості головної відмінності наукової теорії від псевдонаукової.

Видів експерименту існує безліч. Вони розрізняються за своєю природою, за методами вивчення та ін..

Фізичний експеримент — спосіб пізнання природи, що полягає у вивченні природних явищ в спеціально створених умовах. На відміну від теоретичної фізики, яка досліджує математичні моделі природи, фізичний експеримент покликаний досліджувати саму природу.

Комп'ютерний (чисельний) експеримент — це експеримент над математичною моделлю об'єкту дослідження на ЕОМ, який полягає в тому що, по одних параметрах моделі обчислюються інші її параметри і на цій основі робляться виводи про властивості об'єкту, що описується математичною моделлю. Даний вигляд експерименту можна лише умовно віднести до експерименту, тому як він не відображає природні явища, а лише є чисельною реалізацією створеної людиною математичної моделі. Дійсно, при некоректності в мат. моделі — її чисельне рішення може бути суворо таким, що розходиться з фізичним експериментом.

Уявний експеримент у філософії, фізиці і деяких інших областях знання — вид пізнавальної діяльності, в якій структура реального експерименту відтворюється в уяві. Як правило, уявний експеримент проводиться в рамках деякої моделі (теорії) для перевірки її несуперечності. При проведенні уявного експерименту можуть виявитися протиріччя внутрішніх постулатів моделі або їх несумісність із зовнішніми (по відношенню до даної моделі) принципами, які вважаються безумовно достеменними (наприклад, із законом збереження енергії, принципом причинності і т. д.).

Критичний експеримент — експеримент, результат якого однозначно визначає, чи є конкретна теорія або гіпотеза вірною. Цей експеримент повинен дати передбачений результат, який не може бути виведений з інших, загальноприйнятих гіпотез і теорій.

Експеримент у моделюванні.

Коли ми говоримо про співвідношення реальності і її моделей, створених нами, будь то моделі реальних систем або систем проектованих (планованих), ми передбачаємо, що існує критерій істинності моделі, і що цим критерієм є досвід (експеримент). Важливе те, що не лише досвід, експеримент є критерієм істинності моделі, але і сама постановка експерименту диктується моделлю, оскільки витікає з необхідності її перевірки або уточнення.

Експеримент, таким чином, є не що інше, як практична взаємодія з системами і здобуття інформації. Матеріальним носієм інформації є сигнал – засіб перенесення інформації у просторі та часі. Але як сигнали використовуються не самі матеріальні об'єкти, а їх стани. Умови, що забезпечують встановлення і збереження сигнальної відповідності станів об'єктів називається кодом. Сторонні дії, що порушують цей стан, називаються шумами.

Одним з головних завдань експерименту є здобуття і перевірка математичної моделі об'єкту, взаємозв'язку, що описує в кількісній формі, між вхідними і вихідними параметрами об'єкту. Вхідні параметри, які можуть бути змінені, називають чинниками. Для кожного чинника до виміру встановлюється область визначення, яка може бути безперервною і дискретною. Часто безперервна область визначення штучно дискретизує. У теорії планування експерименту об'єкт досліджень прийнято представляти у вигляді «чорного ящика», а його математична модель описує функціональні зв'язки між вхідними і вихідними параметрами. Головними вимогами, що пред'являються до математичних моделей об'єктів є зручність математичного використання і інтерпретується моделі. Крім того, завжди мають бути позначені межі застосовності моделі.

Можна виділити наступні завдання перевірки моделей (ріс.1.1):

1.Побудувати «чорний ящик», який буде потрібним чином відгукуватися на задану вхідну дію.

2.Маючи «чорний ящик», знаючи вхідні і вихідні сигнали, отримати (змоделювати) його вміст.

Тут вибір входів і виходів є вже побудовані моделі, яка і визначатиме організацію досвіду.

Тут можливі два види дослідів:

Пасивний експеримент (спостереження), якщо ми лише реєструємо події на вибраних входах і виходах;

Активний (керований) експеримент – якщо ми не лише споглядаємо і фіксуємо те, що відбувається на входах і виходах, але і впливаємо на деяких з них (одні навмисно підтримуючи незмінними, інші змінюючи потрібним чином).

Результати досвіду фіксуються за допомогою вимірів, тобто відображення результатів у вигляді символів, номерів або чисел. Поважно відзначити, що сучасне поняття виміру істотно ширше лише кількісного виміру.

Розглянемо більш детально пасивний та активний експеримент.