Теория:

Для изучения окружающего мира человек многие столетия использовал модели, но как научный метод — моделирование с опаской применяли ещё в XIX веке. Известен факт о недоверии Английского Адмиралтейства к опытам с моделью броненосца «Кэптон» ученого Эдварда Рида в \(1870\) году. В результате пренебрежения к опытам с «игрушкой» погибли люди. В России в \(1894\) году для решения проблем, связанных с устойчивостью кораблей начал функционировать Опытовый бассейн, в котором проводили научные исследования с применением моделей кораблей.
С появлением компьютеров — моделирование объектов, процессов и явлений привычно вошло в практику. Ни для кого не удивительно построение натурных моделей с помощью сканирования и печать этих моделей на 3D-принтерах. Математического моделирования умных домов, процессов логистики, цифрового портрета покупателя, внедрение цифрового моделирования в планирование строительства и модернизации городского хозяйства.
Определим понятие модели, так как современная наука применяет это понятие в самых разнообразных смыслах.
Модель — представление реально существующего объекта, процесса или явления, содержащая свойства, действия или признаки необходимые для изучения самого объекта или его взаимодействия с другими объектами.
Модели принято делить на натурные и информационные. Рассмотрим это различие на примере.
 
monument-3396697_1280.jpg
Рис. \(1\). Медный всадник
«За дело, с богом!» Из шатра,
Толпой любимцев окруженный,
Выходит Петр. Его глаза
Сияют. Лик его ужасен.
Движенья быстры. Он прекрасен,
Он весь, как божия гроза.
А.С. Пушкин «Полтава»
 
Слева в таблице модель натурная, справа информационная.
Натурной или материальной моделью называют модель, воспроизводящую реальный объект и передающую его внешние признаки, структуру или взаимодействие с другими объектами.
Информационная модель — совокупность информации об объекте, представленная одним из языков кодирования информации.
Разнообразие языков кодирования информации даёт возможность строить математические, графические, текстовые и другие модели.
Вернувшись к определению модели мы с вами обнаруживаем неточную формулировку «необходимые для изучения самого объекта или его взаимодействия с другими объектами». Как определить эти «необходимые» действия или признаки? Это сложная задача, связанная с построением адекватной модели. Про такие задачи говорят, что они плохо формализуемы, т. е., говоря простыми словами, нет заранее известного алгоритма, приводящего к хорошему результату. Так же можно сказать, что построение модели — задача творческая.
Информационная модель является адекватной, если собранных сведений достаточно для реализации целей моделирования.
Например, нам необходимо составить план тренировок. Какие параметры спортсмена необходимо учесть? Если речь идёт о тяжелоатлете или фигуристе, лыжнике или гимнасте среди прочих параметров необходимо учесть рост и вес спортсмена. Но для спортсмена-шахматиста этот параметр будет не таким важным, даже с учетом того, что физические упражнения поддерживают здоровье шахматиста.
Сложные модели, о которых часто упоминают средства массовой информации, такие, например, как цифровые двойники в промышленности, градостроительстве и космосе, модели морских транспортных потоков, моделирование поведения вирусов и создание полимерных материалов неосуществимо без помощи компьютеров и даже современных суперкомпьютеров.
Компьютерное моделирование — реализация информационной модели средствами компьютерных приложений или специализированных пакетов программ.
Компьютерное моделирование даёт исследователям возможность уточнения модели в том случае, если в процессе исследования выясняется, что не все необходимые признаки объекта были собраны для построения адекватной модели.
Как это происходит:
 1. На первом этапе построения компьютерной модели формулируется основная задача исследования.
 2. На втором этапе выстраивается информационная модель.
 3. По созданной модели разрабатывается компьютерная модель исследования, алгоритм.
 4. Далее проводится компьютерный эксперимент.
 5. Анализируются результаты эксперимента и в зависимости от результатов либо уточняется задача (возвращение к этапу 1), либо уточняется информационная модель (возвращение к этапу 2), уточняется алгоритм исследования (возвращение к этапу 3), либо проводится заново компьютерный эксперимент (возвращение к этапу 4).
     6. В завершении компьютерного моделирования делаются выводы об объекте моделирования. Можно считать, что объект изучен всесторонне.
 
Скриншот 27-12-2021 111846.jpg
Рис. \(2\). Построение компьютерной модели
Источники:
Рис. 1. Медный всадник. https://pixabay.com/images/id-3396697/
Рис. 2. Построение компьютерной модели. © ЯКласс.