WWW.UK.X-PDF.RU

БЕЗКОШТОВНА ЕЛЕКТРОННА БІБЛІОТЕКА - Книги, видання, автореферати

 
<< HOME
CONTACTS




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы



Работа в Чехии по безвизу и официально с визой. Номер вайбера +420704758365

Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы
Pages:   || 2 |

«Розділ 8. Біологічна, екологічна та хімічна освіта УДК 519.6 РОЛЬ МОДЕЛЮВАННЯ В СФЕРІ ПРИРОДНИЧИХ НАУК Маслова О.В., к.ф.- м. н., доцент Запорізький національний університет Стаття ...»

-- [ Страница 1 ] --

Розділ 8. Біологічна, екологічна

та хімічна освіта

УДК 519.6

РОЛЬ МОДЕЛЮВАННЯ В СФЕРІ ПРИРОДНИЧИХ НАУК

Маслова О.В., к.ф.- м. н., доцент

Запорізький національний університет

Стаття присвячена проблемі моделювання у сфері природничих наук. Розглядаються основні методи, що

використовуються при моделюванні і прогнозуванні прикладних задач.

Ключові слова: моделювання, модель, система, взаємозв’язок, методи.

Маслова О.В. РОЛЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ В СФЕРЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК / Запорожский национальный университет, Украина Статья посвящена проблеме моделирования в сфере естественных наук. Рассматриваются основные методы, используемые при моделировании и прогнозировании прикладных задач.

Ключевые слова: моделирование, модель, система, взаимосвязь, методы.

Maslova O.V. THE ROLE OF MODELING IN NATURAL SCIENCES / Zaporizhzhya National University, Ukraine.

This article is devoted to the problem of modeling in science. The basic techniques used in modeling and forecasting applications.

Key words: modeling, model, system, interrelations, methods.

ВСТУП Основою задач природничих наук є можливість використання природних процесів і явищ на користь людини. Можливість прогнозувати результат у певних умовах цікавить дослідників різних наукових сфер, оскільки це дозволяє керувати процесом, змінювати функції та якість об’єкта. Формування і ставлення моделювання відбувалося на базі інших, більш давніх і більш розвинутих наукових напрямків, таких як філософія і математика, фізика, хімія, біологія і техніка.

Усі засоби і методи наукових досліджень, які дозволяють прогнозувати зміну процесів, істотним способом узагальнювалися в теоретичні дослідження з використанням математичного апарата. Звідси, мета статті – визначити загальні риси (наприклад, характеристики), які використовуються в моделюванні процесів різних сфер наукової діяльності.

У роботі на основі узагальненого підходу розглядаються загальні принципи викладання дисципліни „Моделювання” в різних спеціальностях. Аналіз будується з урахуваннями специфіки різних напрямків навчання. Пропонуються загальні методики викладання на прикладах фізичних –моделей та моделей, які використовуються в біології та екології.

Подається порівняльний аналіз схожості між загальними принципами, які використовуються в біології, соціології, екології та фізики.

Розвиток комп’ютерної техніки, з одного боку, і наявність добре розроблених чисельних методів, з іншого, сприяє прогресу у використанні моделювання в різних наукових напрямках. Використовуються загальні принципи моделювання не лише в класичних природничих науках, але й у соціально суспільних, таких як соціологія, психологія і т.д. Загальними принципами в моделюванні для всіх наукових напрямків виступає об’єкт або предмет досліджень, його взаємозв’язок з іншими елементами системи та процес впливу або динаміка розвитку (закон, за яким відбуваються ті або інші зміни).

Предмет дослідження і закони зміни визначають область наукових інтересів або науковий напрямок. Але для всіх наукових напрямків існують загальні принципи і методи досліджень - дедукція та індукція. У теорії систем і взагалі в науці про системи

–  –  –

виокремлюють два досить загальні методи, або напрями, аналізу: дедуктивний та індуктивний.

ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Дедуктивний напрям системного аналізу передбачає підходи, що базуються на деякому загальному визначенні системи за допомогою певної (переважно формалізованої) мови.

Водночас дедуктивний напрям охоплює цілу низку підходів, які відрізняються використовуваною мовою й, очевидно, самим визначенням системи, а також її аксіоматикою.

Найвідоміші з підходів дедуктивного напряму: абстрактний, логіко-філософський, структурно-функціональний, системологічний.

Дедукція – отримання знань про підсистему за знаннями про систему (висновки робляться про часткове, базуючись на знаннях узагальнень у цілому).

Індуктивний напрям системного аналізу використовує поняття системи, що сформувалось у деякій конкретній науці, й узагальнює його за найширшим класом систем.

Він базується на часткових прикладах систем і системного підходу, специфічних моделях і методах аналізу в даній галузі, коли як теоретична база використовуються методи дедуктивного аналізу. В основу індуктивних методів системного аналізу покладено практичні методи створення систем прогнозування стану довкілля, розвитку його в таких напрямках, що забезпечують гармонійну взаємодію суспільства й природи.

Індуктивний підхід передбачає методи натурного, логічного, картографічного та математичного моделювання, структуризації систем, які доповнюють одна одну на етапі побудови системної моделі. Нижче розглянемо деякі методи логіко-математичного моделювання, які є основою прогнозування процесів антропогенного впливу на довкілля, принципів побудови системних моделей для дослідження оптимальних варіантів розвитку соціоекологічних систем.

Такий поділ є деякою мірою умовним, оскільки, наприклад у задачах гармонізації взаємодії природи й суспільства, слід виходити із розгляду окремих систем (глобальних, урбосоціоекології, агроекології тощо), використовуючи найадекватніші специфічні математичні методи (теорію ігор з природою, кластер-аналіз, ієрархічні методи експертних оцінок, прийняття рішень за умов невизначеності тощо), узагальнюючи їх використання на різних рівнях ієрархії за певною взаємодією та підпорядкованістю на основі дедуктивних методів.

Взагалі усі моделі поділяють на:

1. Глобальні.

2. Локальні, так звані мікрокосмос I роду і мікрокосмос II роду, які у свою чергу можуть бути частково закриті та повністю ізольовані.

Мікрокосмос I роду – це об’єкти дослідження, взяті безпосередньо із реального життя, зі збереженням взаємозв’язків, елементів системи, наприклад, культури мікроорганізмів, мікрофауни та мікрофлори стічних вод, проби відстійника тощо. Мікрокосмос II роду – це мікроекосистема, створена шляхом штучного поєднання різних видів, вирощених у чистих лабораторних умовах, наприклад, акваріум, басейн.

Моделі глобального розвитку описують процеси розвитку економіки, демографії й забруднення навколишнього середовища. Загальний підхід до опису світового соціоекологічного процесу запропонував у своїх «моделях світу» Дж. Форрестер.

«Моделі світу» — це популярне в 70-ті роки минулого століття математичне моделювання майбутнього розвитку людства, його взаємовідносин з природними ресурсами та біосферою в цілому. Найбільш відомі роботи пов'язані з Римським клубом («Межі зростання», 1972 р.; «Людство нароздоріжжі» 1974 р. та ін.) — неурядовою науководослідною організацією (створеною в 1968 р. відомими вченими, представниками ділових та

–  –  –

політичних кіл), що мав на меті вивчення «сценаріїв» майбутнього розвитку людства в його взаємовідносинах з природою.

Побудовані різні сценарії майбутнього розвитку людства вказували на те, що зростання капіталу, енергоозброєності, кількості населення, обмеженості земних ресурсів, а також зростання забрудненості ноосфери неминуче призводять людство на межу катастрофи.

Модель глобального розвитку показала принципову можливість вивчення цілої низки соціоекологічних проблем методами системного моделювання. І хоч розроблені сценарії мають обмежену прогнозну цінність на далеку перспективу внаслідок вузького використання інформаційної бази, їхнє важливе значення полягає в тому, що вони не тільки попередили людство про можливість катастрофічних наслідків сучасного антропогенного процесу, а й дали змогу сформулювати перспективні проблеми, від вирішення яких залежить доля суспільства (продовольча, технологічна, психофізіологічна кризи тощо). До глобальної моделі відносяться циркуляція атмосферного повітря Земної кулі, тепловий баланс, електромагнітні поля Землі, парниковий ефект.

Прикладом успішного глобального моделювання соціоекологічних процесів є модель «Гея», за допомогою якої досліджувалися сценарії катастрофічних наслідків ядерної війни.

Більшість імітаційних глобальних соціоекологоекономічних моделей (у тому числі й Римського клубу) не орієнтовані на відшукання гармонії людини з природою. Вони лише описують пасивні зміни природних характеристик унаслідок активної діяльності людини. З позицій встановлення гармонії інструментарієм системного аналізу є імітаційнооптимізаційні методи, які дають змогу знаходити компромісні варіанти в єдиній системі взаємодії природи й суспільства.


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


Реґіональні моделі описують взаємодію суспільства з природою на реґіональному рівні, їх можна представити імітаційною моделлю (наприклад, модель Азовського моря, оз.

Онтаріо, екологоекономічна модель р. Дніпро та забруднення озера Байкал).

Локальні моделі здебільшого описують процеси поширення забруднень на локальних територіях (частини міста, окремі поля тощо); за критеріями гранично допустимих викидів або гранично допустимих концентрацій оцінюють вплив цих забруднень на здоров'я людини.

Такі моделі є основою для прогнозування стану довкілля, оптимізації варіантів розвитку продуктивних сил і створення соціально задовільних (комфортних) умов проживання людей на локальній території.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ

Прикладом створення однакових моделей у біології і соціології виступає гриб-слизовик та суспільство. Порівняльний аналіз можна проводити при кризових зовнішніх умовах. Так, за сприятливих умов, коли зовнішні параметри (їжа, вологість та температура) сприятливі, то гриб-слизовик виступає як скупчення незалежних одноклітинних організмів (біологічний об’єкт). У суспільстві за сприятливих умов, коли екологічна та економічна стабільність, підвищення рівня життя, народження зростає і як наслідок - численність популяції, основними ознаками людського соціуму виступають власні досягнення, пріоритетом – індивідуальний добробут (модель людського суспільства).

У кризисних умовах у суспільстві з’являються або змінюються лідери, партії, пріоритети, які мають направленість на вихід із несприятливої ситуації. Якщо внутрішніх ресурсів або резервів недостатньо, то звертаються до зовнішніх (наприклад, позика грошей у МВФ).

За несприятливих умов гриб-слизовик має зміни механізму метаболізму, а саме виділяє спеціальну речовину – циклічний аденозин – монофосфат. Якщо умови сприятливі – клітини гриба живуть і рухаються незалежно одна від одної, а в момент тривоги всі клітини рухаються до центру(лідера), та утворюють єдиний організм – плазмодій. Плазмодій більш мобільний, та найголовніше, може утворювати плодове тіло, у якому визрівають мішечки із

–  –  –

спорами, які можуть відлітати на відстань більш ніж 10м, тобто достатньо для зміни зовнішніх умов.

Системологічний підхід виник у межах інтеграції логіко-філософського, структурнофункціонального та абстрактного підходів як новий науковий напрям — системологія.

Із системологією межують методи самоорганізації та прогнозування, ієрархічні алгоритми кластер-аналізу, методи, що розвиваються як гнучкі технологічні системи й базуються на принципах інтелектуального управління.

Рис. 1 – Алгоритм моделювання

Для прикладу моделювання в екології потрібно брати до уваги особливості моделювання в цій галузі.. На цей час найбільш поширеними є такі методи, як:

– натурно-експериментальне моделювання;

– математичне (у тому числі числове) моделювання;

– системне моделювання.

Першими математичними моделями були роботи В. Вольтерра й А. Лоткі: математична теорія динаміки популяцій, модель "хижак — жертва" (20-ті — 30-ті роки XX ст.). У 50-ті

–  –  –

роки Е. Кернер створює так звану "статистичну механіку біологічних асамблей" (для складних біоценозів з великим числом взаємодіючих видів). Надалі у зв'язку з великими труднощами математизації складних біологічних і екологічних об'єктів були взяті на озброєння методи кібернетики (системне моделювання).

Основні фактори, що враховуються при екологічному моделюванні та фактори, що враховуються при моделюванні екологічних систем, можна поділити на такі дві групи:

а) фактори зовнішнього впливу ( кліматичні зміни (температура, опади тощо), антропогенне втручання і т. ін.;

б) внутрішні фактори ( конкуренція, паразитизм, хижацтво, захворюваність та її поширення, трофічні ланцюги).

При цьому потрібно враховувати, що вплив таких факторів характеризується наявністю:

– ефекту запізнення;

– кумулятивного ефекту;

– граничних ефектів.

Як правило, математичний опис впливу факторів пов'язаний з великою кількістю взаємозалежних змінних, пов'язаних між собою нелінійними співвідношеннями, що значно ускладнює задачу і вимагає застосування ЕОМ.

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ

До основних властивостей математичних моделей належать їх скінченність, спрощеність, наближеність, повнота, адекватність та істинність.

Скінченність моделі означає, що вона відображає лише деякі з характеристик та відношень, властивих оригіналу. Вона зумовлена обмеженістю ресурсів часу, пам'яті ЕОМ тощо, потрібних для розробки й аналізу моделі.

Спрощеність моделі означає, що в деяких відношеннях вона має бути простішою ніж оригінал. У цьому полягає сенс моделювання, оскільки в противному разі доцільніше досліджувати оригінал. Спрощення досягають шляхом нехтування другорядними, несуттєвими для досягнення мети моделювання властивостями оригіналу. При побудові моделей використовують принцип руху від простого до складного. Тобто спочатку будують найпростішу можливу модель досліджуваної системи (як правило, такі моделі можна знайти у фаховій літературі). Потім перевіряють її адекватність. Якщо простіша модель неадекватна, то визначають, чим зумовлена її неадекватність. Зазвичай такими причинами є нехтування в змістовній моделі деякими факторами, що істотно впливають на досліджувану систему, або надмірна спрощеність математичної моделі.

ВИСНОВКИ

Загальними принципами в моделюванні для всіх наукових напрямків виступає об’єкт або предмет досліджень, його взаємозв’язок з іншими елементами системи та процес впливу або динаміка розвитку (закон, за яким відбуваються ті або інші зміни). Усі засоби і методи наукових досліджень, які дозволяють прогнозувати зміну процесів, істотним способом узагальнювалися в теоретичні дослідження з використанням математичного апарата.

ЛІТЕРАТУРА

1. Смит Дж. Модели в экологии / Смит Дж.. – М..: Мир, 1976. – 300 с.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Департамент з питань освіти, науки, сім’ї та молоді Львівської обласної державної адміністрації Управління професійно-технічної освіти, координації діяльності вищих навчальних закладів та науки Вище професійне училище №11 Досвід роботи викладача біології Муж Мирослави Володимирівни 2013 р. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Департамент з питань освіти, науки, сім’ї та молоді Львівської обласної державної адміністрації...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Національний педагогічний університет імені М.П.Драгоманова Гончаренко Я.В. ТЕОРІЯ ЙМОВІРНОСТЕЙ І МАТЕМАТИЧНА СТАТИСТИКА ПРАКТИКУМ b M ( X ) xf ( x)dx a Київ 2011 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені М.П.Драгоманова Гончаренко Я. В. ТЕОРІЯ ЙМОВІРНОСТЕЙ І МАТЕМАТИЧНА СТАТИСТИКА ПРАКТИКУМ Київ – 2011 Гончаренко Я.В. Теорія ймовірностей і математична статистика. Практикум –– К.: НПУ...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ  Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» Факультет електроенерготехніки та автоматики Кафедра техніки і електрофізики високих напруг   ТЕХНІКА І ЕЛЕКТРОФІЗИКА ВИСОКИХ НАПРУГ  ЧАСТИНА ІІ  Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт   для студентів напряму підготовки   6.050701 Електротехніка та електротехнології,   спеціальності Техніка і електрофізика високих напруг  Рекомендовано Методичною радою...»

«12 квітня у далекому вже 1961 році полетіла у космос перша в історії людина – радянський громадянин Юрій Гагарін. Відтоді весь світ, згідно з рішенням ООН, відзначає День космонавтики. Епохальний політ відкрив космічну еру в історії людства. І водночас це була лише одна, хоча й важлива, віха на довгому шляху землян до оволодіння просторами Всесвіту. З історії виникнення космонавтики Ніхто достовірно не знає, коли у людини з’явилася думка про космос та космічні польоти. Ці ідеї існували в...»

«А. С. К Р У П Н И К, K.O. Л И Н Ь О В, Є.М. Н У Ж Н И Й, О.М. Р У Д И К ТЕОРІЯ І ПРАКТИКА ПРИЙНЯТТЯ УПРАВЛІНСЬКИХ РІШЕНЬ київ В И Д А В Н И Ч И Й ДІМ «ПРОСТІР» ББК 65.050.2 ТЗЗ УДК 65.012.32 Мета навчального посібника донести до слухачів суму знань про системну діяльність керівників та персоналу управління у процесі розробки, прийняття та реалізації управлінських рішень. Це є спроба представити процесуальну характеристику управлінської діяльності та поетапного досягнення результату...»

«Методична комісія природничо-математичних дисциплін Методична розробка уроку Предмет: Фізика Викладач: Присяжнюк А.І. спеціаліст Тема: Експериментальне вивчення будови атома.Мета уроку: з'ясувати будову атома; розглянути шляхи та методи експериментального вивчення будови атома; розвивати логічне мислення; виховувати навички роботи в команді, вміння відстоювати свою думку. Тип уроку: урок засвоєння нових знань. Методи та прийоми уроку: словесний, наочний. Обладнання: демонстрування моделей...»

«УДК 54+53(477)«20» КУЙБІДА ЛОПАТИНСЬКА Віктор Віталійович, Валентина Василівна, д-р. іст. наук., доцент каф. біології, директор Ін-ту фізичного виховання ДВНЗ «Переяслав-Хмельницький та природознавства держ. пед. ун-т ім. Г. Сковороди» ДВНЗ «Переяслав-Хмельницький (м. Переяслав-Хмельницький) держ. пед. ун-т ім. Г. Сковороди» (м. Переяслав-Хмельницький) ПЕРІОДИЗАЦІЯ РОЗВИТКУ ХІМІЧНОЇ НАУКИ ТА ЇЇ ТЕРМІНОЛОГІЇ Еволюція хімічної і фізичної галузі проходила в тісному взаємозв’язку з цивілізаційними...»

«КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА ЗАПОРОЖЕЦЬ ОЛЬГА АНТОНІВНА УДК 541.183: 543.544-414.2: 54-412.2: 541.49:543.4+543.068.52 АДСОРБОВАНІ НА КРЕМНЕЗЕМАХ ОРГАНІЧНІ РЕАГЕНТИ У КОМБІНОВАНИХ СПЕКТРОСКОПІЧНИХ І ТЕСТ-МЕТОДАХ АНАЛІЗУ 02.00.02 Аналітична хімія AВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук Київ – 2003 Дисертацією є рукопис. Робота виконана на кафедрі аналітичної хімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка Офіційні...»

«ВІЙСЬКОВИЙ ІНСТИТУТ КИЇВСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА ЗБІРНИК НАУКОВИХ ПРАЦЬ ВІЙСЬКОВОГО ІНСТИТУТУ КИЇВСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА Виходить 4 рази на рік Випуск № 4 КИЇВ – 201 УДК621.43 ББК 32-26.8-68.49 Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – К.: ВІКНУ, 2013. – Вип. №44. – 299 с. У збірнику опубліковано статті вчених, науково-педагогічних працівників, ад’юнктів і здобувачів...»

«МАТЕРІАЛИ МІЖНАРОДНОЇ НАУКОВО-ПРАКТИЧНОЇ КОНФЕРЕНЦІЇ «АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ СУЧАСНОЇ НАУКИ» (24-25 жовтня 2014 року) Київ УДК 501+62(063) ББК 20+30я43 А 43 Актуальні питання сучасної науки. Матеріали міжнародної А 43 науково-практичної конференції (м. Київ, 24-25 жовтня 2014 року). – Херсон : Видавничий дім «Гельветика», 2014. – 184 с. ISBN 978-617-7041-76-0 У збірнику представлені матеріали міжнародної науково-практичної конференції «Актуальні питання сучасної науки». Розглядаються загальні...»




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы


 
2013 www.uk.x-pdf.ru - «Безкоштовна електронна бібліотека»