Тема: Компьютер — инструмент для создания и обработки информационных моделей изучаемого предмета

Компьютер. Когда человек рассуждает, он лишь образует в уме итоговую сумму путем сложения частей… ибо рассуждение есть ни что иное, как подсчитывание. Т.Гоббс.

Отдайте же человеку — человеческое, а вычислительной машине — машинное. В этом и должна, по-видимому, заключаться разумная линия поведения при организации совместных действий людей и машин. Н.Винер.

Его структура. Компьютер в общем виде — это сложный комплекс, совокупность электронных устройств, обеспечивающих автоматическое выполнение трудоемких и громоздких вычислений. Свое название он получил от латинского слова computo — считать, вычислять. Сам термин сравнительно недавно стал укореняться в русском языке вместо прежнего — электронно-вычислительная машина (ЭВМ), так что мы будем на равных пользоваться тем и другим не подразумевая между ними никаких различий.

Решение любой задачи можно разбить на последовательность шагов — отдельные операции. Каждая операция выполняется компьютером по специальной команде. Набор таких команд, записанных на «понятном» компьютеру языке, образует программу вычислений. Программа составляется заранее и вместе с исходными расчетными данными вводится в память машины, после чего компьютер действует самостоятельно и выдает готовый результат. Использование сменных программ и делает ЭВМ универсальным и гибким инструментом для обработки информации.

Первые ЭВМ создавались как мощные и быстродействующие устройства для выполнения громоздких и сложных расчетов, но очень скоро выявились возможности их использо…

Первый вид памяти (ее еще называют внутренней или основной) используется компьютером непосредственно во время выполнения операций. Здесь в качестве запоминающих элементов обычно используются магнитные сердечники — очень маленькие колечки, изготовленные из ферромагнитной керамики, или полупроводники. Второй вид памяти играет роль архива или справочника, в нем хранятся большие массивы данных, которые могут понадобиться компьютеру по ходу дела. Тогда они переводятся отсюда в оперативную память. Долговременная память организуется обычно на магнитной ленте (вроде магнитофонной) или на магнитных дисках.

Работой всех блоков компьютера руководит устройство управления. Оно выбирает из памяти одну за другой команды программы и организует их выполнение.

Важнейшая часть этого устройства — индикаторная панель, переключатели и световые индикаторы которые позволяют оператору следить, что происходит внутри ЭВМ и вмешиваться в процесс обработки информации, если в нем обнаружатся какие-то нарушения.

Мощность компьютера определяется его быстродействием и емкостью памяти. Современные ЭВМ в течении секунды способны производить миллионы операций, создаются и машины, рассчитанные на миллиард операций в секунду. Что же до компьютерной памяти, то она в состоянии вместить энциклопедии, огромные архивы, целые библиотеки.

Модель. Понятие слова «Модель».

• 1. Модель — образец какого-нибудь изделия, так же образец для изготовления чего-либо.
• 2. Уменьшенное воспроизведение чего-либо.
• 3. Тип, марка конструирования.

Раз уж мы сравнили управление с наукой, то необходимо вспомнить о таком распространенном и эффективном научном методе, как моделирование.

Моделью называют специально сконструированную для исследования систему, которая отражает основные свойства изучаемого объекта. Она воссоздает реальную ситуацию в искусственном для изучения виде.

Слово «модель» происходит от лат. Modus — копия, образец, очертание. Это, например географические карты, схемы механизмов и электронных устройств, структурные формулы в химии и т. д. А вообще моделью можно считать любую имитирующую систему, которая замещает исследуемый объект и облегчает поиск решения научной, технической, экономической или любой др. задачи. Модель обычно упрощает, огрубляет реальный объект, освобождает его от второстепенных подробностей, которые только затемняют существо дела.

Люди издавна пользуются моделями для изучения реальных объектов и явлений. В древности, например, так имитировали будущие ирригационные сооружения. Если модель отличается от оригинала только размерами, а происходящие в них процессы имеют одну и ту же природу, то такое моделирование называют физическим, уменьшенная копия самолета в аэродинамической трубе, плотины или моста в искусственном водном потоке — примеры таких моделей. Когда моделирование осуществляется с помощью процесса, имеющего другую природу, речь идет о методе аналогий. Так, течение жидкости по сложным гидротехническим сооружениям можно заменить электрическим током в специально собранной проводниковой схеме, и наоборот, поведение электрических схем иногда изучают с помощью гидравлической модели. Подобный вид исследований получил широкое распространение, а применяемые в них специальные устройства называют аналоговыми, к которым относятся и аналоговые вычислительные машины.

Но нас больше всего интересует, пожалуй, иной вид моделирования, когда совокупность математических выражений описывают поведение изучаемого объекта. Подобные модели позволяют выявить наиболее существенные взаимосвязи и зависимости между элементами в исследуемой системе, помогают уяснить различные аспекты подлежащие решению проблемы. Речь идет о точном описании самых разнообразных процессов и явлений, с которыми приходится сталкиваться во всех областях человеческой деятельности. Рассматривая на бумаге варианты решений, сравнительно легко можно выбрать из них оптимальное. Недаром говорят, что многие открытия родились на кончике пера. Впрочем, о бумаге мы здесь упомянули больше ради красного словца, поскольку «вручную» много вариантов не переберешь, да и некоторые сложные математические зависимости на бумаге оказываются неподатливыми. Но ведь теперь у нас есть компьютеры, а им под силу решение практически любых уравнений.

Основная ценность математических моделей состоит в том, что они позволяют создавать искусственные реальности и предсказывать последствия тех или иных действий или событий, а это очень важно, в частности, для планирования и управления производством. Прибегая к моделированию, мы ждем обоснованного ответа на вопрос: что произойдет, если мы поступим так или иначе?

Использование моделей в качестве заменителей изучаемых реальных явлений служит сейчас одним из главных признаков научного подхода и в познании действительности, и в практической деятельности. Характерная черта данного метода, как мы уже отмечали, заключается в том, на определенном этапе познания мы вместо реального явления рассматриваем его идеализированную модель, которую и исследуем. Но подобная замена целесообразна лишь в том случае, если модель верно отражает свойства изучаемой действительности с интересующей нас стороны и в то же время более проста и удобна для исследования, чем имитируемый реальный объект. И как раз в связи с расширением сферы применения компьютеров сейчас особенно возросли роль и значение математических моделей для представления реальных объектов и ситуаций.

За тысячелетия своего существования математика прошла большой и сложный путь, превратившись из примитивного умения считать в обширную и разветвленную научную отрасль. Значение математики люди оценили еще в глубокой древности, поняв, что эта наука дает не только методы вычислений, но и служит универсальным ключом для проникновения в сущность изучаемых фундаментальных законов действительности.

Математика выбрала свой язык — очень точный, экономный и вместе с тем универсальный, который оказался эффективным в самых разнообразных областях знания. Математическая символика делает запись информации компактной и удобной для последующей обработки. В любую сферу математика вводит понятия кол-ва, числа — точность, ясность и доказательность. Большинство прикладных наук сейчас «говорит» на математическом языке.

Всегда занимая среди наук самое почетное место, математика до недавнего времени находила ограниченное применение при решении хозяйственных задач. Лишь с появлением компьютеров математика становится повседневным рабочим инструментом плановиков, экономистов, инженеров, агрономов, зоотехников и других специалистов занятых в сфере материального производства.

Высококвалифицированные математики в институтах, используя новейшие достижения науки, разрабатывают математическую модель для решения конкретной практической задачи (например, комплектование рационального машинного парка хозяйства, планирование наилучшей структуры посевных площадей или управление оптимальным оборотом стада и т. д.). после этого они создают алгоритм моделирования и типовую программу для компьютера, с помощью которых любой специалист — практик может решить такую же задачу для своего хозяйства. Ему не надо досконально знать уравнений, которые образуют математическую модель, ни методов их решения. Что он должен сделать, так это вставить в компьютер программу и ввести в него необходимые данные о реальных условиях производства.