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Modellierung
Grundlagen und Begriffe
Eine Simulation ist die Nachbildung eines realen Vorgangs oder Ablaufs mit Hilfe des Computers. Ein System ist die Gesamtheit von Gegenständen, die in einer Beziehung zueinander stehen, z.B. Geldautomat und Zahlensystem. Ein Modell beschreibt vereinfacht ein reales oder geplantes Systems und beinhaltet nur Teile des Originals.
Verwendung und Probleme von Modellen
Modelle verwendet man, wenn
- das Original
- nicht beobachtbar (Sonnensystem),
- zu groß oder zu klein (Atommodell),
- noch nicht existent (Hausmodell),
- zu komplex (Modell einer Volkswirtschaft)
- oder die Arbeit am Original
- zu gefährlich (Landeverhalten von Flugzeugen),
- zu teuer (Lebensmöglichkeiten auf dem Mars)
- nicht möglich (Auswirkungen des Treibhauseffekts) sind.
Bei der Modellbildung treten jedoch folgende Probleme auf:
- Vereinfachungsfehler, d.h. wesentliche Einflussfaktoren werden vernachlässigt (Fahrbahnbeschaffenheit bei Reifenwahl)
- Verfahrensfehler (Mars, PolarLander, Mars Climatic Orbiter)
- Rechenfehler (z.B. Rundungsproblematik bei Patriot Abwehrraketen, Ariane 5)
- Interpretationsfehler
Modellieren in der Informatik
Möchte man ein reales System zu einem Modell vereinfachen, so muss man eine Modellierung und Implementierung durchführen, d.h. man muss abgrenzen, abstrahieren, idealisieren, aggregieren. Mithilfe dieses Modells, z.B. eines Diagramms oder Programms, kann man mit Simulationen und Interpretationen Rückschlüsse auf das reale System ziehen.
Prozesse und Teilprozesse
Ein Prozess erstellt aus Eingangsmaterialien nach einer fest vorgeschriebenen Verarbeitungsvorschrift einen Ausgabegegenstand. Ein Verarbeitungsprozess lässt sich in Teilprozesse zerlegen. Das Ausgabematerial eines Teilprozesses „fließt“ als Eingangsmaterial in einen anderen Teilprozess.
Funktionen als verarbeitende Prozesse
Daten
Daten (Singular: Datum) in der Informatik umfassen neben der Darstellungsform einer Information auch deren Bedeutung.
Funktion
Eine Funktion ermittelt aus Eingangsdaten nach einer festgelegten und eindeutigen Verarbeitungsvorschrift (Zuordnungsvorschrift) Ausgabedaten.