Какие информационные модели бывают

В учебнике «Информатика и математика» (авторы — Р. Р. Яфаева и Н.

Ю. Игнатова) даётся такое определение:

В методических разработках уроков по информатике (Республиканский центр интернет-образования, Республика Беларусь) приводится такое определение:

В Википедии (свободной энциклопедии в Интернете, http://ru.wikipedia.org/wiki/Информационная_модель) приведено синтезированное определение, созданное самими пользователями Интернета:

Надо отметить, что последнее определение сформировано под влиянием кибернетического подхода к понятиям «модель — система». Учитывая наше толкование понятия «модель», можно предложить следующую формулировку:

Разработка информационной модели (моделирование) осуществляется в такой последовательности:

1. Определяется цель моделирования.

2. Выбирается тип информационной модели.

3. Осуществляется системный анализ объекта моделирования.

4. Проводится построение информационной модели.

5. Тестируется информационная модель по заданным параметрам, отвечающим поставленной цели.

6. В случае необходимости проводится коррекция разрабатываемой информационной модели.

Это понятие также неоднозначное. Приведём несколько различных определений, которые позволят нам сформировать об этом некоторое представление. В Психологическом словаре можно найти следующее:

Информационная модель — система сигналов, свидетельствующих о динамике объекта управления, условиях внешней среды и состоянии самой системы управления.

Информационная модель — это отражение исследования части реального мира в виде информации.

Информационная модель — совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

Информационная модель — это знаковая (цифровая) модель, описывающая информационные процессы и информационные системы разной природы.

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

Информационная модель (в широком, общенаучном смысле) — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Табличные информационные модели

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств — в других столбцах. Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, когда перечень объектов размещается в первой строке таблицы, а значения их свойств — в последующих строках. Подобным образом организованы таблицы истинности логических функций, рассмотренные ранее. Перечень логических переменных и функций размещен в первой строке таблицы, а их значения — в последующих строках.

Сетевые информационные модели

Сетевая модель — граф, в которой вершины различных уровней связаны между собой по принципу «многие-ко- многим».

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская).

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационная модель — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационные модели делятся на описательные и формальные. Описательные информационные модели — это модели, созданные на естественном языке (т.е. на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т.п.) в устной или письменной форме.

Формальные информационные модели — это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т.д. Хроматические (информационные) модели — это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (т.е. на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: «атомарная» модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные на базе теории и методологии хроматизма.

Виды моделей. Информационная модель Модель — общенаучное понятие, означающее как идеальный, так и физический объект анализа. Важным классом идеальных моделей является математическая модель — в ней изучаемое явление или процесс представлены в виде абстрактных объектов или наиболее общих математических закономерностей, выражающих либо законы природы, либо внутренние свойства самих математических объектов, либо правила логических рассуждений. Типы информационных моделей

Информационная модель — это модель данных, их структур и процедур обработки. Другими словами, информационная модель — это схема, описывающая информацию об объекте и процедуры его исследования. Считаем, что для более полного описания характеристик модели необходимо обратиться к понятию переменной, замещающей атрибут объекта познания.

Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели.

На основе предложенного определения, установлены признаки классификации информационных моделей: по количеству значений переменных (статистические и динамические); по способу описания переменных (натурные и знаковые: формализованные и неформализованные); по способу конструирования переменных: графические, идео-графические, графовые (гипертекстовые, сетевые, иерархические), текстовые, табличные, алгоритмические.

Можно выделить несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним. Материальная модель — это предметное отражение объекта с сохранением геометрических и физических свойств (игрушки, чучела животных, манекен, глобус). Материальной моделью считают химический или физический опыт.

Информационная модель — это совокупность информации, характеризующей свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также их взаимодействие с окружающим миром. Информационные модели могут быть:

• вербальными — полученными в результате умственной деятельности человека и представлены в умственном или словесной форме; • знаковыми — выраженными рисунками, схемами, графиками, формулами и т.д.

Описание и инструкция для веника — информационная модель веника для пользователя — уборщика, а описание и технологическая карта изготовления веника — информационная модель и алгоритм изготовления веника для производителя веников.

Информационная модель — это информация об объекте или процесс, описывающей важные для конкретной решаемой задачи его типичные черты и свойства.

Информационная модель, отражая наиболее существенные свойства объекта, в действительности является лишь приближенным его описанием. Такие модели — относительные истины, через которые познается реальная действительность с постоянным приближением к истине.

Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 11 классы | Планирование уроков на учебный год (по учебнику Семакина И.Г.) 2 часа в неделю | Компьютерное информационное моделирование (§16)

Урок 40
Компьютерное информационное моделирование (§16)

Известно, что модель — это некоторое упрощенное подобие реального объекта. Более полное определение звучит так:

Модель — это объект-заменитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал. Модель воспроизводит интересующие нас свойства и характеристики оригинала.

Модели бывают материальными и информационными. Примерами материальных моделей являются глобус — модель Земли; манекен — модель человеческого тела; модели самолетов, кораблей, ракет, автомобилей; макет застройки жилого района в городе и многое другое.

Предметом изучения информатики являются информационные модели.

В информационной модели отражаются знания человека об объекте моделирования. Информационная модель — это описание в той или иной форме объекта моделирования.

Объектом информационного моделирования может быть всё, что угодно: отдельные предметы (дерево, стол); физические, химические, биологические процессы (течение воды в трубе, получение серной кислоты, фотосинтез в листьях растений); метеорологические явления (гроза, смерч); экономические и социальные процессы (динамика цен акций на бирже, миграция населения).

Можно сказать, что информационным моделированием занимается любая наука, поскольку задача науки состоит в получении знаний, а наши знания о действительности всегда носят приближенный, т. е. модельный, характер. С развитием науки эти знания уточняются, углубляются, но всё равно остаются приближенными. Старые модели заменяются на новые, более точные, и этот процесс бесконечен. Физика создает модели физических объектов, химия — химических, экономика и социология — социально-экономических и т. д.

Информатика занимается общими методами и средствами создания и использования информационных моделей.

Компьютерная информационная модель. Основным инструментом современной информатики является компьютер. Поэтому информационное моделирование в информатике — это компьютерное моделирование, применимое к объектам различных предметных областей. Компьютер позволил ученым работать с такими информационными моделями, исследование которых было невозможно или затруднено в докомпьютерные времена. Например, метеорологи могли и 100 лет назад написать уравнения для расчета прогноза погоды на завтра. Но на решение их «ручным способом» потребовалось бы много лет. И лишь с помощью компьютера появилась возможность рассчитать прогноз погоды прежде, чем наступит завтрашний день.

Чаще всего информационное моделирование используется для прогнозирования поведения объекта моделирования, для принятия управляющих решений. Характерной особенностью компьютерных информационных моделей является возможность их использования в режиме реального времени, т. е. с соблюдением временных ограничений на получение результата. В самом деле, какой смысл имеет получение через неделю прогноза на завтра или расчет управляющего решения через час, если его принятие требуется через пять минут? Высокое быстродействие современных компьютеров снимает эти проблемы.

Этапы моделирования (рис. 3.1). Построение информационной модели начинается с системного анализа объекта моделирования. Представим себе быстро растущую фирму, руководство которой столкнулось с проблемой снижения эффективности работы фирмы по мере ее роста (что является обычной ситуацией) и решило упорядочить управленческую деятельность. Первое, что будет сделано на этом пути, — системный анализ деятельности фирмы, т. е. анализ объекта моделирования как системы в соответствии с системным подходом (см. § 1). Системный аналитик, приглашенный в фирму, должен изучить ее деятельность, выделить участников процесса управления и их деловые взаимоотношения.

Далее полученное теоретическое описание моделируемой системы преобразуется в компьютерную модель. Для этого либо используется готовое программное обеспечение, либо привлекаются программисты для его разработки. В конечном итоге получается компьютерная информационная модель, которая будет использоваться по своему назначению.

Для нашего примера с фирмой компьютерная информационная модель поможет найти оптимальный вариант управления, при котором будет достигнута наивысшая эффективность работы фирмы согласно заложенному в модель критерию (например, это может быть максимум прибыли на единицу вложенных средств).

Информационная модель базируется на данных, т. е. на информации об объекте моделирования. Любой реальный объект обладает бесконечным множеством различных свойств. Для создания его информационной модели требуется выделить лишь те свойства, которые необходимы с точки зрения цели моделирования; четко сформулировать эту цель необходимо до начала моделирования. Например, если вы хотите создать модель учебного процесса в вашем классе, то вам потребуются данные об изучаемых предметах, расписании занятий, оценках учеников, преподавателях. А если вы захотите смоделировать процесс летнего отдыха (например, коллективной поездки на юг), то вам потребуются совсем другие данные: сроки поездки, маршрут поезда, стоимость билетов, стоимость расходов на питание и пр. Возможно, что единственными общими данными для этих двух моделей будет список учеников класса.

Вопросы и задания

1. Что такое модель? Приведите примеры материальных моделей, не упомянутых в параграфе.

2. Что такое информационная модель?

3. Можно ли карту города назвать информационной моделью? Обоснуйте ответ.

4. Почему многие научные знания можно отнести к информационным моделям?

5. Какова роль информатики в информационном моделировании?

6. В чем преимущество компьютерных информационных моделей перед теоретическими?

7. Какие данные вы бы включили в информационные модели следующих объектов и процессов:
• обед в школьной столовой;
• ремонт квартиры;
• пассажир поезда;
• дом, в котором вы живете?

Добавить комментарий

Закрыть меню