Примери за информационни модели на обекти. Моделиране и формализация Примери за използване на модели за представяне на материални обекти

1. Попълнете пропуснатите думи.

2. Продължете фразите.

модел– предмет, който се използва като „заместител“, представител на друг предмет (оригинал) с определена цел.
б) Пълномащабен (материален) модел
в) Информационен модел

3. Отбележете верните твърдения.

4. Защо е препоръчително да се прибягва до моделиране в представените ситуации?

5. Определете кои от следните модели са информационни и кои естествени (свържете със стрелки).

6. За всеки от дадените модели запишете действие, което може да се извърши както с него, така и с оригиналния обект, както и действие, което не може да се извърши с модела.

7. Опишете примери за използване на модели за:

8. Прочетете внимателно текста на параграф 2.1 „Обектни модели и тяхното предназначение“. С какъв метод за разбиране на света около вас се запознахте? Опиши го.

9. Посочете информационни модели.

10. Посочете двойки обекти, за които може да се каже, че са във връзката „Обект - Модел”.

11. Попълнете диаграмата на видовете информационни модели.

12. Дайте примери:
а) фигуративен информационен модел – чертежи, чертежи
б) знак информационен модел – словесно описание, формули
в) смесен информационен модел – таблици, графики, диаграми, диаграми (карти, графики, блок-схеми)

13. Срещали ли сте информационни модели в Ежедневието. Дай пример.
Таблици с формули и физически характеристики.
График на уроците.
Различни графики.
Формули по математика, физика.
Чертежи на различни механизми.
Снимки, илюстрации в учебници и плакати.

14. Прочетете внимателно текста на точка 2.2 „Информационни модели“. Направете план за перифразиране на този параграф.

15. Използвайте учебник по история и дайте пример за словесен модел на историческо събитие.
Последици от събитията от 13 век:
събитията от този век бележат началото на защитата на руските земи от страните от Западна Европа;
Игото на Златната Орда нанесе огромни щети на икономическото, политическо и културно развитие на Русия.

16. Използвайте учебник по география и дайте пример за словесен модел на географски обект или природен процес.
Океанът е основният пазител на водата, която отдавна учудва изследователите с необичайността на свойствата си.
Водата прониква в цялата географска обвивка и извършва различни дейности в нея.

17. Използвайте учебник по биология и дайте пример за словесен модел на обект от флората или фауната.
Симбиозата е взаимноизгодна връзка между два организма.

18. Дайте примери:

а) многозначни думи:ключ (на брава) – ключ (пружина), химикал (за писане) – дръжка (врата), лист
желязо - лист (дърво)
б) използване на думи в буквално и преносно значение:
пролетно време – пролетно настроение, златни предмети – златни ръце, играчка за деца – да бъдеш играчка в нечии ръце
в) синонимни думи:съхранение - склад, болест - болест, хипопотам - хипопотам, ключ - пролет, релаксация - релаксация, радост - забавление
г) думи - омоними:ключ (на ключалка) - ключ (пружина), коса (коса) - коса (инструмент), лък (оръжие) - лук (растение)
д) думи – професионализми:индустриализация, индивидуализация, засегната област, диференциал, интеграл, релаксация, мотивация, икономическо развитие.

19. а) Какъв модел на взаимоотношения между хората е изграден в баснята на И. А. Крилов „Вълкът и агнето“? Дайте редове от баснята, които подкрепят вашата идея.
Ето пример за авторитарен стил на взаимоотношения. От една страна, вълкът е олицетворение на силата, а от друга страна, агнето е олицетворение на слабостта. Редовете: „Вижда агнето, напъва се за плячката” и „при силните винаги са виновен безсилните” потвърждават мислите ни.

б) Какви модели на човешки характери са изградени в баснята на И. А. Крилов „Водното конче и мравката“? Дайте редове от баснята, които подкрепят вашата идея.
Противопоставя се моделът на безгрижен тип характер (водно конче) и трудолюбив (мравка). Редове: „кой иска да е пълен през зимата“ и „продължи ли да пееш? Това е сделката: така че отивайте да танцувате!“

20. Пословиците, поговорките и народните изрази са уникални модели, които използваме в речта, за да й придадем образност и емоционалност. Прочетете историите за произхода на поговорките и опишете съвременните ситуации, за които те служат като модели.

21. Създавайте и записвайте продължения.

22. Прочетете внимателно текста на параграф 2.3 „Вербални информационни модели“. Отговорете писмено на въпроса „Защо естественият език не винаги е подходящ за създаване на информационни модели“?

23. Изградете математически модел за решаване на задачата.
Един пакет съдържа n керамични плочки с размери 33 cm x 33 cm. Колко пакета плочки ще са необходими за полагане на пода в правоъгълна баня с размери a cm x b cm?
Нека X е необходимият брой пакети, тогава:
Х=(axb)/(33х33)/n

24. Конструирайте графичен модел за решаване на задачата.
От точка А до точка F води прав път с дължина 35 км. Автобусните спирки са разположени в точки B, C, D, E. Известно е, че AC = 12 км, BD = 11 км, CE = 12 км, DF = 16 км. Намерете разстоянието: AB, BC, CD, DE и EF.

25. Защо фигурата по-долу може да се счита за геометричен модел на формулата

26. Градинарят има 22 метра тел, с която иска да маркира на земята границата на бъдеща цветна леха. Той трябва да избере формата на цветната леха от следните опции:

Размерът на една клетка е 1 м х 1 м. Ще има ли градинарят достатъчно тел, за да маркира границата на всяка от представените цветни лехи?
За 1-ви са ви необходими 20 м, за 2-ри -22 м, за 3-ти - 22 м, за 4-ти - 24 м.
→ има само за 4-та леха.

27. Прочетете внимателно текста на параграф 2.4 „Математически модели“. Отговорете писмено на въпроса: „Защо основният език на информационното моделиране в науката е езикът на математиката, а не естественият език?“

28. Дайте пример за маси, които сте срещали в училище.

29. Дайте пример за таблица, която срещате в ежедневието.

30. Посочете основните елементи на структурата на правилно форматирана таблица, като посочите местата на общите, горните и страничните заглавия, както и реда, колоната и клетката на таблицата.

31. Запишете основните правила за проектиране на таблици.
1. Заглавието на таблиците трябва да дава представа за информацията, съдържаща се в тях.
2. Заглавията на колоните трябва да са кратки, да не съдържат ненужни думи и по възможност съкращения.
3. В таблицата трябва да са посочени мерните единици. Ако те са общи за цялата таблица, тогава те се посочват в заглавието на таблицата (или в скоби, или разделени със запетая след заглавието). Ако мерните единици се различават, те се посочват в заглавията на редовете или колоните.
4. Желателно е всички клетки на таблицата да бъдат попълнени. При необходимост в тях се въвеждат следните символи:
?- неизвестни данни,
8-данни не са възможни,
↓-данните трябва да бъдат взети от горната клетка.

32. Направете необходимите допълнения към диаграмата.

33. Дайте пример за таблица от типа "обекти - свойства".

34. Дайте пример за таблица от типа „обекти - обекти - един“.

35. Дайте пример за таблица от типа „обекти - обекти - няколко“.

36. Дайте пример за таблица от типа „обекти - свойства - обекти“.

37. Прочетете внимателно текста на параграф 2.5 „Таблични информационни модели“. Отговорете писмено на въпроса: „Какви са предимствата и недостатъците на табличните информационни модели?“

38. Петима приятели живеят в малък град: Иванов, Петров, Сидоров, Гришин и Алексеев. Професиите им са различни: един е бояджия, друг е мелничар, трети е дърводелец, четвърти е пощальон, пети е фризьор. Петров и Гришин никога не са държали четка в ръцете си. Иванов и Гришин все пак ще посетят мелницата, в която работи приятелят им. Петров и Иванов живеят в една къща с пощальона. Иванов и Сидоров всяка неделя си играят на градчета с дърводелец и бояджия. Петров купил футболни билети за себе си и за воденичаря. Определете професията на всеки от вашите приятели.

39. Студенти от педагогическия институт организираха поп квартет. Михаил свири на саксофон. Пианистът учи в Географския факултет. Името на барабаниста не е Валери, а името на ученика не е Леонид. Михаил не учи в историческия факултет. Андрей не е пианист или биолог. Валери не учи във Физическия факултет, а барабанистът не учи в Историческия факултет. Леонид не свири на контрабас. На какъв инструмент свири Валери и в какъв факултет учи?

(реклама)
40. Внимателно прочетете текста на параграф 2.6 „Таблично решение на логически задачи“. Опишете класа логически проблеми, които могат да бъдат лесно решени с помощта на таблици.

41. Мини-етюб. През седмицата записвайте в таблица времето, което отделяте за учене в училище, подготовка на домашни, помощ в къщата, активен отдих, сън и др.
На собствения си
Напишете кратък текст за това как минава седмицата ви. Оценете как протича седмицата ви. Какво бихте искали да промените, за да използвате времето си по-ефективно?
На собствения си

42. Прочетете внимателно текста на параграф 2.7 „Таблици за изчисление“. Формулирайте основната характеристика на изчислителните таблици.

43. Помислете обща формаприложения Microsoft Excel. Използвайте стрелките, за да свържете етикетите със съответните елементи на прозореца, които са ви познати от работата с приложението Microsoft Word.

44. Прочетете внимателно текста на точка 2.8. „Електронни таблици“. Формулирайте основните предимства, които предоставя обработката на информация с помощта на електронни таблици в сравнение с ръчната обработка.

45. Провеждайте наблюдения на времето във вашето населено място за цял месец. Запишете резултатите от наблюдението в таблицата.

46. ​​​​През седмицата записвайте в таблица как управлявате свободното си време: колко време отделяте за четене на книги, колко за гледане на телевизионни предавания, колко за общуване с приятели и т.н.
На собствения си

Анализирайте как използвате личното си време. Напишете кратък текст за това.
На собствения си

47. Всеки ученик годишно почива на ваканции, почивни дни и празници. През всички останали дни студентът трябва да учи. В съответствие с регулаторните правни актове, действащи в Руската федерация, за неработни празници се считат: 1-5 януари, 7 януари, 23 февруари, 8 март, 1 май, 9 май, 12 юни, 4 ноември. Ако неработен празник пада през уикенда, тогава се предоставя допълнителен неработен ден.
В календара за 2007 г. маркирайте всички неработни дни (почивни и празнични дни) с червен маркер, а ваканционните дни със зелен маркер.

На собствения си

48. Направете кратка анкета сред роднини, приятели, познати или съседи по следните въпроси:
1) Какво четете (образователни или научни, научно-популярни, художествена литература, лъскави списания и вестници)?
2) Колко време на ден отделяте за четене (до 30 минути, от 30 минути до 1 час, повече от 1 час)?
Интервюирайте поне 10 души. Представете информацията в таблици.
На собствения си

49. Резултатът от внезапното въздействие върху човешкото тяло на всеки фактор на околната среда се нарича нараняване.

Въз основа на диаграмата, представяща структурата на детските наранявания, създайте подходящо словесно описание. Подкрепете го с примери от реалния живот.
Според статистиката за детските наранявания за 2002 г. е записано следното:
45% - домашни дела,
36% - улица,
11% - училище,
4% - път,
4% - спортни травми

Дайте примери сами.

50. Данните за растежа на световното население са представени с помощта на таблица, стълбовидна диаграма и графика.

Кой от представените информационни модели дава най-ясна представа за нарастването на населението и защо?
От представените модели диаграмата предоставя най-визуалното представяне на нарастването на населението.
Тази диаграма гарантира точност и яснота на информацията. С помощта на тази диаграма е удобно да се сравнява населението от различни периоди.

51. Съвпадение.

52. В цеха работят работници от три специалности - стругари (Т), механици (С) и фрезисти (Ж). Всеки работник има ранг не по-нисък от втори и не по-висок от пети. Диаграма а) показва броя на работниците с различни категории, а диаграма б) показва разпределението на работниците по специалности. Всеки работник има само една специалност и едно звание.

53. В таблицата се въвеждат следните изходни данни и формули за изчисление:

54. Прочетете внимателно текста на параграф 2.9 „Графики и диаграми“. Формулирайте основните предимства и недостатъци на диаграмите.

55. Опишете накратко ситуация от реалния живот, в която вие или членовете на вашето семейство сте използвали схемата.
При ремонт на радиостанции електроинженерите използват електрически схеми.
Удобно е да използвате маршрутни карти, когато пътувате.
Картите на метрото помагат на човек да се ориентира, когато се движи.
Има визуални диаграми на действията в различни ситуации.
Плановете на апартаментите помагат при създаването на дизайнерски решения.

56. Продължете фразите:
а) Диаграмата е представяне на някакъв обект в общи, основни термини с помощта на символи.
б) Географската карта ни дава намалено обобщено изображение на земната повърхност върху равнина в една или друга система от символи.
в) Чертежът е условно графично изображение на обекти с точно съотношение на техните размери, получено по метода на проекцията.
г) Блоковата диаграма е един от най-нагледните начини за писане на алгоритми; в този случай се използват конвенции.

57. Какви стойности ще имат променливите a и b след изпълнение на алгоритъма?

61. Връзката между елементите на множествата X и Y се дава от уравнението y=x+1. Начертайте тази връзка с помощта на графика, ако X=(3,6,9,12), Y=(7,10,13).

62. Създайте дърво на директория, като използвате следните напълно квалифицирани имена на файлове.

63. Съгласно многостепенния списък „Устройства персонален компютър"(работа 5 от компютърна работилница) изградете дървовидна диаграма на връзките.

64. Таблицата показва цената на транспорта между съседните жп гари. Числата в пресечните точки на редовете и колоните на таблицата показват цената на пътуването между съответните съседни гари. Ако пресечната точка на ред и колона е празна, тогава станциите не са съседни.

65. Таблицата показва цената на транспорта между съседните ж.п.

66. Таблицата показва цената на транспорта между съседните ж.п.
Стойността на пътуването по маршрута е сумата от разходите за пътуване между съответните съседни гари. Намерете най-ниската цена за пътуване от А до Б.

67. Сергей е голям фен на скейтборда. Той често посещава спортния магазин, за да разбере цените на определени стоки. В този магазин можете да закупите напълно сглобен скейтборд. Но можете да закупите платформа, един комплект от 4 колела, един комплект от 2 държача за колела и комплект метални и гумени части (лагери, гумени уплътнения, болтове и гайки) и да сглобите свой собствен скейтборд.
Цените за тези стоки са представени в таблицата:

68. За създаване на вериги е разрешено да се използват пет вида мъниста, обозначени с буквите A, D, G, O, U. Всяка верига трябва да се състои от три мъниста, като трябва да се спазват следните правила:
1) на първо място е една от буквите: A, O, U;
2) след гласна буква във веригата не може да има отново гласна, а след съгласна не може да има съгласна;
3) последната буква не може да бъде А.
Запишете всички вериги, които могат да бъдат изградени с помощта на тези правила.

69. Запишете основните понятия от глава 2 „Информационно моделиране“ и дайте техните определения.
Модел -предмет, който се използва като „заместител“, представител на друг обект (оригинал) за определена цел.
Информационен модел– описания на оригинални обекти на кодиращи езици.
Пълномащабен (материален) модел– реални предмети, в умален или уголемен вид, възпроизвеждащи външния вид, структурата и поведението на обекта.
Математически модел– модел, конструиран с помощта на математически концепции и формули.
Вербален модел– описание на ситуация, събитие, процес на естествен език.
Таблица– списък с информация, цифрови данни, дадени в определена системаи разделен на колони; вид информационни модели. Използва се за описание на редица обекти, които имат еднакви набори от свойства.
Таблица от типа „обекти - обекти - няколко“ (UN)е таблица, съдържаща информация за няколко свойства на двойки обекти, принадлежащи към различни класове.
Таблица от типа „обекти - обекти - един“ (LLC)е таблица, съдържаща информация за едно свойство на двойки обекти, най-често принадлежащи към различни класове.
Таблица от тип "обекти - свойства" (ОС)е таблица, съдържаща информация за свойствата на отделни обекти, принадлежащи към един и същи клас.
Таблица от типа „обекти - свойства - обекти“ (OSO)е таблица, съдържаща информация за свойствата на двойки обекти, принадлежащи към различни класове, както и за отделни свойства на обекти от един от класовете.
Изчислителна маса– таблица, в която стойностите на някои свойства се изчисляват с помощта на стойностите на други свойства от същата таблица.
Схема– представяне на някакъв обект като цяло, основните характеристики с помощта на символи.

„Моделиране и формализация” 11 клас - Изработване на модели. Тестване. Надпревара за знания. Пликове със задачи. Кодекс за поведение на учениците. Биологични модели. Номера на модела на материала. Структура. Материални модели. Прогноза за времето. Шах. Щафета на термини. Групите сменят местата си. Местна карта. Дешифрирайте известните термини.

„Етапи на развитие на модела” - етап 3. Основните етапи на разработване и изследване на модели на компютър. Практическа задача. Етап 2. Модел на слънчевата система. Етап 5. Етап 1. Описателните информационни модели обикновено се изграждат с помощта на естествени езици и картини. Изграждане на описателен информационен модел. Етап 4.

“Системен подход в моделирането” - Системен подход в организациите. Основни определения на системния подход: Системен подход за преструктуриране на разходите. Функция - работата на елемент в системата. Системен подход като основа за въвеждане на специализирано обучение. Питър Фердинанд Дракър. Системата е набор от взаимосвързани елементи, които образуват цялост или единство.

„Моделирането като метод на научно познание“ - Нека изградим таблица. Метод за разбиране на околния свят. Йерархичен модел. Тип. Два класа обекти. Юра живее в Новгород. Пет момчета. Етапи на моделиране. Математическо моделиране. Люляк. Таблица от типа "обекти-свойства". Реални предмети. Семантична мрежа на държавна структура. Разработване на компютърен модел.

„Моделиране“ – Примери за моделиране. Модели на самолети и кораби. Компютърен модел. Думи за вмъкване. чертежи. Моделиране. Примери за моделиране в различни сфери на дейност. Компютърен експеримент. Система. Обекти и процеси. Визуализация на формални модели. Основни етапи на развитие. Дай примери.

“Моделиране, формализация, визуализация” - Система. Провеждане на компютърен експеримент. Основни етапи. Мрежова структура. Цени на компютърни устройства. Модели. Компютърна класификация. Предметни модели. Моделите са разделени на два класа. Мрежови информационни модели. Визуализация на модели. Видове информационни модели. Два начина за изграждане на компютърен модел.

Има общо 18 презентации

4. Моделиране и формализация(9 класа).

4.1 Модели и симулация

Човек се стреми да разбере обектите на околния свят, взаимодейства със съществуващи обекти и създава нови обекти.

Един от методите за познаване на обектите в околния свят е моделиране,състоящ се в създаването и изследването на „заместители“ на реални обекти. Обикновено се извиква „заместващ обект“. модел, а оригиналният обект е прототипили оригинален.

Моделе обект, който има някоисвойства на друг обект ( оригинален) и се използва вместо него.

Например в разговор заместваме реални предмети с техните имена, декораторите на витрини използват манекен – модел на човешка фигура, дизайнерите изграждат модели на самолети и автомобили, а архитектите използват модели на сгради, мостове и паркове. Модел е всяко нагледно помагало, използвано в уроците в училище: глобус, манекен, карта, диаграма, таблица и др.

Какво може да се моделира?

Можете да изграждате модели на обекти.Например ,

Умалени копия на сгради, кораби, самолети, ...

Модели на атомното ядро, кристални решетки

Чертежи

Можете да създавате модели на процеси.Например ,

Промени в екологичната ситуация

Икономически модели

Исторически модели

Можете да изграждате модели на явления.Например ,

Земетресение

Слънчево затъмнение

Моделите се използват от хората за:

Представяне на материални обекти (модел на жилищна зона в студио на архитект);

Обяснения на известни факти (модел на човешки скелет в кабинета по биология);

Тестване на хипотези и получаване на нови знания за изследваните обекти (летателен модел на нов дизайн на самолет в аеродинамичен тунел);

Прогнозиране (снимки на движението на въздушни маси, направени от космоса);

управление (разписание на влаковете) и др.

Моделът е важен не сам по себе си, а като инструмент, който улеснява познанието или визуалното представяне на обект. Моделиранее процес на създаване и използване на модели за изследване на оригинали.

Кога да използвате моделиране:

оригиналът не съществува

Древен Египет

Последици от ядрена война

изследването на оригинала е животозастрашаващо или скъпо:

Тестване на нов скафандър за астронавти

Разработка на нов самолет или кораб

оригиналът е трудно да се изследва директно:

Слънчева система, галактика (големи размери)

Атом, неутрон (малки размери)

Процеси в двигател с вътрешно горене (много бърз)

Геоложки феномени (много бавни)

Интересуват ме само някои свойства на оригинала

Проверка на боята на фюзелажа на самолета

Колкото повече характеристики на даден обект отразява един модел, толкова по-пълен е той. Невъзможно е, а и не е необходимо в модела да се отразят всички характеристики на обекта - оригинала. Определят се характеристиките на оригиналния обект, които трябва да бъдат възпроизведени в модела целта на моделирането– целта на бъдещия модел. Тези характеристики са съществени за този модел от гледна точка на целта на моделирането.

Моделиране на цели

оригинални изследванияизследване на същността на обект или явление

анализ („какво ще се случи, ако ...“)научете се да предвиждате последствията от различни влияния върху оригинала

синтез („как да го направя така, че...“)научете се да контролирате оригинала, като му влияете

оптимизация („как да станем по-добри“)избор на най-доброто решение при дадени условия

Какво е общото между всички модели? Какви свойства притежават?

Първо, моделът не е точно копие на оригиналния обект: той отразява само част от неговите свойства, връзки и поведенчески характеристики. Например, можете да облечете костюм на манекен, но не можете да говорите с него. Модел на кола може да бъде без двигател, а модел на къща може да бъде без електрическа инсталация и водопровод.

Второ, тъй като всеки модел винаги отразява само част от характеристиките на оригинала, е възможно да се създаде и използва различни моделисъщия обект. Например: една топка може да възпроизведе само едно свойство на Земята – нейната форма; обикновен глобус също отразява местоположението на континентите; и глобусът, който е част от сегашния модел на Слънчевата система, също показва траекторията на Земята около Слънцето. Няколко различни модела могат да отговарят на оригинала и обратното!

Колкото повече характеристики на даден обект отразява един модел, толкова по-пълен е той. Въпреки това е невъзможно да се отразят всички свойства на оригиналния обект в модела, а най-често не е и необходимо. В крайна сметка, когато създава модел, човек, като правило, преследва много специфично мишенаи се стреми да отразява най-пълно само онези характеристики на обектите, които му се струват важни, значителноза реализиране на тази цел. Ако, например, модел на самолет е създаден за колекция, тогава той възпроизвежда външния вид на самолета, а не неговите летателни характеристики.

Изискванията към модела зависят от целта на моделирането: какви точно характеристики на оригиналния обект трябва да отразява. Видът на модела се определя от целите на моделирането.

Характеристиките на оригинала могат да бъдат отразени в модела по един от двата начина. Естеството на моделите може да бъде два вида. първо, материални (едромащабни, физически, обектни) модели.Те копират и възпроизвеждат характеристиките на оригинала. Примери за пълномащабни модели са манекени и модели - умалени или увеличени копия, които възпроизвеждат външния вид на моделиращ обект (глобус), неговата структура (модел на Слънчевата система) или поведение (радиоуправляем модел на автомобил).

второ, информационни модели –описание на оригиналните характеристики на един от езиците за кодиране на информация (под формата на словесно описание, формули, диаграми или чертежи).

Компютърните науки изследват изграждането на информационни модели с помощта на компютърни технологии.Един информационно културен човек трябва да може да изгражда различни информационни модели, както с помощта на компютър, така и без него.

4.2 Класификация на моделите

Има много възможности за класифициране на информационните модели. Нека разгледаме някои от тях.

Ако вземем за основа класификацията предметна област , тогава можем да разграничим физически, екологични, икономически, социологически и други модели.

В зависимост от акаунта времеви факторИма динамични (променящи се във времето) и статични (непроменящи се във времето) модели.

Модели по област на приложениеИма образователни (включително симулатори), експериментални - при създаване на нови технически средства и научно-технически.

Зависи от презентационни формиинформация за моделиращия обект се разграничават иконични, образни и смесени (фигуративно-знакови) видове информационни модели.

Модели по структураима

Таблични модели (съвпадащи двойки)

Съществуват специални видове модели. Те включват:

- имитация- невъзможно е предварително да се изчисли или предвиди поведението на системата, но можете да симулирате нейната реакция на външни влияния. Задачата е да се намери Най-доброто решение метод
проба и грешка(множество експерименти)

Примери : тестване на лекарства върху мишки, маймуни, ... модели на учебния процес

- игри– отчитане на действията на противника. Задачата е да се намери най-добрият начин на действие
в най-лошия случай.

Примери : модели на икономически ситуации; модели на военни действия; спортни игри; обучения на персонала

4.3 Информационни модели

Оригиналният обект може да бъде заменен от набор от неговите свойства: имена (стойности) и стойности. Извиква се набор от свойства, съдържащ цялата необходима информация за изследваните обекти и процеси информационен модел.

Например информационен модел на селска къща е карта от каталог, от който клиентът на строителна фирма може да избере подходящ проект. Всяка карта в каталога съдържа таблица с имената (стойностите) на имотите на къщата и стойностите на тези имоти.

Всички имена на свойства в информационните модели винаги са символни елементи, тъй като името може да бъде изразено само със знаци. Но стойностите на количествата могат да носят както символна, така и фигуративна информация. Например, стойността на количеството „външен вид“ може да бъде изразена чрез фигуративен елемент (рисунка), а стойностите на други величини се изразяват със знаци (цифри, думи, запетаи). Фигуративният елемент на информационния модел може да бъде не само чертеж или снимка, но и триизмерно оформление или видеозапис. Трябва обаче да е възможно този елемент да се свърже с характеристиките на конкретен обект. Например в реда " Външен вид» каталогът на къщата може да показва кода на оформлението. И за да могат самите оформления да бъдат елементи на информационния модел, а не декорация, те трябва да бъдат снабдени с етикети с кодове.

Информационните модели представят обекти и процеси във фигуративна или символична форма. Въз основа на метода на представяне се разграничават следните видове информационни модели:

Фигуративните модели (чертежи, снимки и др.) са визуални изображения на обекти, записани на някакъв носител на информация (хартия, снимка и филм и др.). Снимките на земната повърхност, получени от сателити, предоставят на специалистите много информация.

Знаковите информационни модели се изграждат с помощта на различни естествени и формални езици (знакови системи). Подписан информационен модел може да бъде представен под формата на текст на естествен език или програма на език за програмиране, формула (например площта на правоъгълник С = Аb) и т.н.

Смесените информационни модели съчетават образни и символни елементи. Примери за смесени информационни модели включват географски карти, графики, диаграми и т.н. Всички тези модели използват както графични елементи, така и знаци едновременно.

4.4 Етапи на изграждане на информационен модел

Всеки модел е създаден, за да реши определен проблем. Изграждането на информационен модел започва с анализ на условията на този проблем, изразени на естествен език (фиг. 2.2).

В резултат на анализа на условията на проблема се определят обектът на моделиране и целта на моделирането.

След определяне на целта на моделирането в обекта на моделиране се идентифицират свойствата, основните части и връзките между тях, които са значими от гледна точка на тази конкретна цел. В този случай трябва ясно да се дефинира какво се дава (какви първоначални данни са известни, какви данни са приемливи) и какво трябва да се намери в проблема, който се решава. Връзките между входните данни и резултатите също трябва да бъдат посочени.

Следващият етап от изграждането на информационен модел е формализацията - представяне на идентифицираните връзки и идентифицираните съществени характеристики на обекта на моделиране в някаква форма (словесно описание, таблица, картина, диаграма, чертеж, формула, алгоритъм, компютърна програмаи т.н.).

Формализация- това е замяната на реален обект с неговото формално описание, т.е. неговия информационен модел.

Информационните модели съществуват отделно от моделиращите обекти и могат да се обработват независимо от тях. След като изгради информационен модел, човек го използва вместо оригиналния обект, за да проучи този обект и да реши проблема.

4.5 Вербални модели.

Един вид информационни знакови модели са вербалните модели. Вербални модели- това са описания на обекти, явления, събития, процеси на естествени езици. Те се наричат ​​още текстови модели. Например, хелиоцентричният модел на света, предложен от Коперник, е устно описан по следния начин:

· Земята се върти около оста си и около Слънцето:

· Всички планети обикалят около Слънцето.

Словесният модел се състои от отделни елементи – думи, свързани помежду си по смисъл. От своя страна думите се състоят от елементи - букви, свързани помежду си с правила за правопис. Думите са подсистеми за текста и суперсистеми за буквите. Текстът като цяло е модел – описание на оригинала. Той може да отразява различни свойства на описания обект. Качеството на вербалния информационен модел зависи от правилното изписване на думите, точността на техния подбор, правилността на комбиниране на думите в изречения и реда на думите и изреченията в текста.

Вербалните модели могат да описват ситуации, събития и процеси. Много вербални модели се съдържат в училищните учебници и енциклопедии. Ние използваме вербални описания в общуването (в писма, по време на разговори...) За да изградим тези модели, използваме обичайния говорим език, който познаваме.

Има някои характеристики на говоримите езици:

Полисемия, синонимия, омонимия – една и съща дума може да има няколко значения, няколко думи могат да имат едно и също значение, едно и също значение.

Думите могат да се използват както в буквален, така и в преносен смисъл.

Тези характеристики правят човешката реч изразителна, цветна и емоционална. Но тяхното присъствие прави невъзможно използването на говоримия език в много науки, когато се създават вербални (знакови) информационни модели за точните науки. Математиката, химията, компютърните науки и други науки, базирани на говоримия език, създават свой собствен формализиран научен език, съдържащ много термини (думи, уникални за тази наука). Формализиран означава без двусмислие, синоними или омоними. Във формализиран език на всяка дума се приписва точно едно значение и значение.

Словесните описания са много разнообразни, те могат да бъдат направени в различни стилове. На първо място се прави разлика между разговорен и книжен стил. Стилът на книгата има следните разновидности: научен, официален бизнес, журналистически, художествен.

Научният стил се използва за предаване на точна научна информация. Най-важните качества на научния стил са логиката и яснотата на изложението. Научните текстове съдържат голям брой професионални думи и термини.

Художественият стил е стилът на художествените произведения. Основната му цел е да повлияе на читателя или слушателя с помощта на фигуративен език (сравнения, метафори, епитети и др.)

При изготвянето на документи се използва официален бизнес стил.

Публицистичният стил се използва при писане на статии, бележки в списания и вестници.

Работата с вербални информационни модели (исторически, биологични, географски, художествени и други описателни текстове) изисква внимателно отношение към прочетеното. Колкото по-добър е текстът, толкова по-добре е форматиран, толкова по-лесен е за четене и анализиране.

Художествените произведения също са модели, тъй като фиксират вниманието на читателя върху определени аспекти човешки живот. Когато анализирате литературно произведение, идентифицирате обекти в него и техните свойства, взаимоотношения между герои, връзки между събития, правите паралели с други произведения и т.н. Литературният жанр като баснята е най-пряко свързан с понятието модел. Целта на този жанр е да прехвърли отношенията между хората към отношенията между измислени герои, като например животни.

4.6 Математически модели

Основният език на информационното моделиране в науката е езикът на математиката. Наричат ​​се информационни модели, изградени с помощта на математически концепции и формули математически модели.

Пример 1. На фиг. 2.3 показва геометричен модел на доказателството на Питагоровата теорема. Толкова е просто, че доказателството на равенството c2 = a2 + b2 става очевидно.

Международни състезания" href="/text/category/mezhdunarodnie_sorevnovaniya/" rel="bookmark">На международните състезания по гмуркане първите пет места заеха състезатели от Германия, Италия, Китай, Русия и Украйна. Още преди началото на състезанието, експертите изразиха своите предположения за техните резултати:

1) Първото място ще бъде заето от спортист от Китай, а спортистът от Украйна ще бъде трети.

2) Украйна ще бъде на последно място, а Германия ще бъде на предпоследно място.

3) Германия определено ще бъде четвърта, а Китай ще заеме първо място.

4) Русия ще бъде първа, а Италия ще бъде на второ място.

5) Не, Италия ще бъде пета, а Германия ще спечели.

В края на състезанието се оказа, че всеки експерт е прав само в едно твърдение. Какви места заеха участниците в състезанието?

Човек се стреми да разбере обектите на околния свят, взаимодейства със съществуващи обекти и създава нови обекти.

Един от методите за познаване на обектите в околния свят е моделиране, което се състои в създаване и изследване на „заместители“ на реални обекти. „Заместващият обект“ обикновено се нарича модел, а оригиналният обект се нарича прототипили оригинален.

Например в разговор заместваме реални предмети с техните имена, декораторите на витрини използват манекен – модел на човешка фигура, дизайнерите изграждат модели на самолети и автомобили, а архитектите използват модели на сгради, мостове и паркове. Модел е всяко нагледно помагало, използвано в уроците в училище: глобус, манекен, карта, диаграма, таблица и др.

Моделът е важен не сам по себе си, а като инструмент, който улеснява познанието или визуалното представяне на обект.

Към моделите се прибягва, когато изследваният обект е твърде голям (модел на слънчевата система) или твърде малък (атомен модел), когато процесът протича много бързо (модел с двигател с вътрешно горене) или много бавно (геоложки модел), когато изследването на обекта може да бъде опасен за другите (модел на атомна експлозия), да доведе до самоунищожаване (модел на самолет) или създаването на реален обект е много скъпо (архитектурен модел на град) и др.

Какво е общото между всички модели? Какви свойства притежават?

Първо, моделът не е точно копие на оригиналния обект: той отразява само част от неговите свойства, връзки и поведенчески характеристики. Например, можете да облечете костюм на манекен, но не можете да говорите с него. Модел на кола може да бъде без двигател, а модел на къща може да бъде без електрическа инсталация и водопровод.

Второ, тъй като всеки модел винаги отразява само част от характеристиките на оригинала, е възможно да се създават и използват различни модели на един и същи обект. Например: една топка може да възпроизведе само едно свойство на Земята – нейната форма; обикновен глобус също отразява местоположението на континентите; и глобусът, който е част от сегашния модел на Слънчевата система, също показва траекторията на Земята около Слънцето.

Колкото повече характеристики на даден обект отразява един модел, толкова по-пълен е той. Въпреки това е невъзможно да се отразят всички свойства на оригиналния обект в модела, а най-често не е и необходимо. В края на краищата, когато създава модел, човек като правило преследва много конкретна цел и се стреми да отразява най-пълно само онези характеристики на обектите, които му се струват важни, от съществено значение за реализирането на тази цел. Ако, например, модел на самолет е създаден за колекция, тогава той възпроизвежда външния вид на самолета, а не неговите летателни характеристики.

Изискванията към модела зависят от целта на моделирането: какви точно характеристики на оригиналния обект трябва да отразява.

Характеристиките на оригинала могат да бъдат отразени в модела по един от двата начина.

Първо, знаците могат да бъдат копирани и възпроизвеждани. Този модел се нарича естествен (материален).Примери за пълномащабни модели са манекени и модели - умалени или увеличени копия, които възпроизвеждат външния вид на моделиращ обект (глобус), неговата структура (модел на Слънчевата система) или поведение (радиоуправляем модел на автомобил).

Второ, характеристиките на оригинала могат да бъдат описани на един от езиците за кодиране на информация - дайте словесно описание, дайте формула, диаграма или чертеж. Този модел се нарича информационен модел.

Моделите се използват от хората за:

· представяне на материални обекти (модел на развитие на жилищен район в работилницата на архитекта);

· обяснения на известни факти (модел на човешкия скелет в кабинета по биология);

· проверка на хипотези и получаване на нови знания за изследваните обекти (летателен модел на нов дизайн на самолет в аеродинамичен тунел);

· прогнозиране (снимки на движението на въздушните маси, направени от космоса);

· управление (разписание на влаковете) и др.

i Накратко за основното

Моделът е обект, който се използва като "сурогат", представител на друг обект (оригинал) за определена цел. Моделът не е точно копие на оригиналния обект: той отразява само част от неговите свойства, връзки и поведенчески характеристики. Можете да създавате и използвате различни модели на един и същи обект. Процесът на създаване и използване на модел се нарича моделиране.

Има естествени и информационни модели. Пълномащабните модели са реални обекти, които в умален или увеличен вид възпроизвеждат външния вид, структурата или поведението на моделирания обект. Информационните модели са описания на оригиналния обект на езици за кодиране на информация. Моделите се използват от хората за: представяне на материални обекти, обяснение на известни факти, получаване на нови знания за изследваните обекти, прогнозиране и контрол и др.

Въпроси и задачи

1. Какво е модел?

2. Назовете основните свойства на моделите.

3. Какво е моделиране?

4. Как можем да наречем връзката между оригиналния обект и неговия модел?

5. Какви модели се наричат ​​пълномащабни? Дайте 2-3 примера за модели в пълен мащаб.

6. Какви модели се наричат ​​информационни модели? Дайте 2-3 примера за информационни модели.

7. За всеки от изброените модели назовете действията, които човек може да извърши както с него, така и с оригиналния обект:

· радиоуправляем модел на самолет;

· словесно описание на якето;

· план на апартамента;

· чайник от пластелин в реални размери;

· мисловен образ на бъдещо пътуване.

Какви действия могат да се извършват само с оригинала?

8. В каква ситуация могат да се използват изкуствени цветя и манекени от плодове като „заместители“ на истинските цветя и плодове? Кои свойства и връзки на обекти се отразяват от тези модели и кои не?

9. Дайте примери за използване на модели за:

а) представяне на материални обекти;

б) обяснения на известни факти;

в) проверка на хипотези и получаване на нови знания за изследваните обекти;

г) прогнозиране;

г) управление.

§ 2.2. Информационни модели

Оригиналният обект може да бъде заменен от набор от неговите свойства: имена (стойности) и стойности. Набор от свойства, съдържащ цялата необходима информация за обектите и процесите, които се изследват, се нарича информационен модел.

В табл Фигура 2.1 показва пример за информационен модел на селска къща - карта от каталог, от която клиентът на строителна фирма може да избере подходящ проект. Всяка карта в каталога съдържа имената (стойностите) на имотите на къщата (вляво) и стойностите на тези имоти (вдясно).

Таблица 2.1

Всички имена на свойства в информационните модели винаги са символни елементи, тъй като името може да бъде изразено само със знаци. Но стойностите на количествата могат да носят както символна, така и фигуративна информация. Например в табл. 2.1, стойността на количеството "външен вид" се изразява с фигуративен елемент (чертеж), а стойностите на останалите количества се изразяват със знаци (цифри, думи, запетаи).

Фигуративният елемент на информационния модел може да бъде не само чертеж или снимка, но и триизмерно оформление или видеозапис. Трябва обаче да е възможно този елемент да се свърже с характеристиките на конкретен обект. Например, редът „Екстериор“ в каталог на къща може да съдържа код за оформление. И за да могат самите оформления да бъдат елементи на информационния модел, а не декорация, те трябва да бъдат снабдени с етикети с кодове.

Информационните модели представят обекти и процеси във фигуративна или символична форма. Според метода на представяне се разграничават следните видове информационни модели - Фиг. 2.1.

Когато човек чуе думите „модел” и „моделиране”, в съзнанието му обикновено изникват картини от детството му: малки копия на автомобили и самолети, глобус, манекен, строителни модели... Тези и много други неща често отразяват някои общи свойства или функции на реални обекти или обекти, само в по-опростена форма. С помощта на такива модели е възможно по-лесно да се обяснят характеристиките на оригинала. Информационен модел, чиито примери ясно и ясно обясняват много трудни за разбиране процеси, също е предмет на основните изисквания на моделирането.

цели

Горното може да ни доведе до следния извод: моделите, подобни на реални обекти или процеси, не трябва да отразяват всички свойства на оригиналите, а само онези характеристики, които в определена ситуация са по-търсени за тяхното приложение. Не е необходимо да се показва цялото разнообразие от свойства на даден обект - това може да доведе до усложняване на модела и неудобство при използването му. Ето защо е много важно да се разбере с каква цел е създаден моделът и какви параметри трябва да бъдат отразени в този конкретен случай. При моделирането е необходимо стриктно да се придържате към следната логическа верига: „обект - цел - модел“.

Информационен модел. Примери. Системен анализ

При формирането на целта на моделирането възниква въпросът за правилността и пълнотата на създаването на списък с качества и характеристики на бъдещия модел. Описанието на обект на моделиране често се нарича терминът "информационен модел". Примери за използването му могат да се видят в различни форми: графични, словесни, таблични, математически и много други. Колкото по-точен е информационният модел, толкова по-качествено и пълно той отразява съвкупността от свойства на оригиналния обект. Следователно е необходимо да се изберат само най-необходимите параметри за моделиране и да се установят връзки между тях. Този процес се нарича системен анализ.

Форма за представяне

Една от характеристиките на информационния модел е формата на неговото представяне, която е тясно свързана с целта за създаване на изображение. Ако едно от изискванията към проекта е неговата видимост, тогава се използва графичен информационен модел. Примери за това не са трудни за намиране: електрически вериги, географски карти, различни графики и чертежи. Освен това едни и същи данни, например графика на температурните промени в течение на един месец, могат да бъдат представени в различни форми, например в таблица или текст.

Използване на симулация

Когато се формира информационен модел, неговите параметри могат да се използват за изследване на реален обект и прогнозиране на поведението му в него различни условия, извършване на изчисления. Често се използват смесени информационни модели. Примери за използване на тази форма на моделиране често могат да бъдат намерени в строителството, когато индивидуалните характеристики на сложен обект, например сграда, се формират и отразяват под формата на чертежи, математически изчисления на якост и допустими натоварвания.

Друг ярък пример за смесен информационен модел е географската карта с нейните топографски символи, надписи и таблици. Такъв модел може да бъде представен и под формата на графики, диаграми, таблици, диаграми. Последните са условно разделени на карти, блок-схеми и графики.

Класификация

За удобство при работа с информационни модели те условно са разделени на няколко големи блока: по област на използване, по времеви фактор, по клон на знанието и по форма на представяне. Те също така могат да бъдат разделени по вид конструкция (таблични, йерархични и мрежови), по форма на представяне на данните (знакови и образно-знакови) и по обект (описание на свойствата на обект или процес).

Типични примери за фигуративен информационен модел

Формите на моделите от този тип се различават графично представянеобект, записан на всякакъв носител за съхранение (филм, хартия, картон).

Този тип модели включват различни снимки, чертежи и графики. Примери за образен информационен модел често се срещат в образователни институции, където плакатите предоставят много информация в графична форма. Друга възможност за използването му са илюстрации във всеки училищен учебник, като например диаграма на формирането на войските в битката при Сталинград. Примери за фигуративен информационен модел могат да се видят и в научни организации, където обектите се разделят според техните външни характеристики.

Класификация на моделите по време

Моделите могат да бъдат статични и динамични. Характеристиките на даден обект в определен момент от време се описват чрез статични информационни модели. Примери за тяхното използване могат да бъдат намерени в строителството на къща, когато се вземат предвид нейната здравина и устойчивост на статично натоварване. Или в стоматологията, където се описва състоянието на устната кухина на пациента по време на текущата среща: броят на пломбите, наличието на дефекти и др.

Ако разгледаме динамиката на промените в състоянието на пациента в продължение на няколко посещения или в продължение на няколко години, тогава ще се използва динамичен модел за описание на същите характеристики.

Примери за динамични информационни модели възникват при работа с фактори или характеристики, които се променят с времето. Те включват температурни промени, сеизмични вибрации и др.

Вербални модели

Информационните модели включват и вербални модели, които са представени в разговорна или мислена форма. Те се наричат ​​още „вербални информационни модели“. Примери за такова моделиране могат да се наблюдават при шофиране на автомобил: ситуацията на пътя, показанията на светофара, скоростта на съседните автомобили и т.н. се анализират от човек. В този случай се изработва определен модел на поведение. Ако текущо състояниемоделиран правилно, тогава този участък от пътя ще бъде безопасен. Ако не, има голяма вероятност от инцидент.

Вербалните модели включват също рима, която проблясва в мозъка на поета, или изображение на пейзаж, който все още не е нарисуван върху платно в съзнанието на художника.

Вербалният тип включва и описателен информационен модел, който е писмено или устно описание на обект с помощта на език. Пример за описателен информационен модел: проза в художествени книги, описания в художествена литература, текстови описания на събития и обекти.

Емблематични модели

Ако характеристиките на даден обект се появяват под формата на специални знаци и се показват с помощта на формален език, тогава те са знакови информационни модели. Примери за това ни заобикалят от всички страни: графики, диаграми, текстове и т.н.
Знаковите и вербалните модели са тясно свързани помежду си: умственият образ може да бъде поставен в знакова форма, а знаковият модел формира определен умствен образ. Например, след като прочете описание на явление, човек създава негов модел за себе си и, след като се сблъска с това явление в живота, той може да го разпознае от формирания модел.

Знаковите информационни модели могат да бъдат разделени на геометрични, вербални, математически, структурни, логически и специални.

Математически модели

Като символична опция можете да разгледате модел на математическа информация. Неговата особеност е, че характеристиките, параметрите или процесите са представени чрез математически формули. Този тип също така описва връзките между количествените характеристики на обектите. Например, знаейки масата на едно тяло, можем да изчислим скоростта му свободно падане V определен моментвреме. В този случай информационните обекти обикновено се представят в математическа форма.

Математическите модели могат да бъдат разделени на много видове: статични, динамични, дискретни, непрекъснати, симулационни, вероятностни, логически, множествени, алгоритмични, игрови и др.

Таблични модели

Модел, чиито обекти или свойства са представени под формата на списък и техните стойности са разположени в клетките на правоъгълна таблица, се нарича табличен. Това е един от най-често срещаните видове трансфер на информация. С помощта на таблици е възможно да се създават статични и динамични информационни модели в различни области на приложение. В живота използваме това, например, когато създаваме график на транспорта, телевизионна програма, дневник за времето и др.

Видове таблични информационни модели

Има три вида таблици: двоични, обект-свойство и обект-обект. За да дадете примери за таблични информационни модели, трябва да анализирате тяхната структура.

В таблиците обект-обект първият ред и първата колона изброяват обектите. Останалите клетки отразяват връзката между тях. Таблица, в чиито колони и редове има имена на градове, а информационното съдържание показва наличието на качествен характер на връзката между тях (наличие на пряк път), може да служи като пример за „обект -обект” тип.

В таблиците от типа "обект-свойство" всеки ред съдържа параметрите на един обект или събитие, а колоните съдържат информация за техните характеристики или свойства. Пример за този тип структура би била информацията за промените в метеорологичните условия в различни дни.

Йерархични и мрежови информационни модели

Табличните модели са полезни за малки обектни системи. Докато създавате сложна системаМоделът може да стане твърде голям и неудобен за използване именно защото е представен под формата на правоъгълна маса. Например, ако създадете таблична диаграма на линиите на метрото с обекти на станция и индикация дали има преход или пресичане между тях, тогава такава таблица ще има огромен излишък - повече от десет хиляди стойности и ще бъде много трудно да използвам.

Йерархичните системи обикновено се представят графично, под формата на графики - връзки между обекти, разпределени по нива. Всички елементи на горните нива се състоят от елементи на долните, а елементите на долното ниво принадлежат само на един елемент повече от високо ниво. Конкретен пример за модел от този тип е родословното дърво.

Мрежовите модели са по-компактни, защото отразяват най-важните връзки между обектите. Най-често те се представят във визуална графична форма. Пример за такъв мрежов модел е линейната схема на метрото.

Използване на информационни модели в процеса на компютърно моделиране

Удобно е да се извършва моделиране с помощта на компютърна технология. Самият процес може грубо да се раздели на няколко етапа.

Първо се изгражда информационен модел: определяне на провежданото изследване, избор на важни параметри на обекта, които съответстват на тази цел, и премахване на маловажни параметри.

На втория етап се създава формализиран модел: описателният информационен модел се изразява с помощта на формален език, връзките между количествата се фиксират и се поставят необходимите ограничения за тяхната промяна.

На следващия етап формализираният модел се преобразува в компютърен, т.е. съставя се алгоритъм, извършват се изчисления, пишат се програми или се използва специализиран софтуер.

След проверка на правилността на създаването на модела и съответствието му с предназначението започва директно използване. При необходимост се правят корекции.

Използването на компютърни технологии значително опростява създаването на информационни модели, тяхното модифициране и коригиране. Възможно е да поставите симулиран обект във всяка среда и да тествате неговото поведение или трансформация на характеристики при различни условия, без да го излагате на тези фактори.