Для чего строятся модели информатика

Что такое модель в информатике? Виды, примеры

В описываемой статье мы разберем подробно, что такое модель в информатике. Рассмотрим виды, а также способы проектирования. В данном разделе имеется множество полезных знаний, которые позволят будущим специалистам в сфере информационных технологий работать без каких-либо усилий. Для того чтобы решить любую задачу, причем неважно, научную или производственную, следует придерживаться цепочки: объект, модель, алгоритм, программа, результат, реализация. Нужно обратить внимание на второй пункт. Если этого звена не будет, то и сама проектировка не подлежит исполнению. Для чего же используется модель, и что под этим словом подразумевается? Далее раскроем этот вопрос.

Модель

Что такое модель в информатике? Благодаря ей можно составить образ какого-либо объекта, который реально существует. Также при необходимости можно отобразить все его свойства и признаки.

Для того чтобы решить какую-то задачу, следует сделать ее модель, ведь именно она и будет использоваться при дальнейшем проектировании. В школьном курсе информатики данные понятия вводятся уже в шестом классе. Однако в самом начале учат детей лишь пониманию, что же это такое.

Классификация

Под первым типом понимают комплекс данных, который представляет собой реальный объект. Это может быть либо тело, либо процесс и так далее. Данная группа делится еще на два типа: физические, аналоговые. Эта классификация полностью условная, так как между указанными двумя подвидами нет никакой четкой черты.

Идеальную модель охарактеризовать еще труднее, потому что она связана полностью с воображением человека, его восприятием мира. К ней также можно отнести и любое произведение искусства, в том числе картины, прозу, спектакли и так далее.

Цели моделирования

Рассматривая, что такое модель в информатике, необходимо также сказать и о целях ее создания.

Для начала, моделирование позволит человеку больше узнать о том, что его окружает. Если говорить в обширном смысле, то в самой древности люди собирали какие-то данные, информацию, факты и передавали из поколения в поколение. Примером можно назвать модель нашего мира, которая называется “глобус”. В прошлые века, как правило, моделирование было построено на несуществующих объектах, с трудом познаваемыми человеком, которые на данный момент уже имеют свою реализацию в качестве материального предмета. Большинство из них прочно закрепились в нашей жизни. Речь может идти о зонтах, мельницах и так далее.

На данный момент модели систем информатики касаются путей достижения максимального эффекта от принимаемых решений, а также обращают внимание на последствия какого-либо процесса или же действия. Если говорить о последнем подпункте, то в пример можно привести модель, которая выясняет, какие последствия будут в результате повышения стоимости проезда либо после утилизации каких-либо отходов под землей.

Задачи моделирования

Рассматривая, что такое модель в информатике, необходимо еще сказать о задачах данного способа проектирования. Описываемый процесс имеет несколько общих целей, о которых мы и поговорим далее. Если рассматривать более детально, то задачами являются этапы решения каких-либо проблем. То есть, в принципе, таковой можно назвать небольшую цель, с которой необходимо справиться, чтобы достигнуть определенных высот.

Классификация задач

При этом делятся данные задачи на две группы. Речь идет о прямых и обратных. Что касается последних, то подобные формулировки ставят перед разработчиком вопросы типа: “Как увеличить эффективность до максимума?” или “Какое же действие полностью удовлетворит имеющееся условие?” Если говорится о прямых, то такие задачи ставят перед человеком вопросы о том, что будет, если разработчик поступит так или иначе. Нужно заметить: любая прямая формулировка имеет исходные данные, а также ставит конкретные условия.

Вербальная модель

Также необходимо рассказать о видах моделей в информатике. Рассмотрим первую: вербальную. Такой метод моделирования позволяет работать с идеальными или абстрактными вопросами. Следует заметить, что в науке считаются двумя основными видами математический и информационный. Хоть и вербальный на данный момент не сильно распространен, однако он используется. Под ним подразумевают, что все задачи, цели и так далее описываются с помощью букв и связанных предложений. К таковым моделям можно отнести обычную художественную литературу, составленный протокол, какие-либо правила, информацию, описание предмета, явления и так далее.

Математическая модель

Если не задаваться сложными терминами, а попытаться объяснить простым языком, то описываемая модель необходима для того, чтобы решить любую задачу или достигнуть цель при помощи математической точки зрения. Следует заметить, что каждый человек в реальной жизни занимается постоянно проектированием такой модели. Допустим, обычная бытовая задача, например, купить что-то в магазине, требует составления таковой. Человек знает, сколько стоят продукты. Необходимо посчитать, какая сумма в итоге нужна для осуществления покупки, сложив все данные. Это является обычным примером математической модели.

Информационная модель

Далее рассмотрим информационную модель в информатике. Ее проектирование изучается в школе. Преподается как базовый тип.

Следует заметить, что с этим видом моделирования нужно ознакомиться любому человеку, который видит свое будущее в IT-сфере. Как правило, все информационные модели создаются при помощи компьютерной техники. Причем речь идет не только конкретно о проектировании каких-то диаграмм, но используются еще и таблицы, рисунки, чертежи, схемы и так далее.

В целом информационная модель представляет собой свойства того объекта, который мы отображаем, максимально описывая его состояние, а также то, насколько он связан с окружающим миром, отношение к другим внешним предметам и влияние на них. Следует отметить, что информационной моделью может служить обычный текст, рисунок, словесное описание, чертеж, формула и так далее.

Такой вид отличается от других вышеперечисленных тем, что он является данными. То есть модель не имеет материального воплощения, так как считается примитивным комплексом информации, представленной в разном виде.

Системный подход к созданию модели

Классификацию моделей в информатике мы уже рассмотрели, теперь следует сказать о том, какой подход следует использовать, чтобы составить идеальную схему.

Необходимо понять, что такое система. Это комплекс элементов, которые взаимодействуют между собой, а также работают вместе для того, чтобы выполнить определенную задачу. Построение модели связано с использованием системного подхода. Объектом будет считаться любой комплекс, который функционирует в качестве единого в специальной среде. Иногда бывает так, что проект довольно сложный, поэтому систему делят на две части.

Цель использования

Приведем примеры моделей в информатике, для того чтобы понять, какими целями руководствуются производители при создании записи.

Следует заметить, что есть такие виды, как учебные, имитационные, игровые и так далее. Рассмотрим их.

К учебным относятся все материалы, при помощи которых осуществляется обучение.

К опытным следует добавить модели уменьшенной копии, создаваемые на основе реальных объектов.

Имитационные могут служить информацией, которая позволит понять, что произойдет в результате какого-либо действия. К примеру, если человек проводит реформу, он должен составить такую модель. Это поможет приблизительно понять то, как люди отреагируют на новые изменения. Либо же, например, чтобы человеку сделать операцию по пересадке какого-либо органа, в самом начале исследований проводится большое количество опытов. Их также можно назвать имитационной моделью. Таким образом, она представляет собой систему проб и ошибок. Это позволяет принимать более оправданные решения.

Игровой моделью является система, которая ставит определенные объекты в какие-либо рамки. Это может быть экономическая, деловая или военная игра. Таким образом, человек способен понять поведение определенного объекта в нужной ему среде.

Научно-техническую следует использовать для того, чтобы изучить какое-либо явление и процесс, который трудно исследовать в обычной жизни. Это может быть создание прибора, имитирующий грозовой разряд, либо же модель движения, полностью копирующая солнечную систему.

Способ представления

Подытоживая все вышесказанное о моделях данных в информатике, необходимо разузнать, как же представляется созданная запись.

Она бывает материальная и нематериальная. К первому виду нужно отнести все копии, которые были сняты с существующих объектов. Таким образом, их можно взять в руки, потрогать, понюхать и так далее. Они даже способны имитировать какие-либо свойства оригинального объекта, а также его действия. Данные материальные модели являются опытным методом проектирования.

К нематериальным относятся те, которые работают на теории. Они идеальные либо же абстрактные. Эта категория также имеет несколько типов. Речь идет об информационных, а еще воображаемых вариантах. Первый представляет собой перечень данных, который касается определенного объекта. Таковыми можно назвать таблицы, рисунки, схемы и так далее.

Однако многих их интересует, почему же данная модель класса информатики считается нематериальной. Текст хоть и напечатан, таблица составлена, но его потрогать нельзя. Именно поэтому данная модель является абстрактной. К слову, среди информационных вариантов записи имеются наглядные примеры.

К воображаемой модели относят то, что называется творческим процессом, то есть все происходящее в сознании человека. Это побуждает его создать на основе данной схемы оригинальный объект.

Источник

Информационная модель объекта: что такое, какие виды существуют

Содержание:

Что такое информационная модель объекта? Это модель, которая описывает объект, применяя индивидуальную информацию, состоящую из различных взаимосвязанных параметров и переменных. Информационные модели — это неосязаемые и невидимые процессы, потому что состоят из «чистой» информации. Информация в модели, описывая объект, затрагивает:

В широком смысле, информационная модель объекта представляет собой совокупность информации из разных сфер, но объединенной описанием объекта. Пример информационной модели из жизни — это:

Что такое информационная модель объекта

Простой пример из жизни. Есть дворник, снег и снегоуборочная лопата. Словесное описание лопаты, а также инструкция по ее сборке и применению — это информационная модель лопаты для дворника. Однако это не полноценная информационная модель снегоуборочной лопаты. Еще есть задокументированное описание технологического процесса изготовления лопаты для компании производителя, сюда входят чертежи, описание изготовления, нормы по изготовлению, описание материалов для изготовления и др. Получается, что для производителя лопаты информационная модель будет своя, а для дворника своя, при этом лопата одна и та же.

Это говорит о том, что информационная модель одного и того же объекта может сильно отличаться в зависимости от того, для кого она необходима, то есть зависит от переменных.

Что такое информационная модель объекта: классификация и виды

Информационные модели могут принадлежать трем видам:

Информационные модели могут быт созданы разными способами. Отталкиваясь от способов создания, различают 2 типа моделей:

Как создаются информационные модели?

После сбора и анализа информации происходит ее «упаковка» способа подачи. Тому же дворнику, если описать процесс эксплуатации математическими формулами, будет непонятно, поэтому информационная модель лопаты для него преподносится текстом. А если прорабу описать словами каким должно быть здание, то он тоже вряд ли построит что-то путное. Поэтому информационная модель здания для прораба преподносится в виде чертежа.

Где применяются информационные модели

Любая информация вокруг вас, которая что-то описывает, объясняет или подсказывает — это информационная модель объектов.

Источник

Лекция по информатике и ИКТ на тему «Понятие модели. Моделирование» (11 класс)

Тема урока: Понятие информационной модели, типы информационных моделей. Формализация, системный анализ.

Иметь представление о способах моделирования и формализации; иметь представление о системном подходе; научиться описывать окружающую действительность с помощью различных информационных объектов.

Овладеть навыками представления объектов окружающей действительности в виде систем и/или элементов систем..

Формировать и развивать информационное видение окружающего мира, формировать эмоционально-ценностное отношение к результатам интеллектуального труда.

Оборудование: класс ПЭВМ, доска, мел (маркер), плакат.

Литература: Л. З. Шауцукова «Информатика».

Изучение нового материала

— объявление темы и цели урока.

2. Изучение нового материала (лекция).

Человечество в своей деятельности постоянно создает и использует модели окружающего мира.

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия. Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая её модель – глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решёток, в биологи изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.

Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Модель сохраняет наиболее важные характеристики и свойства оригинала.

Модель «копирует» реальный объект.

Модель – любой аналог, образ какого-либо объекта исследования.

Для одного и того же объекта (процесса, явления) может быть создано бесчисленное множество моделей.

Модель необходима для того, чтобы:

Понять, как устроен реальный объект: какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

Научиться управлять объектом или процессом: определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;

Прогнозировать прямые или косвенные последовательные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

Моделирование – построение и изучение моделей с целью получения новых знаний или дальнейшего совершенствования характеристик объектов исследования.

Моделирование – метод научного познания объективного мира с помощью моделей.

Для классификации возьмем в качестве основания способы представления:

Физическая модель отображает внешние, наглядные свойства объекта в реальном, материальном объекте-копии. Абстрактные модели отображают сущностные свойства объекта, используют для описания какие-либо знаковые системы. Абстрактная модель – это описание объекта с использованием естественного или искусственного языка, графики, чертежа, схемы и т.д.

Модель информационная – набор величин, характеризующих какой-либо объект в соответствии с целью моделирования. Информационная модель не имеет внешнего сходства с оригиналом, поскольку представлена в виде знаков, символов, слов, алгоритмов и т.д.

Модель математическая – модель объекта-оригинала, в которой отражены информационные аспекты моделируемого объекта в виде формализованных знаковых конструкций – формул.

Модель компьютерная – компьютерная программа, обеспечивающая имитацию характеристик или поведения моделируемого объекта.

Модель описательная – свободное изложение о предметах, явлениях и процессах на естественном языке или искусственном языках.

проверка соответствия модели поставленной задаче;

решение задачи с использованием модели;

анализ полученных результатов.

Процесс моделирования в других предметных областях ещё называют проектированием, т.е. разработка какой-либо проблемы предполагает описание цели, способов её разрешения и ожидаемого результата.

Любая информационная модель является системой.

Система – это целое, состоящее из элементов, взаимосвязанных между собой.

СИСТЕМА = ЭЛЕМЕНТЫ + СВЯЗИ МЕЖДУ НИМИ

материальные (человек, самолет, дерево);

нематериальные (человеческий язык, математика);

смешанные (школьная система).

Главное свойство любой системы – возникновение «системного эффекта»: при объединении элементов в систему у системы появляются новые свойства, которыми не обладал ни один из элементов системы.

Пример – самолет. главное свойство – способность к полету. Ни одна из составляющих его частей в отдельности этим свойством не обладает. Но если собрать их все вместе и соединить строго определенным образом, самолет полетит.

Систематизируйте перечисленные факты – разделите их по тем наукам, к которым они относятся.

«Жи» – «ши» пиши с буквой «и».

Сосна – хвойное дерево.

Первый полет человека в космос состоялся в 1961 году.

Многие болезни вызываются микробами.

Тела, которые легче воды, плавают.

Глагол выражает действие.

Серная кислота активно взаимодействует с металлами.

В банке можно получить кредит.

Остров Сицилия Омывается Средиземным морем.

Оформите результат систематизации в виде таблицы.

Составьте модель. В первом ряду укажите имена своих друзей, во втором – их увлечения. Изобразите дугами связи: имя – увлечение.

В процессе познания и общения мы практически на каждом шагу сталкиваемся с формализацией: формулируем мысли, оформляем отчеты, заполняем всевозможные формуляры, преобразуем формулы и т.д.

Формализация – это сведения некоторого содержания (содержания текста, смысла научной теории, воспринимаемых сигналов и пр.) к выбранной форме.

Источник

Информационная модель

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.

Типы информационных моделей

С. А. Терехов [1] выделяет несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним:

Ссылки

2. Serov N.V. The Ontology of Dimensionality for Anthropological Database Modeling. // Automatic Documentation and Mathematical Linguistics, 2010, Vol. 44, No. 1, pp. 1–15

Полезное

Смотреть что такое «Информационная модель» в других словарях:

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… … Справочник технического переводчика

информационная модель — Этимология. Происходит от лат. ifоrmatiо разъяснение, изложение. Категория. Система сигналов, свидетельствующих о динамике объекта управления, условиях внешней среды и состоянии самой системы управления. Виды. В качестве информационной модели… … Большая психологическая энциклопедия

Информационная Модель — система сигналов, свидетельствующих о динамике объекта управления, условиях внешней среды и состоянии самой системы управления. В качестве информационной модели могут служить наглядные изображения (фото, кино, видео), знаки (текст, знаковое… … Психологический словарь

Информационная модель — вербальное, графическое и/или знаковое (символьное) описание сложной системы, а также информационные связи между ее элементами и подсистемами, между системой и внешней средой. Источник: РЕШЕНИЕ Экономического совета СНГ О КОНЦЕПЦИИ НАУЧНО… … Официальная терминология

Информационная модель — [information model] 1. Совокупность сигналов, несущих информацию об объекте управления и внешней среде, организованная по определенным правилам. Комбинации сигналов на мнемосхеме в кабинете директора, телевизионное изображение цеха, система… … Экономико-математический словарь

Информационная модель — (изделия) – совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и потенциального или реального пользователя. [ГОСТ 2.053 2006] Рубрика термина: Технологии Рубрики… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

информационная модель — 3.1.7 информационная модель (изделия): Совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и потенциального или реального пользователя. Источник: ГОСТ 2.053 2006: Единая… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ — – субъективная представленность в психике человека объекта, явления или процесса материального мира, на основе информации, которой субъект располагает о воспринимаемом им явлении. И. м. всегда беднее, проще, менее целостна и динамична по… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ — согласно ГОСТ 2.053–2006 ЕСКД «Электронная структура изделия», – совокупность данных и отношений между ними, описывающая свойства реального изделия, интересующая разработчика модели и потенциального или реального пользователя … Делопроизводство и архивное дело в терминах и определениях

информационная модель СЧМ — информационная модель СЧМ; информационная модель: Условное отображение информации о состоянии объекта воздействия, системы «человек машина» и способов управления ими. [ГОСТ 26387 84 таблица, пункт 21] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Информатика. 11 класс

Конспект урока

Информатика, 11 класс. Урок № 9.

Тема — Компьютерное моделирование

Любое явление или объект обладает огромным количеством свойств, характеристик или параметров, охватить которые бывает очень сложно, поэтому приходится проводить упрощение такого объекта, отбрасывая несущественные детали. Иными словами, строить модель.

Под моделью мы будем понимать любой материальный или идеальный объект, обладающий некоторыми свойствами, совпадающими со свойствами реального объекта.

При этом исследователь будет выбирать такие свойства, которые являются существенными для изучаемого объекта. Например, при проектировке здания архитектору важен внешний вид объекта, для инженера — прочность и материалы, для инженера-геолога – нагрузка на грунт. Поэтому модель одного и того же здания будет различна.

Давайте рассмотрим еще один класс моделей — это математические модели. Например, все геометрические объекты (круг, треугольник, прямая) являются моделями. В окружающем нас мире не существует таких объектов.

Например, стол. Можем ли мы сказать, что он идеально прямоугольный? Нет, конечно, так как каждый край стола не может быть идеальной прямой линией. Однако, во многих случаях можно считать, что это так.

Подобные рассуждения справедливы и для всех других математических объектов — вектор, числа, функций, производных, интегралов.

Будем считать, что математическое моделирование — это описание реальной ситуации с помощью математических терминов, математических операций и математической символики.

Основоположником математического моделирования в России был академик Российской академии наук Александр Андреевич Самарский, который первый предложил использовать математические модели, реализуемые с помощью компьютера и дальнейшее их исследование. Важнейшим преимуществом использования таких моделей заключается в невысоких финансовых затратах и относительной простоте. При этом практика является и остается критерием истинности и завершающим звеном в исследовании.

Моделирование требует четкого плана действий. На первом этапе формируется задача, которую необходимо решить с помощью модели, далее разрабатывается некий математический эквивалент исследуемого объекта, после чего происходит тестирование такой модели и сравнение с практическими знаниями. Если модель на тестовом этапе не противоречит практике, то проводится эксперимент с моделью, после чего анализируются результаты и делаются выводы. Давайте рассмотрим все этапы моделирования на примере колеса, вращающегося внутри более большого:

ЭТАП 1. Постановка задачи

В колесе радиуса R катится колесо радиуса r. Какую траекторию описывает точка, расположенная на ободе колеса r?

ЭТАП 2. Математическая модель

Траектория движения этой точки находится по формулам:

где φ изменяется от 0 до 2π (угол смещения колеса r).

ЭТАП 3. Алгоритм решения

Для получения траектории движения колеса, нам необходимо изменять значение φ от 0 до 30. Вычислять координаты и представлять их на графике. Попробуем это сделать с помощью программы Excel.

ЭТАП 4. Разработка программы. Тестирование

Создадим таблицу по образцу:

В столбец А занесем значения угла φ от 0 до 6.28 с шагом 0.01.

Запишем в ячейку а в ячейку

С помощью маркера заполнения распространим эти формулы до конца таблицы.

По значениям столбцов B и С построим точечный график:

*Если Excel выдает ошибку «#ДЕЛ/0» — введите в ячейки F3 и F4 значения.

ЭТАП 5. Вычислительный эксперимент

Изменяя значения в ячейках F3 и F4, получи различные картинки:

ЭТАП 6. Анализ результатов. Выводы

Вычислительный эксперимент показал, что вид фигуры зависит от отношения радиусов маленького и большого колеса. Такие фигуры носят названия — ГИПОЦИКЛЫ.

Попробуйте самостоятельно получить следующие фигуры:

Источник