Podľa tejto funkcie sú modely rozdelené do dvoch širokých tried:

• abstraktné (mentálne) modely;
• materiálne modely.

Ryža. 1.1.

V praxi modelovania sa často vyskytujú zmiešané modely s abstraktným materiálom.

abstraktné vzory sú určité konštrukcie všeobecne uznávaných znakov na papieri alebo iné nosič materiálu alebo vo forme počítačový program.

Abstraktné modely, bez toho, aby sme zachádzali do prílišných detailov, možno rozdeliť na:

• symbolický;
• matematický.

Symbolický model je logický objekt, ktorý nahrádza skutočný proces a vyjadrenie hlavných vlastností jeho vzťahov pomocou určitého systému znakov alebo symbolov. Buď sú to slová prirodzený jazyk, alebo slová zodpovedajúceho tezauru, grafy, diagramy atď.

Symbolický model môže mať nezávislý význam, ale spravidla je jeho konštrukcia počiatočná fáza akákoľvek iná simulácia.

Matematické modelovanie- ide o proces stanovenia zhody s modelovaným objektom nejakej matematickej konštrukcie, nazývanej matematický model, a štúdium tohto modelu, ktoré umožňuje získať charakteristiky modelovaného objektu.

Matematické modelovanie - hlavným cieľom a hlavný obsah študovaného odboru.

Matematické modely môžu byť:

• analytické;
• imitácia;
• zmiešané (analytické a simulačné).

Analytické modely- ide o funkčné vzťahy: sústavy algebraických, diferenciálnych, integro-diferenciálnych rovníc, logické podmienky. Maxwellove rovnice - analytický model elektromagnetického poľa. Ohmov zákon je model elektrického obvodu.

Transformácia matematických modelov podľa známe zákony a pravidlá možno považovať za experimenty. Riešenie založené na analytických modeloch je možné získať ako výsledok jediného výpočtu bez ohľadu na konkrétne hodnoty charakteristík („v všeobecný pohľad"). Je to vizuálne a vhodné na identifikáciu vzorov. Avšak pre komplexné systémy Nie vždy je možné zostaviť analytický model, ktorý plne odráža skutočný proces. Existujú však procesy, napríklad Markov, ktorých relevantnosť modelovania analytickými modelmi je overená praxou.

Simulácia. Tvorba počítačov viedol k vývoju novej podtriedy matematických modelov – simulácie.

Simulačné modelovanie zahŕňa reprezentáciu modelu vo forme nejakého algoritmu - počítačového programu, ktorého vykonávanie napodobňuje postupnosť meniacich sa stavov v systéme a predstavuje tak správanie simulovaného systému.

Proces vytvárania a testovania takýchto modelov sa nazýva simulačné modelovanie a samotný algoritmus sa nazýva simulačný model.

Aký je rozdiel medzi simulačnými a analytickými modelmi?

V prípade analytického modelovania je počítač výkonným kalkulátorom, sčítacím strojom. Analytický model vyriešené na počítači.

V prípade simulačného modelovania, simulačný model - program - implementovaná na počítači.

Simulačné modely celkom jednoducho zohľadňujú vplyv náhodných faktorov. Pre analytické modely toto vážny problém. V prítomnosti náhodných faktorov sa potrebné charakteristiky simulovaných procesov získavajú viacnásobnými behmi (realizáciami) simulačného modelu a ďalej štatistické spracovanie nahromadené informácie. Preto sa často nazýva simulačné modelovanie procesov s náhodnými faktormi štatistické modelovanie.

Ak je štúdium objektu náročné len pomocou analytického alebo simulačného modelovania, potom sa používa zmiešané (kombinované), analytické a simulačné modelovanie. Pri konštrukcii takýchto modelov sa procesy fungovania objektu rozkladajú na jednotlivé subprocesy, pre ktoré sa možno používajú analytické modely a pre zvyšné subprocesy sa vytvárajú simulačné modely.

materiálové modelovanie založené na použití modelov reprezentujúcich skutočné technické štruktúry. Môže to byť samotný objekt alebo jeho prvky (prírodné modelovanie). Môže to byť špeciálne zariadenie - model, ktorý má buď fyzickú alebo geometrickú podobnosť s originálom. Môže ísť o iné zariadenie. fyzickej povahy než originál, ale procesy, v ktorých sú opísané podobnými matematickými vzťahmi. Toto je takzvaná analógová simulácia. Takáto analógia je pozorovaná napríklad medzi osciláciami satelitnej komunikačnej antény pri zaťažení vetrom a osciláciou elektrický prúd v špeciálne zvolenom elektrickom obvode.

Často vytvorené materiálne abstraktné modely. Tá časť operácie, ktorú nemožno opísať matematicky, je modelovaná materiálne, zvyšok je abstraktný. Sú to napríklad veliteľsko-štábne cvičenia, keď je práca veliteľstva plnohodnotným experimentom a akcie jednotiek sa premietajú do dokumentov.

Klasifikácia podľa uvažovaného kritéria - spôsobu implementácie modelu - je znázornená na obr. 1.2.

1.3. Kroky modelovania

Matematické modelovanie ako každé iné sa považuje za umenie a vedu. Známy špecialista v oblasti simulačného modelovania Robert Shannon nazval svoju knihu všeobecne známou vo vedeckom a inžinierskom svete: „ Simulácia- umenie a veda". Preto v inžinierskej praxi neexistuje žiadny formalizovaný návod, ako vytvárať modely. A napriek tomu analýza techník používaných vývojármi modelov nám umožňuje vidieť pomerne transparentnú fázu modelovania.

Prvé štádium: objasnenie cieľov modelovania. Vlastne toto hlavné pódium akúkoľvek činnosť. Cieľ v podstate určuje obsah zostávajúcich fáz modelovania. Všimnite si, že rozdiel medzi jednoduchým systémom a zložitým nie je spôsobený ani tak ich podstatou, ale aj cieľmi, ktoré si výskumník stanovil.

Typické ciele modelovania sú:

• prognóza správania sa objektu v nových režimoch, kombináciách faktorov atď.;
• výber kombinácie a hodnôt faktorov, ktoré poskytujú optimálna hodnota ukazovatele výkonnosti procesov;
• analýza citlivosti systému na zmeny určitých faktorov;
• testovanie rôznych hypotéz o charakteristikách náhodné parametre skúmaný proces;
• definícia funkčné spojenia medzi správaním („reakciou“) systému a ovplyvňujúcimi faktormi, ktoré môžu prispieť k predpovedaniu správania alebo k analýze citlivosti;
• objasnenie podstaty, lepšie pochopenie predmetu štúdia, ako aj formovanie prvých zručností pre obsluhu simulovaného alebo operačného systému.

Druhá fáza: budovanie koncepčného modelu. Koncepčný model(z lat. koncepcia) - model na úrovni určujúcej predstavy, ktorá sa formuje pri štúdiu modelovaného objektu. V tejto fáze sa skúma objekt, stanovujú sa potrebné zjednodušenia a aproximácie. Významné aspekty sú identifikované, sekundárne sú vylúčené. Nastavia sa jednotky merania a rozsahy zmeny premenné modelu. Ak je to možné, tak Koncepčný model prezentované vo forme známych a dobre vyvinutých systémov: radenie, ovládanie, autoregulácia, iný druh predajné automaty atď. Koncepčný model plne zhŕňa štúdium projektovej dokumentácie alebo experimentálne skúmanie modelovaného objektu.

Výsledkom druhej etapy je zovšeobecnená schéma modelu, na ktorú je plne pripravená matematický popis- budova matematický model.

Tretia etapa: výber programovacieho alebo modelovacieho jazyka, vývoj algoritmu a modelového programu. Model môže byť analytický alebo simulačný, prípadne môže byť kombináciou oboch. V prípade analytického modelu musí výskumník ovládať metódy riešenia.

V dejinách matematiky (a toto je mimochodom história matematického modelovania) existuje veľa príkladov, kedy potreba modelovania rôznych druhov procesov viedla k novým objavom. Napríklad potreba simulovať pohyb viedla k objavu a vývoju diferenciálny počet(Leibniz a Newton) a zodpovedajúce metódy riešenia. Problémy analytického modelovania stability lodí viedli akademika A. N. Krylova k vytvoreniu teórie približných výpočtov a analógového počítača.

Výsledkom tretej etapy modelovania je program zostavený v najvhodnejšom jazyku pre modelovanie a výskum – univerzálny alebo špeciálny.

Štvrtá etapa: plánovanie experimentu. Matematický model je predmetom experimentu. Experiment by mal byť čo najviac informatívny, spĺňať obmedzenia, poskytovať údaje z požadovaná presnosť a dôveryhodnosť. Existuje teória plánovania experimentov, prvky tejto teórie, ktoré potrebujeme, budeme študovať na príslušnom mieste v disciplíne. GPSS World, AnyLogic atď.) a možno ich použiť automaticky. Je možné, že v priebehu analýzy získaných výsledkov bude možné model spresniť, doplniť, prípadne úplne zrevidovať.

Po analýze výsledkov simulácie sú tieto interpretované, to znamená, že výsledky sú preložené do pojmov predmetná oblasť. To je potrebné, pretože zvyčajne špecialista na danú problematiku(ten, kto potrebuje výsledky výskumu) neovláda terminológiu matematiky a modelovania a dokáže vykonávať svoje úlohy, pričom operuje len s pojmami, ktoré sú mu dobre známe.

Tým sa uzatvára úvaha o postupnosti simulácie vytvorením veľmi dôležitý záver o potrebe dokumentovať výsledky každej etapy. Je to potrebné z nasledujúcich dôvodov.

Po prvé, modelovanie je iteračný proces, to znamená, že z každej fázy sa možno vrátiť do ktorejkoľvek z predchádzajúcich fáz, aby sa objasnili informácie potrebné v tejto fáze, a dokumentácia môže uložiť výsledky získané v predchádzajúcej iterácii.

Po druhé, v prípade štúdia zložitého systému to zahŕňa veľké tímy vývojári a rôznych štádiách realizované rôznymi tímami. Preto výsledky získané v každej fáze musia byť prenosné do nasledujúcich etáp, to znamená mať jednotná forma prezentáciu a zrozumiteľný obsah ďalším zainteresovaným odborníkom.

Po tretie, výsledkom každej z etáp by mal byť sám osebe hodnotný produkt. Napríklad, Koncepčný model nesmie slúžiť na ďalšiu transformáciu do matematického modelu, ale byť popisom, ktorý uchováva informácie o systéme, ktorý možno použiť ako archív, ako učebný nástroj atď.

Aby ste pochopili podstatu matematického modelovania, zvážte základné definície, vlastnosti procesu.

Podstata termínu

Modelovanie je proces vytvárania a aplikácie modelu. Považuje sa za akékoľvek abstraktné resp hmotný predmet, ktorý v procese štúdia nahrádza skutočný objekt simulácie. Dôležitý bod je zachovanie vlastností potrebných pre plnohodnotný rozbor predmetu.

Počítačové modelovanie je variant poznania na základe matematického modelu. Zahŕňa systém nerovností, rovníc, logických znakových výrazov, ktoré plne odrážajú všetky charakteristiky javu alebo objektu.

Matematické modelovanie zahŕňa špecifické výpočty, využitie výpočtovej techniky. Na vysvetlenie procesu je potrebný ďalší výskum. Táto úloha je úspešne vyriešená počítačovou simuláciou.

Špecifickosť počítačovej simulácie

Tento spôsob štúdia zložitých systémov sa považuje za efektívny a efektívny. Je pohodlnejšie a jednoduchšie analyzovať počítačové modely, pretože je možné vykonávať rôzne výpočtové akcie. Platí to najmä v prípadoch, keď fyzická resp materiálne dôvody skutočné experimenty neumožňujú dosiahnuť požadovaný výsledok. Logika takýchto modelov umožňuje určiť hlavné faktory, ktoré určujú parametre študovaného originálu.

Táto aplikácia matematického modelovania umožňuje identifikovať správanie objektu v rôzne podmienky identifikovať vplyv rôznych faktorov na jeho správanie.

Základy počítačového modelovania

Čo je základom tohto modelovania? Čo Vedecký výskum založené na IKT? Začnime tým, že každá počítačová simulácia je založená na určitých princípoch:

• matematické modelovanie na opis skúmaného procesu;
• aplikácia inovatívnych matematických modelov na podrobné zváženie skúmaných procesov.

Odrody modelovania

Aktuálne prideliť rôzne metódy matematické modelovanie: simulačné a analytické.

Analytická možnosť je spojená so štúdiom abstraktných modelov skutočný objekt vo forme diferenciálu algebraické rovnice, ktoré zabezpečujú implementáciu prehľadnej výpočtovej techniky, ktorá dokáže poskytnúť presné riešenie.

Simulačné modelovanie zahŕňa štúdium matematického modelu vo forme špecifického algoritmu, ktorý reprodukuje fungovanie analyzovaného systému prostredníctvom postupného vykonávania systému jednoduchých výpočtov a operácií.

Vlastnosti vytvárania počítačového modelu

Pozrime sa bližšie na to, ako táto simulácia funguje. Aké sú fázy počítačového výskumu? Začnime tým, že proces je založený na odklone od jasného analyzovaného objektu alebo javu.

Takéto modelovanie pozostáva z dvoch hlavných etáp: vytvorenie kvalitatívneho a kvantitatívneho modelu. počítačové vzdelávanie spočíva vo vykonávaní systému výpočtových akcií na osobný počítač zamerané na analýzu, systematizáciu, porovnanie výsledkov štúdie s reálnym správaním sa analyzovaného objektu. V prípade potreby sa vykoná ďalšie vylepšenie modelu.

Kroky modelovania

Ako prebieha modelovanie? Aké sú fázy počítačového výskumu? Rozlišujeme teda nasledujúci algoritmus akcií týkajúcich sa konštrukcie počítačový model:

1. fáza Stanovenie cieľa a cieľov práce, identifikácia objektu modelovania. Má zbierať údaje, formulovať otázku, identifikovať ciele a formy výskumu a popísať získané výsledky.

2. fáza Analýza a štúdium systému. Popis objektu, vytvorenie informačného modelu, výber softvéru a technické prostriedky, sú vybrané príklady matematického modelovania.

3. fáza Prechod na matematický model, vývoj metódy návrhu, výber algoritmu akcií.

4. fáza Výber programovacieho jazyka alebo prostredia pre modelovanie, diskusia o možnostiach analýzy, nahrávanie algoritmu určitý jazyk programovanie.

5. fáza Spočíva v realizácii komplexu výpočtových experimentov, odlaďovacích výpočtov a spracovaní získaných výsledkov. V prípade potreby zapnite tejto fáze modelovanie je opravené.

6. fáza Interpretácia výsledkov.

Ako prebieha analýza simulácie? Čo softvérové ​​produkty na výskum? V prvom rade použitie textu grafických editorov, tabuľky, matematické balíčky, ktoré vám umožňujú prijímať maximálny výsledok z vykonaného výskumu.

Uskutočnenie výpočtového experimentu

Všetky metódy matematického modelovania sú založené na experimentoch. Pod nimi je zvykom rozumieť experimenty vykonávané s modelom alebo objektom. Spočívajú v implementácii určitých akcií, ktoré vám umožňujú určiť správanie experimentálnej vzorky v reakcii na navrhované akcie.

Výpočtový experiment si nemožno predstaviť bez vykonania výpočtov, ktoré sú spojené s použitím formalizovaného modelu.

Základy matematického modelovania zahŕňajú výskum so skutočným objektom, ale s ním sa vykonávajú výpočtové činnosti presnú kópiu(Model). Pri výbere konkrétnej sady počiatočných indikátorov modelu môžete po dokončení výpočtových krokov získať optimálne podmienky pre plné fungovanie skutočného objektu.

Napríklad mať Matematická rovnica, ktorý popisuje tok analyzovaného procesu, pri zmene koeficientov, počiatočných a medzipodmienok môžeme predpokladať správanie objektu. Okrem toho je možné vytvoriť spoľahlivú predpoveď správania sa tohto objektu alebo prírodného javu za určitých podmienok. V prípade nového súboru počiatočných údajov je dôležité vykonať nové výpočtové experimenty.

Porovnanie prijatých údajov

Aby bolo možné vykonať adekvátne overenie reálneho objektu alebo vytvoreného matematického modelu, ako aj vyhodnotiť výsledky výskumu na počítačová veda s výsledkami experimentu realizovaného na plnohodnotnom prototype sa uskutočňuje porovnanie výsledkov výskumu.

Rozhodnutie o stavbe závisí od nesúladu medzi informáciami získanými počas výskumu. hotová vzorka alebo o úprave matematického modelu.

Takýto experiment umožňuje nahradiť prirodzený nákladný výskum výpočtami výpočtovej techniky, analyzovať možnosti využitia objektu v čo najkratšom čase, identifikovať podmienky pre jeho skutočnú prevádzku.

Modelovanie v prostrediach

Napríklad v programovacom prostredí sa používajú tri stupne matematického modelovania. Vo fáze vytvárania algoritmu a informačného modelu sa určia veličiny, ktoré budú vstupnými parametrami, výsledky štúdie a odhalí sa ich typ.

V prípade potreby vypracujte špeciálne matematické algoritmy vo forme vývojových diagramov napísaných v konkrétnom programovacom jazyku.

Počítačový experiment zahŕňa analýzu výsledkov získaných vo výpočtoch, ich korekciu. Medzi dôležité fázy takejto štúdie patrí testovanie algoritmu, analýza výkonu programu.

Jeho ladenie zahŕňa nájdenie a odstránenie chýb, ktoré vedú k nežiaducemu výsledku, výskytu chýb vo výpočtoch.

Testovanie zahŕňa kontrolu správneho fungovania programu, ako aj posúdenie spoľahlivosti jeho jednotlivých komponentov. Proces spočíva v kontrole prevádzkyschopnosti programu, jeho vhodnosti na štúdium určitého javu alebo objektu.

Tabuľky

Modelovanie pomocou tabuliek umožňuje pokryť veľké množstvo úloh v rôznych tematických oblastiach. Sú zvažované univerzálny nástroj, čo umožňuje riešiť namáhavú úlohu výpočtu kvantitatívnych parametrov objektu.

V prípade takejto možnosti simulácie je pozorovaná určitá transformácia algoritmu na riešenie problému, nie je potrebné vyvíjať výpočtové rozhranie. Zároveň prebieha fáza ladenia, ktorá zahŕňa odstraňovanie dátových chýb, hľadanie spojenia medzi bunkami a identifikáciu výpočtových vzorcov.

Ako práca postupuje, dodatočné úlohy, napríklad výstup výsledkov do papierové médiá, racionálna reprezentácia informácie na monitore počítača.

Sekvenovanie

Modelovanie sa vykonáva v tabuľky podľa určitého algoritmu. Najprv sa stanovia ciele štúdie, identifikujú sa hlavné parametre a vzťahy a na základe získaných informácií sa zostaví konkrétny matematický model.

Na kvalitatívne posúdenie modelu sa používajú počiatočné, stredné a konečné charakteristiky, doplnené o výkresy, schémy. Pomocou grafov a tabuliek získajú vizuálne znázornenie výsledkov práce.

Modelovanie v prostredí DBMS

Umožňuje vám riešiť nasledujúce úlohy:

• uchovávať informácie, vykonávať ich včasnú úpravu;
• organizovať dostupné údaje podľa špecifických charakteristík;
• vytvoriť rôzne kritériá na výber údajov;
• prezentovať informácie pohodlným spôsobom.

Keďže model je vyvinutý na základe počiatočných údajov, vytvárajú sa optimálne podmienky pre popis charakteristík objektu pomocou špeciálnych tabuliek.

Zároveň sa triedia informácie, údaje sa vyhľadávajú a filtrujú a vytvárajú sa algoritmy na výpočty. Pomocou informačného panela počítača môžete vytvárať rôzne obrazovkové formuláre, ako aj možnosti získavania tlačených papierových správ o priebehu experimentu.

Ak sa získané výsledky nezhodujú s plánovanými možnosťami, parametre sa zmenia, vykonajú sa ďalšie štúdie.

Aplikácia počítačového modelu

Výpočtový experiment a počítačová simulácia sú nové metódy vedeckého výskumu. Umožňujú modernizovať výpočtový aparát používaný na zostavenie matematického modelu, konkretizovať, spresňovať a skomplikovať experimenty.

Medzi najsľubnejšie praktické využitie, vykonanie plnohodnotného výpočtového experimentu zdôrazňujúc dizajn reaktorov pre výkonné jadrové elektrárne. Okrem toho to zahŕňa vytvorenie magnetohydrodynamických meničov elektrická energia, ako aj vyvážené perspektívny plán pre krajinu, región, priemysel.

Práve pomocou počítačového a matematického modelovania je možné navrhnúť zariadenia potrebné na štúdium termonukleárne reakcie, chemické procesy.

Počítačové modelovanie a výpočtové experimenty umožňujú zredukovať ďaleko „nematematické“ objekty na zostavenie a riešenie matematického problému.

Otvára sa skvelé príležitosti aplikovať matematický aparát v systéme s modernou počítačová technológia riešiť problémy súvisiace s rozvojom vonkajší priestor, „dobytie“ atómových procesov.

Práve modelovanie sa stalo jednou z najdôležitejších možností pre pochopenie rôznych okolitých procesov a prirodzený fenomén. Toto poznanie je zložitý a časovo náročný proces, zahŕňa použitie systému rôzne druhy modelovanie, počnúc vývojom zmenšených modelov reálnych objektov, končiac výberom špeciálnych algoritmov pre zložité matematické výpočty.

V závislosti od toho, aké procesy alebo javy sa budú analyzovať, sa vyberú určité algoritmy akcií, matematické vzorce pre výpočtovú techniku. Počítačová simulácia umožňuje minimálne náklady získať požadovaný výsledok dôležitá informácia o vlastnostiach a parametroch objektu alebo javu.

V tomto príspevku navrhujeme podrobne analyzovať tému modelovania v informatike. Táto sekcia má veľký význam na prípravu budúcich špecialistov v oblasti informačných technológií.

Na vyriešenie akéhokoľvek problému (priemyselného alebo vedeckého) používa informatika nasledujúci reťazec:

Stojí za to venovať osobitnú pozornosť konceptu "model". Bez prítomnosti tohto odkazu nebude riešenie problému možné. Prečo sa tento model používa a čo znamená tento pojem? O tom si povieme v ďalšej časti.

Model

Modelovanie v informatike je kompilácia obrazu skutočného objektu, ktorý odráža všetko podstatné vlastnosti a vlastnosti. Model na riešenie problému je nevyhnutný, pretože sa v skutočnosti používa v procese riešenia.

AT školský kurz Informatika, téma modelovania sa začína študovať už v šiestom ročníku. Hneď na začiatku treba deťom priblížiť pojem model. Čo to je?

• Zjednodušená podobnosť objektu;
• Zmenšená kópia skutočného objektu;
• Schéma javu alebo procesu;
• Obraz javu alebo procesu;
• Popis javu alebo procesu;
• Fyzický analóg objektu;
• Analógové informácie;
• Zástupný objekt, ktorý odráža vlastnosti skutočného objektu atď.

Model je veľmi široký pojem, ako už vyplynulo z vyššie uvedeného. Je dôležité poznamenať, že všetky modely sú zvyčajne rozdelené do skupín:

• materiál;
• ideálne.

Hmotný model sa chápe ako objekt založený na skutočnosti existujúce zariadenie. Môže to byť akýkoľvek orgán alebo proces. Táto skupinaďalej rozdelené na dva typy:

• fyzické;
• analógový.

Takáto klasifikácia je podmienená, pretože je veľmi ťažké nakresliť jasnú hranicu medzi týmito dvoma poddruhmi.

Ideálny model je ešte ťažšie charakterizovať. Je spojená s:

• myslenie;
• predstavivosť;
• vnímanie.

Zahŕňa umelecké diela (divadlo, maľba, literatúra atď.).

Ciele modelovania

Modelovanie v informatike je veľmi míľnikom pretože má veľa cieľov. Teraz vás pozývame, aby ste ich spoznali.

V prvom rade modeling pomáha pochopiť svet okolo nás. Ľudia od nepamäti hromadili nadobudnuté vedomosti a odovzdávali ich svojim potomkom. Tak sa objavil model našej planéty (glóbusu).

V minulých storočiach sa modelovali neexistujúce predmety, ktoré sú dnes pevne zakorenené v našich životoch (dáždnik, mlyn a pod.). V súčasnosti je modelovanie zamerané na:

• identifikácia dôsledkov akéhokoľvek procesu (zvýšenie nákladov na cestu alebo likvidáciu chemického odpadu pod zemou);
• zabezpečenie účinnosti prijatých rozhodnutí.

Simulačné úlohy

informačný model

Teraz si povedzme o inom type modelov študovaných v školskom kurze informatiky. Počítačové modelovanie, ktoré musí ovládať každý budúci IT špecialista, zahŕňa proces implementácie informačného modelu pomocou počítačové vybavenie. Ale čo to je, informačný model?

Je to zoznam informácií o akomkoľvek objekte. Čo tento model popisuje a čo užitočná informácia nesie:

• vlastnosti modelovaného objektu;
• jeho stav;
• spojenie s vonkajším svetom;
• vzťahy s externými subjektmi.

Čo môže slúžiť ako informačný model:

• slovný opis;
• text;
• obrázok;
• stôl;
• schéma;
• kreslenie;
• vzorec a tak ďalej.

Charakteristickým rysom informačného modelu je, že sa ho nemožno dotknúť, ochutnať a pod. Nenesie hmotné stelesnenie, keďže je prezentované vo forme informácie.

Systematický prístup k tvorbe modelu

V akej triede školské osnovyštuduješ modeling? Informatika 9. ročník bližšie zoznamuje žiakov s touto témou. Práve na tejto hodine sa dieťa učí o systematickom prístupe k modelovaniu. Povedzme si o tom trochu podrobnejšie.

Začnime pojmom „systém“. Je to skupina vzájomne prepojených prvkov, ktoré spolupracujú na dokončení úlohy. Často sa používa na stavbu modelu systematický prístup, keďže objekt je považovaný za systém fungujúci v nejakom prostredí. Ak sa modeluje akýkoľvek komplexný objekt, tak sa systém zvyčajne delí na menšie časti – podsystémy.

Účel použitia

Teraz zvážime ciele modelovania (informatika 11. ročník). Predtým sa hovorilo, že všetky modely sú rozdelené do určitých typov a tried, ale hranice medzi nimi sú podmienené. Existuje niekoľko funkcií, podľa ktorých je obvyklé klasifikovať modely: účel, oblasť odbornosti, časový faktor, spôsob prezentácie.

Pokiaľ ide o ciele, je obvyklé rozlišovať tieto typy:

• vzdelávacie;
• skúsený;
• imitácia;
• hranie hier;
• vedecké a technické.

Prvý typ zahŕňa vzdelávacie materiály. Po druhé, zmenšené alebo zväčšené kópie skutočných predmetov (model konštrukcie, krídla lietadla a pod.). umožňuje predpovedať výsledok udalosti. Simulačné modelovanie sa často používa v medicíne a sociálnej sfére. Pomáha model napríklad pochopiť, ako budú ľudia reagovať na tú či onú reformu? Pred vykonaním vážnej operácie na osobe na transplantáciu orgánu sa uskutočnilo veľa experimentov. Inými slovami, simulačný model vám umožňuje vyriešiť problém metódou pokus-omyl. Herný model je druh ekonomickej, obchodnej alebo vojenskej hry. Pomocou tohto modelu je možné predpovedať správanie objektu v rôzne situácie. Vedecký a technický model sa používa na štúdium procesu alebo javu (zariadenie, ktoré simuluje výboj blesku, model pohybu planét slnečná sústava atď).

Oblasť vedomostí

V ktorej triede sa žiaci bližšie zoznámia s modelovaním? Informatika 9. ročníka sa zameriava na prípravu svojich študentov na prijímacie skúšky na vyššie vzdelávacích zariadení. Keďže v r POUŽIŤ lístky a GIA sa stretávajú s otázkami o modelovaní, teraz je potrebné zvážiť túto tému čo najpodrobnejšie. Ako teda prebieha klasifikácia podľa oblasti vedomostí? Autor: danú vlastnosť rozlišovať tieto typy:

• biologické (napríklad umelo vyvolané choroby zvierat, genetické poruchy, zhubné novotvary);
• správanie firmy, model tvorby trhových cien atď.);
• historické ( genealogický strom, modely historické udalosti, model rímskej armády a podobne);
• sociologický (model osobného záujmu, správanie bankárov pri prispôsobovaní sa novým ekonomické podmienky) atď.

Časový faktor

Podľa tejto charakteristiky sa rozlišujú dva typy modelov:

• dynamický;
• statické.

Už len podľa názvu nie je ťažké uhádnuť, že prvý typ odráža fungovanie, vývoj a zmenu objektu v čase. Naopak, statický je schopný opísať objekt v určitom časovom okamihu. Tento pohľad sa niekedy nazýva štrukturálny, pretože model odráža štruktúru a parametre objektu, to znamená, že o ňom poskytuje časť informácií.

Príklady sú:

• súbor vzorcov, ktoré odrážajú pohyb planét slnečnej sústavy;
• graf zmeny teploty vzduchu;
• videozáznam erupcie sopky a pod.

Príklady štatistického modelu sú:

• zoznam planét v slnečnej sústave;
• mapu oblasti a pod.

Spôsob prezentácie

Na začiatok je veľmi dôležité povedať, že všetky modely majú tvar a formu, vždy sú z niečoho vyrobené, nejako prezentované alebo opísané. Na tomto základe sa prijíma takto:

• materiál;
• nehmotný.

Prvý typ zahŕňa materiálne kópie existujúcich objektov. Dá sa ich dotknúť, ovoňať a pod. Odrážajú vonkajšie alebo vnútorné vlastnosti, akcie objektu. Na čo slúžia materiálové modely? Používajú sa na experimentálna metóda znalosti (experimentálna metóda).

Už skôr sme sa venovali aj nehmotným modelom. Oni používajú teoretická metóda vedomosti. Takéto modely sa nazývajú ideálne alebo abstraktné. Táto kategória je rozdelená do niekoľkých poddruhov: imaginárne modely a informačné.

Informačné modely poskytujú zoznam rôznych informácií o objekte. Informačným modelom môžu byť tabuľky, obrázky, slovné opisy, diagramy a pod. Prečo? tento model nazývaný nehmotný? Ide o to, že sa ho nemožno dotknúť, pretože nemá hmotné stelesnenie. Medzi informačné modely rozlišovať medzi znakmi a vizuálmi.

Imaginárny model je jedným z tvorivý proces, prechádzajúci vo fantázii človeka, ktorý predchádza vytvoreniu hmotného predmetu.

Kroky modelovania

Informatická téma 9. ročníka „Modelovanie a formalizácia“ má veľká váha. Vyžaduje sa to naštudovať. V ročníkoch 9-11 je učiteľ povinný oboznámiť žiakov s fázami vytvárania modelov. To je to, čo teraz urobíme. Rozlišujú sa teda tieto fázy modelovania:

• zmysluplné vyjadrenie problému;
• matematická formulácia problému;
• vývoj s použitím počítačov;
• prevádzka modelu;
• získanie výsledku.

Je dôležité poznamenať, že pri štúdiu všetkého, čo nás obklopuje, sa používajú procesy modelovania a formalizácie. Informatika je predmet venovaný moderné metódyštúdium a riešenie problémov. Preto je dôraz kladený na modely, ktoré je možné realizovať pomocou počítača. Osobitná pozornosť v tejto téme by sa malo venovať otázke vývoja algoritmu riešenia pomocou elektronických počítačov.

Prepojenia medzi objektmi

Teraz si povedzme trochu o vzťahoch medzi objektmi. Celkovo existujú tri typy:

• jedna k jednej (takéto spojenie je označené jednosmernou šípkou v jednom alebo druhom smere);
• one-to-many (viaceré vzťahy sú označené dvojitou šípkou);
• many-to-many (takýto vzťah je označený dvojitou šípkou).

Je dôležité poznamenať, že vzťahy môžu byť podmienené a bezpodmienečné. Bezpodmienečný vzťah zahŕňa použitie každej inštancie objektu. A v podmienke sú zapojené iba jednotlivé prvky.